新标准下的污泥污水处理技术及工程案例
题 目：新标准下的污泥污水处理技术
报告人：国美(天津)水技术工程有限公司—原西门子(天津)水技术工程有限公司 杨淑霞 工艺总监
杨淑霞：各位领导，来宾，环保界的同仁们下午好。很高兴有机会在这里跟大家分享一下新标准下的污泥污水处理技术。
主要讲两块的内容，一个是污泥的，一个是污水的。
作为一个环保人我们都非常清楚无论是污泥处理处置的工艺路线，还是污水处理的工艺路线的选择都与它要满足的处理标准是息息相关的。这里我以点带面以三个标准为例来解说一下ATAD自然式污泥好氧消化组合技术与这些标准的对应关系。
我选取了土地改良用泥质和园林绿化用泥质标准中的一些关键参数进行对比，虽然这两个标准都从理化性指标，养分指标，生物学指标提出要求，但仅在理化性指标中的含水率中体现较大的差异，土地改良用泥质要求含水率小于65%，园林绿化用泥质要求含水率小于40%，正是因为这两项关键指标不同，相应的工艺路线组合方式也会有所不同。
首先和大家介绍ATAD自然式污泥好氧消化技术，在这里也希望把我们的一些最新的进展情况跟各位专家、环保界的同仁们汇报一下：这项技术在欧美已有50多座成功运行的案例，在去年8-9月份在国内也首次通过了中试验证。
自热式好氧消化单元实际上处理的污泥是含固率3%-7%经过浓缩后的污泥，今天上午有专家介绍了，污泥厌氧消化技术处于普通厌氧消化到高级厌氧消化逐步发展的阶段，这个含固率界于3-12%之间。经过浓缩的自热式好氧消化单元的进泥含固率也在这个范围内。自热式好氧消化主要是以挥发性有机物作为食料，在嗜热细菌的作用下发生融胞反应，将融胞释放的蛋白质、多糖等营养物质进行充分的降解，产生二氧化碳、水、高浓度的氨氮，同时释放出大量的热量。剧烈反应释放的热量把系统温度维持在55-65ºC温度范围。挥发性有机物的降解率为50-70%，从而达到了减容的需求。系统内污泥停留12天左右时间持续在55-65ºC高温范围下，达到巴氏灭菌的效果。也就是说污泥达到了彻底的稳定化，减量化，无害化的需求，同时在重金属不超标的前提下也能达到资源化的效果。
其实经过了自然式好氧消化单元处理之后，这个污泥处理的关键任务就已经完成了，而我们现行的污水排放标准也越来越高，很多区域像北京、天津地区，包括广州、深圳的一些地区都要达到地表类IV类水的标准，其中氨氮要求小于1.5 mg/L，总氮放宽到小于10 mg/L，这样我们在好氧消化单元产生比较高浓度的氨氮，浓度高达500-2000mg/L，直接排到污水处理厂就会对污水处理厂造成冲击负荷，我们希望配套建立一个同步硝化反硝化单元，对高浓度的氨氮有进一步降解效果。除了对氨氮有降解效果外，同时还能够起到中温条件下的进一步的减容的效果。通过同步硝化反硝化之后，这个泥基本上是达到了上述“四化”的要求，因为里面挥发性有机份含量降得比较低，污泥中的无机份含量相对较高。用简单的离心脱水机，就能取得含固率为30-35%的污泥，基本满足土地改良用泥质标准的需求。如果出泥需要满足园林绿化用泥质或者其他标准的要求，可以与其他的工艺路线相结合。
大家都知道中国的泥质与国外的泥质还是有所差别的，中国的污泥，今天上午戴老师也讲了，VS和TS的比例范围非常广，南方区域污泥的VS和TS比例只接近于30%左右。而北方的污泥上午也有专家在讲，高碑店污泥的VS与TS比例高达70%，这样高的一个比例范围，我们进入到好氧消化之前会有针对性的对个别VS与TS比例偏低的污泥采取一定的预处理工艺路线。究竟应该采用何种工艺路线呢？
下面先通过我们在南方某厂的中试系统分享一下我们的预处理系统的工艺路线。由于它来泥VS和TS比例相对比较低，我们采取了超细格栅+旋流分离相结合的方法，来提高进泥VS和TS的比例之后，再经过浓缩机浓缩后，取得约5%含固率的浓缩污泥再进入后面这两个细高的罐体中，左边的是好氧消化单元的罐体，右边的是同步硝化反硝化单元的罐体。这整个中试系统处理的规模是5%含固率的污泥为1m3/d。之所以确定这样的处理规模是为了所制造的罐体便于运输。整套系统都是自控运行的，从右下角的图片，可以看到有一个控制柜，触摸屏，因为在室外，我们一些触摸屏上的照片相对清晰度受一些影响。
经过一个多月的调试，厂内的剩余污泥经过格栅+旋流+浓缩的预处理之后，进到了好氧消化单元，在8月底这个温度逐渐的攀升上来，这里我用红线标示46ºC作为分界线，之所以将这个温度作为分界线是因为嗜热细菌在高于这个温度后降解效果会逐步增加，这个温度是嗜热细菌能够逐步成为优势菌种的起始温度。在8月底的时候，温度提高到了46ºC以上，接近一周温度稳定在55-60ºC的范围，在这个温度范围之间，我们取样进行测试，里面的致病菌基本上检测不到，对VS降解率达到50%以上，我们首次利用国内的污泥逐步培养驯化出了适应ATAD单元环境的嗜热细菌，并逐步使污泥达到了减量化、稳定化，无害化。同时因为这个项目重金属不超标，也可以作为后续资源化利用。
现场在触摸屏上拍摄的照片，实际上整个系统蓝色的线是ORP变化曲线，是靠ORP变化来自动调控系统配套的循环泵、鼓风机的运行状态，达到温度不断攀升的效果。这是另外一天的曲线，上面的是两小时区间的变化曲线图，下面是一天时间范围内的变化曲线图。
由下图可见好氧消化工艺的泥量平衡。
进入到好氧消化单元的污泥为经过浓缩的含固率为6.8%的浓缩污泥，ATAD工艺温度范围55-65ºC，含固率3.4%，PH8-8.5，通过同步硝化反硝化之后，不但对氨有了很好的去除效果，同时又有进一步减容的效果。在ATAD+SNDR这两个单元处理之后，可直接进后续的浓缩脱水单元而没有任何的臭味了，仅是一种泥煤的味道（因为绝大部分引起臭味的挥发性有机物均已降解消化），脱水后的污泥国外是作为土壤的改良剂来利用的，在国内，脱水后污泥在重金属不超标前提下，其实也已满足土地改良用泥质标准要求。如果说要满足更高的一个处理标准，比如说园林绿化的需求，那我们还要对这个脱水污泥进行进一步的干化，从ATAD自热式好氧消化单元因其温度处于55-65ºC的高温阶段，可从其中提取废热用于脱水之后泥饼的进一步干化。采用热泵来回收热量，在基本上不太增加运行费用基础上就能够取得含固率60%的污泥，同样在重金属不超标的前提下，满足园林绿化的需求。
再来列举一下国内几个典型的规模的一些参数。假设污水厂的基本处理规模是5万吨/d，含固率是20%的量，37吨的情况下，所用的面积是609平米，运行费用好氧消化+同步硝化反硝化70元/吨含水率80%的污泥。
规模更大一些经济性更好一些。对于污泥规模为140吨/d的80%含水率的污泥，它的处理的一个全流程，它的处理对象是针对剩余污泥，含固率只有0.8%的活性污泥，经过全流程的处理，最后要达到60%含固率的泥，从泥量平衡上来说，我处理的对象是从3500吨，最后降到32吨，总体上达到99%以上的减容效果，它的一些经济参数是这样的。运行费用是55元每吨80%含水率的污泥，这个全流程是从浓缩开始，一直到预热回收利用之后达到60%含固率的泥，总的运行费用是150元每吨80%含水率的污泥。而设备的参数供大家参考一下，具体项目参数还需具体分析。
总结一下好氧消化的特点，满足了咱们污泥要求达到的减量化，稳定化，无害化，同时在重金属不超标的前提下又可作为资源化的一个需求。同时这个系统它是高度自控的，都是由PLC完成系统的控制，节省人员的操作工作量。同时经过好氧消化和同步硝化反硝化单元处理以后，里面的挥发份含量可以降得比较低，用普通脱水的方式就能达到30%-35%的污泥，而且是没有任何臭味的松散的污泥颗粒。由于这个系统，它不产沼气，自然没有沼气爆炸的风险，所以对于一个中小规模的厂来讲，即便全地下的厂也可以作为可选工艺。
再回顾一下同步硝化反硝化单元的优势，这个优势比较多，这我只列举其中两点，其中一点就是对高浓度的氨氮有一个很好的降解作用，通过这个单元能够把氨去除50-80%。在适当补充碱度情况下可以达到100%氮去除的效果。另一点就是有10%左右的减容效果。
接下来是水方面一些简单的技术。水的排放标准越来越高，北京地区、天津地区，这里只简单的列了对悬浮物的一些指标的需求，基本上都要求达到SS小于5mg/l这样的标准。那对于SS小于5mg/l这个指标来讲，跟大家分享一个浅层高效滤池的技术供大家选择。
这个滤池能够满足SS小于5mg/L的原因是什么呢？首先看一下滤池所用滤料粒径，右边是个普通滤池滤料的粒径一般为1.5-2毫米，我们这里分享的浅层高效滤池，它的滤料特别细只有0.45毫米，正是因为这么细的一个滤料，可满足出水SS小于5mg/L的需求。因为有几个特殊的措施使得在进水SS浓度波动情况下：比如说进水SS浓度达200-400mg/L，仍能保证出水SS能够小于5 mg/L。具体的措施是什么呢？
浅层高效过滤工艺与其他滤池工艺一样，正常的过滤过程是下向流过滤，因为污染物被沙层截留，随着损失的增大池内液位不断攀升，当池内液位达到一定高度的时候，控制系统就会启动空气搅拌系统，空气搅拌系统实际上在沙层上部设有空气释放器，这样在启动空气搅拌系统时，污染物就不直接沉积在沙层上，而是悬在沙层上部的水里面。
同时看一下滤池的结构，它实际上是一个非满流的过滤，在承托层和清水层间有一层气囊，在沙层上液位提升到一定的高度的时候，就会自动启动脉冲搅拌，就是用清水压着气囊里面的气自下而上的穿过承托层，穿过沙层，把沉积在沙层的污染物又反推到水层当中，这样把沙层上面的水层也作为一个纳污层来利用从而保证正常过滤效果。
因为有这些措施，使反洗频次被降低了。基本上就是对于我们进水SS为20mg/L的情况下，一天大概一次反洗就能满足要求。反洗时间3.5分钟，反洗滤速29m/h，自用水量比较小，一般小于4%。
当污染物黏附在沙层上用正常反洗冲洗不干净或有油污的时候，系统还配有化学清洗系统。化学清洗的过程能把粘附性强比较脏的污染物，通过反复浸泡在浓度为12.5%的次氯酸钠溶液中而使沙层彻底恢复洁净。通过化学清洗系统清洗后的沙子恢复的跟新沙一样。
按照规模的不同有很多的标准化类型可选，在国内外有近千座业绩在成功的运行着，这是国外的一些业绩，这是国内安庆和九江的项目的业绩。我们门口也有展位，时间关系不能具体的展开，感兴趣的朋友可以接着进一步探讨。
谢谢大家！
主持人：谢谢杨总介绍了新型自热式的好氧消化新技术，自热式好氧消化在国际上搞了很长时间，且有很多大规模的应用业绩，今天做了一个很好的介绍。我们国内在这方面的实践、尝试不多，通过这个介绍，希望在今后污泥处理上有新的尝试。还介绍了浅层高效滤池工艺，能够满足更严格的出水悬浮物的需求。希望解决城市污泥、污水处理过程中碰到的一些问题，而采用这些新技术。最后感谢杨总。
2017年中国污水处理厂提标改造高级研讨会
时间：2017年9月中旬
地点：青岛
组织机构
主管单位：
住房和城乡建设部
主办单位：
《中国给水排水》杂志社有限公司
青岛思普润水处理股份有限公司
中国市政工程华北设计研究总院有限公司
协办单位：
中国建设科技集团股份有限公司
赛莱默(中国)有限公司
江苏裕隆环保有限公司
大连宇都环境技术材料有限公司
亚洲环保杂志
济南浦华会展服务有限公司
支持单位：
中国土木工程学会水工业分会
住房和城乡建设部城镇水务管理办公室
中国市政工程中南设计研究总院有限公司
中国给水排水战略联盟
中国给水排水品牌委员会
微信号：CNWW1985
投稿咨询：022-27835707
广告咨询：022-27835639
发行咨询：022-27835231
投稿邮箱：cnwater@vip.163.com
题 目：新标准下的污泥污水处理技术及工程案例
报告人：国美(天津)水技术工程有限公司—原西门子(天津)水技术工程有限公司 杨淑霞 工艺总监
杨淑霞：各位领导，来宾，环保界的同仁们下午好。很高兴有机会在这里跟大家分享一下新标准下的污泥污水处理技术。
主要讲两块的内容，一个是污泥的，一个是污水的。
作为一个环保人我们都非常清楚无论是污泥处理处置的工艺路线，还是污水处理的工艺路线的选择都与它要满足的处理标准是息息相关的。这里我以点带面以三个标准为例来解说一下ATAD自然式污泥好氧消化组合技术与这些标准的对应关系。
我选取了土地改良用泥质和园林绿化用泥质标准中的一些关键参数进行对比，虽然这两个标准都从理化性指标，养分指标，生物学指标提出要求，但仅在理化性指标中的含水率中体现较大的差异，土地改良用泥质要求含水率小于65%，园林绿化用泥质要求含水率小于40%，正是因为这两项关键指标不同，相应的工艺路线组合方式也会有所不同。
首先和大家介绍ATAD自然式污泥好氧消化技术，在这里也希望把我们的一些最新的进展情况跟各位专家、环保界的同仁们汇报一下：这项技术在欧美已有50多座成功运行的案例，在去年8-9月份在国内也首次通过了中试验证。
自热式好氧消化单元实际上处理的污泥是含固率3%-7%经过浓缩后的污泥，今天上午有专家介绍了，污泥厌氧消化技术处于普通厌氧消化到高级厌氧消化逐步发展的阶段，这个含固率界于3-12%之间。经过浓缩的自热式好氧消化单元的进泥含固率也在这个范围内。自热式好氧消化主要是以挥发性有机物作为食料，在嗜热细菌的作用下发生融胞反应，将融胞释放的蛋白质、多糖等营养物质进行充分的降解，产生二氧化碳、水、高浓度的氨氮，同时释放出大量的热量。剧烈反应释放的热量把系统温度维持在55-65ºC温度范围。挥发性有机物的降解率为50-70%，从而达到了减容的需求。系统内污泥停留12天左右时间持续在55-65ºC高温范围下，达到巴氏灭菌的效果。也就是说污泥达到了彻底的稳定化，减量化，无害化的需求，同时在重金属不超标的前提下也能达到资源化的效果。
其实经过了自然式好氧消化单元处理之后，这个污泥处理的关键任务就已经完成了，而我们现行的污水排放标准也越来越高，很多区域像北京、天津地区，包括广州、深圳的一些地区都要达到地表类IV类水的标准，其中氨氮要求小于1.5 mg/L，总氮放宽到小于10 mg/L，这样我们在好氧消化单元产生比较高浓度的氨氮，浓度高达500-2000mg/L，直接排到污水处理厂就会对污水处理厂造成冲击负荷，我们希望配套建立一个同步硝化反硝化单元，对高浓度的氨氮有进一步降解效果。除了对氨氮有降解效果外，同时还能够起到中温条件下的进一步的减容的效果。通过同步硝化反硝化之后，这个泥基本上是达到了上述“四化”的要求，因为里面挥发性有机份含量降得比较低，污泥中的无机份含量相对较高。用简单的离心脱水机，就能取得含固率为30-35%的污泥，基本满足土地改良用泥质标准的需求。如果出泥需要满足园林绿化用泥质或者其他标准的要求，可以与其他的工艺路线相结合。
大家都知道中国的泥质与国外的泥质还是有所差别的，中国的污泥，今天上午戴老师也讲了，VS和TS的比例范围非常广，南方区域污泥的VS和TS比例只接近于30%左右。而北方的污泥上午也有专家在讲，高碑店污泥的VS与TS比例高达70%，这样高的一个比例范围，我们进入到好氧消化之前会有针对性的对个别VS与TS比例偏低的污泥采取一定的预处理工艺路线。究竟应该采用何种工艺路线呢？
下面先通过我们在南方某厂的中试系统分享一下我们的预处理系统的工艺路线。由于它来泥VS和TS比例相对比较低，我们采取了超细格栅+旋流分离相结合的方法，来提高进泥VS和TS的比例之后，再经过浓缩机浓缩后，取得约5%含固率的浓缩污泥再进入后面这两个细高的罐体中，左边的是好氧消化单元的罐体，右边的是同步硝化反硝化单元的罐体。这整个中试系统处理的规模是5%含固率的污泥为1m3/d。之所以确定这样的处理规模是为了所制造的罐体便于运输。整套系统都是自控运行的，从右下角的图片，可以看到有一个控制柜，触摸屏，因为在室外，我们一些触摸屏上的照片相对清晰度受一些影响。
经过一个多月的调试，厂内的剩余污泥经过格栅+旋流+浓缩的预处理之后，进到了好氧消化单元，在8月底这个温度逐渐的攀升上来，这里我用红线标示46ºC作为分界线，之所以将这个温度作为分界线是因为嗜热细菌在高于这个温度后降解效果会逐步增加，这个温度是嗜热细菌能够逐步成为优势菌种的起始温度。在8月底的时候，温度提高到了46ºC以上，接近一周温度稳定在55-60ºC的范围，在这个温度范围之间，我们取样进行测试，里面的致病菌基本上检测不到，对VS降解率达到50%以上，我们首次利用国内的污泥逐步培养驯化出了适应ATAD单元环境的嗜热细菌，并逐步使污泥达到了减量化、稳定化，无害化。同时因为这个项目重金属不超标，也可以作为后续资源化利用。
现场在触摸屏上拍摄的照片，实际上整个系统蓝色的线是ORP变化曲线，是靠ORP变化来自动调控系统配套的循环泵、鼓风机的运行状态，达到温度不断攀升的效果。这是另外一天的曲线，上面的是两小时区间的变化曲线图，下面是一天时间范围内的变化曲线图。
由下图可见好氧消化工艺的泥量平衡。
进入到好氧消化单元的污泥为经过浓缩的含固率为6.8%的浓缩污泥，ATAD工艺温度范围55-65ºC，含固率3.4%，PH8-8.5，通过同步硝化反硝化之后，不但对氨有了很好的去除效果，同时又有进一步减容的效果。在ATAD+SNDR这两个单元处理之后，可直接进后续的浓缩脱水单元而没有任何的臭味了，仅是一种泥煤的味道（因为绝大部分引起臭味的挥发性有机物均已降解消化），脱水后的污泥国外是作为土壤的改良剂来利用的，在国内，脱水后污泥在重金属不超标前提下，其实也已满足土地改良用泥质标准要求。如果说要满足更高的一个处理标准，比如说园林绿化的需求，那我们还要对这个脱水污泥进行进一步的干化，从ATAD自热式好氧消化单元因其温度处于55-65ºC的高温阶段，可从其中提取废热用于脱水之后泥饼的进一步干化。采用热泵来回收热量，在基本上不太增加运行费用基础上就能够取得含固率60%的污泥，同样在重金属不超标的前提下，满足园林绿化的需求。
再来列举一下国内几个典型的规模的一些参数。假设污水厂的基本处理规模是5万吨/d，含固率是20%的量，37吨的情况下，所用的面积是609平米，运行费用好氧消化+同步硝化反硝化70元/吨含水率80%的污泥。
规模更大一些经济性更好一些。对于污泥规模为140吨/d的80%含水率的污泥，它的处理的一个全流程，它的处理对象是针对剩余污泥，含固率只有0.8%的活性污泥，经过全流程的处理，最后要达到60%含固率的泥，从泥量平衡上来说，我处理的对象是从3500吨，最后降到32吨，总体上达到99%以上的减容效果，它的一些经济参数是这样的。运行费用是55元每吨80%含水率的污泥，这个全流程是从浓缩开始，一直到预热回收利用之后达到60%含固率的泥，总的运行费用是150元每吨80%含水率的污泥。而设备的参数供大家参考一下，具体项目参数还需具体分析。
总结一下好氧消化的特点，满足了咱们污泥要求达到的减量化，稳定化，无害化，同时在重金属不超标的前提下又可作为资源化的一个需求。同时这个系统它是高度自控的，都是由PLC完成系统的控制，节省人员的操作工作量。同时经过好氧消化和同步硝化反硝化单元处理以后，里面的挥发份含量可以降得比较低，用普通脱水的方式就能达到30%-35%的污泥，而且是没有任何臭味的松散的污泥颗粒。由于这个系统，它不产沼气，自然没有沼气爆炸的风险，所以对于一个中小规模的厂来讲，即便全地下的厂也可以作为可选工艺。
再回顾一下同步硝化反硝化单元的优势，这个优势比较多，这我只列举其中两点，其中一点就是对高浓度的氨氮有一个很好的降解作用，通过这个单元能够把氨去除50-80%。在适当补充碱度情况下可以达到100%氮去除的效果。另一点就是有10%左右的减容效果。
接下来是水方面一些简单的技术。水的排放标准越来越高，北京地区、天津地区，这里只简单的列了对悬浮物的一些指标的需求，基本上都要求达到SS小于5mg/l这样的标准。那对于SS小于5mg/l这个指标来讲，跟大家分享一个浅层高效滤池的技术供大家选择。
这个滤池能够满足SS小于5mg/L的原因是什么呢？首先看一下滤池所用滤料粒径，右边是个普通滤池滤料的粒径一般为1.5-2毫米，我们这里分享的浅层高效滤池，它的滤料特别细只有0.45毫米，正是因为这么细的一个滤料，可满足出水SS小于5mg/L的需求。因为有几个特殊的措施使得在进水SS浓度波动情况下：比如说进水SS浓度达200-400mg/L，仍能保证出水SS能够小于5 mg/L。具体的措施是什么呢？
浅层高效过滤工艺与其他滤池工艺一样，正常的过滤过程是下向流过滤，因为污染物被沙层截留，随着损失的增大池内液位不断攀升，当池内液位达到一定高度的时候，控制系统就会启动空气搅拌系统，空气搅拌系统实际上在沙层上部设有空气释放器，这样在启动空气搅拌系统时，污染物就不直接沉积在沙层上，而是悬在沙层上部的水里面。
同时看一下滤池的结构，它实际上是一个非满流的过滤，在承托层和清水层间有一层气囊，在沙层上液位提升到一定的高度的时候，就会自动启动脉冲搅拌，就是用清水压着气囊里面的气自下而上的穿过承托层，穿过沙层，把沉积在沙层的污染物又反推到水层当中，这样把沙层上面的水层也作为一个纳污层来利用从而保证正常过滤效果。
因为有这些措施，使反洗频次被降低了。基本上就是对于我们进水SS为20mg/L的情况下，一天大概一次反洗就能满足要求。反洗时间3.5分钟，反洗滤速29m/h，自用水量比较小，一般小于4%。
当污染物黏附在沙层上用正常反洗冲洗不干净或有油污的时候，系统还配有化学清洗系统。化学清洗的过程能把粘附性强比较脏的污染物，通过反复浸泡在浓度为12.5%的次氯酸钠溶液中而使沙层彻底恢复洁净。通过化学清洗系统清洗后的沙子恢复的跟新沙一样。
按照规模的不同有很多的标准化类型可选，在国内外有近千座业绩在成功的运行着，这是国外的一些业绩，这是国内安庆和九江的项目的业绩。我们门口也有展位，时间关系不能具体的展开，感兴趣的朋友可以接着进一步探讨。
谢谢大家！
主持人 杨向平 主任 ( 主持人：杨向平 中国水协排水委员会 主任，北京市城市排水集团有限责任公司原总经理，教授级高工)：谢谢杨总介绍了新型自热式的好氧消化新技术，自热式好氧消化在国际上搞了很长时间，且有很多大规模的应用业绩，今天做了一个很好的介绍。 我们国内在这方面的实践、尝试不多，通过这个介绍，希望在今后污泥处理上有新的尝试。还介绍了浅层高效滤池工艺，能够满足更严格的出水悬浮物的需求。希望解决城市污泥、污水处理过程中碰到的一些问题，而采用这些新技术。最后感谢杨总。
