新概念污水處理廠設(shè)計說明

1、新概念水廠設(shè)計說明書姓 名鄒亞男/高冰麗年 級 2011 級專業(yè) 環(huán)境工程學(xué)校南開大學(xué)二0一五年一月目錄:1、概述：2、國外典型案例介紹：3、國外污水廠新概念介紹：4、中國污水處理現(xiàn)狀：5、概念廠設(shè)計方向：資源回收、能源利用、水質(zhì)提升6、主體設(shè)計：7、輔助設(shè)計：8、創(chuàng)新點：9、個人見解：第一章：概述11目樂為未來水資源的可持續(xù)考慮，荷蘭、美國、新加坡等國家相繼提出了新世 紀未來水廠的概念，為與國際發(fā)展接軌，彌補國內(nèi)的空白，由國內(nèi)環(huán)境領(lǐng)域著 名的六位專家提出“建設(shè)面向未來的中國污水處理概念廠的理念 ”。第二章：國外污水廠典型案例介紹美國-21世紀水廠在水工業(yè)行業(yè)，美國加州橙縣水管區(qū)（OCWD建設(shè)

2、并運營的“ 21世紀水 廠”的水凈化項目在世界范圍內(nèi)得到廣泛認可并備受推崇。該水廠是加州第一 個將廢水凈化到飲用水的項目，作用是回灌地下水，防止海水入侵。原工藝是 “石灰澄清+反滲透+紫外”，后期改造采用處理工藝為“微濾 +反滲透+紫外+雙 氧水”。城市污水和工業(yè) 援水生物處理石東母詫鼻放8彳卜節(jié)州步介過常與*氯化與福合辰津培軟代處理游我國加利福尼肥州橙縣“淡水禽井水入水這是全球地下水回灌的標(biāo)志性項目。新加坡-Newater項目新加坡NEWater水廠使用污水做原水，經(jīng)過一般的污水處理過程后進行 深度凈化處理，其中包括超濾（UF）、反滲透（RO）和紫外消毒（UV）。超 濾過程將污水中的粒狀物和

3、細菌等體積較大的雜質(zhì)去除，然后用高壓將污水透 過反滲透膜，將溶解的鹽分、藥物、化學(xué)物質(zhì)和病毒等較小雜質(zhì)與水分離，最 后再經(jīng)過紫外線消毒，就得到了可循環(huán)利用的再生水。Mewa帆r工藝以MF用口雙修法為主體.就業(yè)界解為*n avemight success torSingapore.實現(xiàn)了新加裝水業(yè)的跨舐式發(fā)屣，新加城一躍成為世界性水務(wù)中心.二報出水MF/UFR0n的口仁藻整工藝新加坡Newater項目開啟了污水回用的新篇章，其項目中的膜工藝和污水 集中系統(tǒng)尤其值得借鑒和研究。探索和研發(fā)低成本的膜，直接替換現(xiàn)用的常規(guī) 工藝，將是未來污水處理的一大里程碑第三章：國外未來污水廠新方向介紹美國：碳中和美

4、國水環(huán)境研究基金（WERF）制定了至2030年所有污水處理廠均要實 現(xiàn)碳中和運行的目標(biāo)，2030年未來水廠均要實現(xiàn)走能耗自給之路。以希博伊 根（Sheboygan污水處理廠為例介紹美國的污水處理廠發(fā)展方向：!, 7；*里卡方T該泡砂分攫器盯:小£二；- 1Hs* 剜翁和泥+HW蟲強 報化迨；剌務(wù) ；i'v EL.崎 心蟒用 農(nóng)業(yè)辱心映4/7謾心氧消化）T軾靖化-污泥存儲幅電燒一曙曳也 坨旅二兀機希博伊根（Sheboyga。污水處理廠的能耗自給路線主要分為兩部分：一是 開源，而是節(jié)流。開源：利用熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）技術(shù)充分利用污泥厭氧消化產(chǎn)生的生物氣體（CH4）產(chǎn)電、產(chǎn)熱。同時，

5、通過向剩余污泥中投加高濃度食品廢物（HSW）實現(xiàn)厭氧共消化，以加大生物氣體產(chǎn)出量。節(jié)流：更新水泵變頻機組（節(jié)能 20%）、鼓風(fēng)機系統(tǒng)（節(jié)能13%）、氣流 控制閥（節(jié)能17%）、加熱設(shè)備以及相關(guān)的自控系統(tǒng)（PLC和SCADA）,最 大限度降低污水處理關(guān)鍵設(shè)備的能耗。不是一味的推到重來，而是因地制宜地對現(xiàn)有的污水處理廠進行提效改造，可行性高且節(jié)約成本。同時，投加外源有機物增大厭氧效率也是一大亮 點。荷蘭:News技術(shù)路線荷蘭將可持續(xù)水發(fā)展理念，高度概括為 News框架，NEW是英文Nutrient （營養(yǎng)物）+ Energy （能源）+ Water （水）factories（工廠）詞組的縮寫，表示

6、可持續(xù)理念下的污水處理廠其實是營養(yǎng)物、能源和再生水三位一體的 生產(chǎn)工廠。圖4能量工廠概念工藝*05再生水廠概念工藝？-荷蘭清晰提出來未來水廠發(fā)展三個方向：營養(yǎng)物、能源、水質(zhì)，為全球污水 處理提供了很好的參照。同時，荷蘭也注重因地制宜，在原有的污水處理設(shè)施的 基礎(chǔ)上進行提升改造。新加坡：綠色水廠新加坡水務(wù)局PUB制定出3個關(guān)鍵評價標(biāo)準(zhǔn)：出水水質(zhì)、能源可持續(xù)性、環(huán)境可持續(xù)性。新加坡追求污水水廠的能耗自給率能達到100%，但新加坡的改造是分為三個階段：近期目標(biāo)(2017年)改造棕色水廠(Brownfield )。短期目標(biāo)(2022年)一一關(guān)閉部分棕色水廠，新建綠色水廠(Greenfield)。長期目

7、標(biāo)未來綠色水廠(Greenfield)。利用目前實驗室中試技術(shù)(或建議技術(shù))，使能源自給率超過 100%,并降低剩余污泥產(chǎn)量。新加坡的水廠建是循序漸進的，客觀可行性高，三個彼此獨立而又互相銜接 的三個目標(biāo)，使其未來建設(shè)之路清晰且有跡可循。第四章：中國污水處理廠現(xiàn)狀總體現(xiàn)狀中國城鎮(zhèn)污水處理廠在數(shù)量迅速增長的同時， 也面臨著一系列的問題。從頂 層設(shè)計的理念缺失，到具體實施建設(shè)過程中的缺乏制度和標(biāo)準(zhǔn)， 當(dāng)前水處理行業(yè) 面臨著粗放、混亂的局面。如何使國內(nèi)污水處理在質(zhì)量上得到提升， 如何應(yīng)對未 來的資源和能源危機是當(dāng)前中國急需考慮的重中之重。當(dāng)前污水廠的一些問題小結(jié)：嚴重缺乏可持續(xù)發(fā)展發(fā)展理念當(dāng)前國內(nèi)的

8、污水處理廠基本面臨著以能耗換污染物處理的尷尬局面。 一方面有效抑制污染擴散的同時，以極大的加劇了能源的消耗。大部分 污水廠采用高能耗的工藝如曝氣等，采用厭氧消化利用能源的設(shè)施少之 又少?？傊茉蠢蒙显趪H環(huán)境中基本屬于菜鳥級別。而在資源回 收上可以說是空白，對氮磷的回收、微生物的利用等部分都還沒有具體 的行動。缺失水廠可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前國內(nèi)的水廠基本處于盲人摸象階段，各地區(qū)各水廠各自為戰(zhàn)， 沒有一套行之有效的標(biāo)準(zhǔn)將諸多資源利用起來。同時，中國水廠基本采 用一刀切的方式，不考慮地區(qū)差異性、忽視污水的來源等因素，不會因 地制宜。缺失激勵機制當(dāng)前污水處理廠屬于埋頭苦干類型，達到標(biāo)準(zhǔn)就是最終

9、目標(biāo)，缺乏 進取心和積極面對的態(tài)度。更深的原因是沒有一套可實現(xiàn)的獎懲機制， 調(diào)動水行業(yè)的積極性。缺失民眾中的正面形象污水廠在廣大的用戶當(dāng)中沒有正面積極的形象，更多的報道屬于污 水廠與居民用戶的矛盾糾紛，受到埋怨和投訴。社會公眾只能看到污水 廠的負面部分，很難也很少去關(guān)注水廠所取得了正面作用。扭轉(zhuǎn)這樣的 場面，可以更多的得到社會的認同和幫助。第五章：新概念污水廠設(shè)計方向資源回收：污泥提取蛋白技術(shù)技術(shù)原理：該技術(shù)以城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)廢水處理設(shè)施產(chǎn)生的活性污泥為 處理對象，通過理化作用對微生物進行水解破壁處理， 經(jīng)固液分離后得到含蛋白 液體和污泥殘渣。污泥殘渣因病原菌破壁失活而無害化、因水分的分離

10、而減量 2/3,因蛋白等的分離實現(xiàn)有機物消減 50犯上，最終可作為覆土、綠化土、土壤 改良劑和建筑材料被利用。分離出的含蛋白液體可作為污水處理廠的碳源、 蛋白 發(fā)泡劑和有機肥等利用。？社會和環(huán)境意義：解決污泥處理難題的同時，對新型資源一污泥微生物蛋白 進行高附加值利用。采用該技術(shù)每處理 10萬噸污泥（300噸污泥/日），相對于 填埋處置可節(jié)約土地150畝，節(jié)約污泥運送耗油40000升（距填埋場20公里計）； 相對于干化焚燒，可節(jié)約燃煤7000噸，直接減排二氧化硫24噸、二氧化碳14000 噸。回收磷荷蘭專家預(yù)測50年后世界磷仍等枯竭，從污泥中提取磷將是新方向，同時這也是 一條巨大的產(chǎn)業(yè)鏈。生活

11、和工業(yè)污水中含有豐富的含磷物質(zhì)，其中 90蹴中在污泥 里，對污泥進行處理，可以提取出磷酸鹽，可用作肥料等用途。未來提取磷技術(shù) 主要有三個大方向：沉淀結(jié)晶、吸附和解析、濕式氧化法。日本、荷蘭等國家都在為未來磷回收做好技術(shù)儲備，離子交換、重金屬沉淀都是未來可以去探索的磷 回收新方向。重金屬回收當(dāng)前對重金屬含量高的污廢水，仍處于無害化處理階段，如何利用重金屬仍 未提上議程。未來面臨更多的資源危機，利用廢水中的重金屬也是可以探索的方 向。能源利用：太陽能利用污水廠有大量的空地，且污水廠周圍通常無高大建筑物，采光好 ，對太陽 能板的利用，都提供了先決條件。探索方向：計算采用太陽能板的投入產(chǎn)出比，增加水廠

12、的能耗自給率。節(jié)流一提效改造當(dāng)前污水廠通常采取以能耗換減排的方式 ，曝氣裝置、泵站等都需要消耗大量能源，改變當(dāng)前的粗放狀態(tài)，將效率的提高做精做活。厭氧消化裝置主流的ANAMMOX藝，考慮熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP技術(shù)燃料電池污水中存在大量的有機物，其中蘊含著大量的能源。將污水處理的部分系統(tǒng)視為一個巨大的燃料電池裝置進行發(fā)電。熱泵熱源技術(shù)水質(zhì)提升末端分離機制：在污水處理的過程中將水量按照需求分為三類。大致為：排出水、回用 水、再生水?？捎行Ы档驮O(shè)備的損耗，能源的消耗?？梢栽诂F(xiàn)有的水廠基礎(chǔ)上進行改造?？梢宰鳛閷崿F(xiàn)源分離理念的過渡，在現(xiàn)有水廠的基礎(chǔ)上提升改造。第六章：主體設(shè)計設(shè)計要求水量要求：5萬噸進水水質(zhì)：普通生活污水以天津高新區(qū)污水處理廠進行未來概念廠的設(shè)計原型。工藝流程圖：主體設(shè)計思路：格柵-第七章：輔助設(shè)計1、太陽能板設(shè)計：污水處理廠設(shè)計占地63000m2以名在4275m2的區(qū)域內(nèi)布置光伏發(fā)電板以 14W/mW算，共 598