丹麥——作為污水界學霸級的國家,一些較古老的污水廠都有超過百年的歷史。時至今日,丹麥97%的污水都得到了處理,成為世界上首個應用技術創新等手段大踏步減少污水排放給水體造成負效應的國家之一。
丹麥Ejby M?lle污水廠
這是一座已經有114年歷史的污水廠,卻一直在不斷地升級,具有雨污同治、出水前后曝氣、側流厭氧氨氧化及厭氧消化固體回流的工藝特色。
Ejby M?lle污水廠污水排放高標準、雨污同治、精細化運營管理等方面蘊含的經驗值得我國污水廠借鑒。
01 Ejby M?lle污水廠背景
Ejby M?lle污水廠由VCS的公司運營。VCS作為丹麥最負盛名的三大水務公司之一,它的公司化歷史始于1853年,是一家有著近170年歷史的公司。目前該公司將供水和排水職能一體化,管理5個水廠和8個污水處理廠,其中Ejby Mφlle污水廠規模最大。
02 Ejby M?lle污水廠工藝簡介
根據丹麥出口協會提供的數據,EjbyMφlle污水廠設計能力為70000m3/d,2019年進水平均流量為50750m3/d,運行負荷率為72.5%。運行負荷以進水BOD5計為13100kg/d,負荷率為53.29%。
該廠接納的是分流制污水,同時也處理當地雨水系統輸送來的雨水,旱天最大流量為6800m3/h,雨天最大流量為19000m3/h。
整體工藝如上圖所示,包括雨水處理、污水處理和污泥處理。
水處理過程中分離出的砂子經過清洗可再利用,污泥處理中的能源利用通過熱電聯產機組實現轉化,污泥脫水后的污泥餅由拖車運往堆肥場,后續再度得到循環利用。
03 工藝特色
雨水、污水同步處理
丹麥的排水體制是分流制。廠外雨水調蓄池的主要作用是調節流量,對雨水起存儲和削峰作用。
雨水經過調蓄池的流量調節后經過雨水泵站送入污水處理廠處理,Ejby M?lle污水廠的工藝全流程中包含雨水的處理。
處理工藝首先經過格柵和沉淀,然后視流量決定去向,不超過污水廠最大設計流量的雨水和污水一同進入生物處理單元進行全流程處理,超過最大設計流量的雨水即在格柵和沉淀后排入河道。沉淀物被送入污水處理的格柵端口進行處理。
尾水排放前曝氣增氧
Ejby M?lle污水廠在完成了污水的生物處理后,在排放到水體前設置了后曝氣單元。目的是使污水廠排放的污水中溶解氧的含量與受納水體接近,以免造成對水體的耗氧。
污泥處理特色
該廠污泥處理特色包括側流厭氧氨氧化和厭氧消化后生物固體部分回流。
污泥消化脫水的上清液經過側流厭氧氨氧化工藝進行單獨脫氮處理,可大大降低高氨氮回流到污水主流生物處理單元造成的高能耗和外加碳源消耗;
而厭氧消化后的生物固體部分回流至厭氧消化罐內,使污泥在消化池中的平均停留時間延長10%,以此提高厭氧消化的效率。
04 能源管理標桿工廠-能源自給率達188%
從2010年開始,通過技術創新和管理加強,該廠的能源管理工作不斷取得新進展。
技術創新方面
進行了污泥熱水解工藝強化污泥厭氧消化的實證研究、膜曝氣生物反應器(MABR)工藝提高曝氣過程氧利用率的研究,使用多種技術改進提高厭氧消化的效率,如根據不同負荷靈活調整消化池的水力停留時間(HRT),2020年8月該污水廠的HRT為31d。
管理加強方面
根據運營報表,動態進行能耗的全流程分析,找出薄弱環節,替換成更節能的設備;聯合當地熱能公司,在污水廠安裝20MW熱泵,對出水的熱能進行利用。如此,熱能公司可獲得穩定、持久、免費的熱能來源,廠方可獲得免費的熱能,形成雙贏局面。
近年來,該廠污泥厭氧消化甲烷產量約為260萬m3/a,用于熱電聯產。2015 年始,電能持續凈產出,熱能平衡曲線自2011 年開始持續上揚。
2019年,Ejby M?lle污水廠能源自給率達到188%,成為VCS公司旗下名副其實的能源管理標桿工廠。
05
智能運營
艾比米勒污水廠安裝了智能管理所需要的各種傳感器,開發和安裝了智能管理系統。VCS采用2+N方式對其所有污水廠進行管理。2 是VCS水務公司的2名值守人員,輪流對所有污水廠進行終端值守管理,工作日的工作時間管理方式是電腦終端,其余時間通過手機終端管理。N為故障解決團隊的人數,包括VCS 自有員工和設備商的運維人員,其中自有員工解決自行安裝的信息系統等部分故障,設備商運維人員負責解決品牌設備的故障,恢復正常運行,故障以預警聲和界面標紅形式給出。
艾比米勒污水廠在正常運營狀態下無人值守,VCS 水務公司利用極少的人力資源,通過智能運營改造、終端監控和故障解決團隊的保障,實現了其轄下各污水廠的集約化管理。
06 結 論
案例對我國水務行業發展啟迪如下。
一是內外因聯動,確保污水排放高標準。外因上,創新相應政策和制度,可試行“優排獎勵”;內因方面,水務行業應加快民主治理,喚起民眾主觀能動性,使按照標準和優化標準處理污水成為自覺行為。
二是因地制宜,污水廠實施雨污同治。合流制地區現階段應盡快制訂雨水處理標準規范,因地制宜,采取有效手段對污染嚴重的初期雨水先行治理,后續逐步提高雨水治理率。
三是優化頂層設計,促進污水廠轉型發展。目前我國正大力推動“碳達峰”和“碳中和”工作,建議創新體制機制,將氣候與能源管理的要求揉合進水務管理的頂層設計,優化污水處理廠的考評體系,增加能源產出或能源自給率指標,在發達地區先行先試,逐步積累經驗,推廣應用,并建立標準和規范。
四是建議將設備的高可靠性和持久耐用性作為采購環節需重點考慮的因素,采用全生命周期比價制度確定供貨商,以高效設備支撐智能管理。
編輯:李丹