⑴ 污水处理指标中碳氮磷比各是用什么表示的
污水处理指标中碳氮磷比的表示:碳—以BOD5表示;N一般指总凯氏氮(TKN);磷—一般为磷酸盐。
碳氮磷比首先要明确,生化处理中的营养比是根据污泥/生物膜中微生物需求来确定的。自然界中,各类微生物需求的碳氮比是不同的,但是对于活性污泥这个微生物群体而言有一个经验的值,好氧条件下是100:5:1,厌氧条件下是200:5:1。
如果工艺主体采用物化方法,如一级强化,加载磁分离等工艺,一般是先加公斤之间;化工行业的废水使用量一般是五十到一百二十公斤之间;漂染行业的废水和造纸行业的废水最难处理PAC调质,然后再加阴离子絮凝剂,最后加阳离子絮凝剂脱水。具体投加量要根据污水水质而定。
(1)城镇污水碳氮比扩展阅读:
污水处理站出水应符合现行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的相关规定;污水处理站出水用于农田灌溉时,应符合现行国家标准《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)的有关规定。
雨污分流时,将污水输送至污水处理站进行处理;雨污合流时,将合流污水输送至污水处理站进行处理;在污水处理站前,宜设置截流井,排除雨季的合流污水。
污水处理站可采用人工湿地,生物滤池或稳定塘等生化处理技术,也可根据当地条件,采用其他有工程实例或成熟经验的处理技术。
⑵ 我国城市污水处理厂运行存在问题及解决对策研究
当前我国对生态文明建设重视程度空前,党的十九大将“增强绿水青山就是金山银山的意识”写入党章,将“美丽”作为社会主义强国目标的重要内容,水环境治理是其中最为核心的内容之一。城市污水处理厂作为治污基础设施之一,是治水工作的关键环节,其处理规模、处理水平等直接影响治水成效。
本文通过分析我国已建的上海白龙港、广州新华、宝鸡市高新区、通辽市污水处理厂,太湖地区、三峡库区污水处理厂的运行情况,发现其运行普遍存在运行负荷率较低、进水水质水量波动较大、出水水质难稳定达标等问题,通过深度剖析原因,科学地提出了针对性的解决对策,以期为我国城市污水处理厂的稳定运行提供参考,为水环境综合治理做出贡献为全面贯彻《水污染防治计划》,全国各城市先后开展黑臭水体整治工作。
城市污水处理厂在保障水环境安全方面发挥着重要作用,建设污水处理厂是解决城市水污染的重要手段。
“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划中提出,到2020年底,要实现城镇污水处理设施全覆盖,城市污水处理率达到95%,县城不低于85%。“九五”期间,我国重点流域水污染防治规划开始实施,城镇污水处理设施的建设和运行开始成为各地落实水污染物减排责任目标的主要途径。
在中央财政资金和相关政策的大力支持下,经过“十一五”、“十二五”的发展,我国污水处理厂建设取得了跨越式的进展,城镇污水处理厂的数量和规模迅速提升,城市污水处理能力不断提高。
统计资料显示,至2016年末,城市污水处理率达到93.44%,其中污水集中处理率89.8%。截至2010年,全国共有城镇污水处理厂2496座,较2006年相比提高了140%。到2016年末,城镇污水处理厂数量达到3552座,与2010年相比增加了29%。
但是,污水处理率与处理能力的持续提高与水环境污染依然矛盾突出。环保部公布的《2016中国环境状况公报》显示,全国地表水1940个监测断面中,仍有32%为IV类及以下水体。截止2017年底,住房与城市建设部和环保部认定的全国城市黑臭水体数量有2100个。
与此同时,污水处理厂排放标准不断提高,2015年发布的《水污染防治行动计划》明确提出,现有城镇污水处理设施,要因地制宜进行改造,2020年底前达到相应排放标准或再生利用要求;敏感区域(重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到一级A排放标准,建成区水体水质达不到地表水Ⅳ类标准的城市,新建城镇污水处理设施要执行一级A排放标准;到2030年,力争全国水环境质量总体改善,水生态系统功能初步恢复。
由于我国城镇污水普遍存在着水质水量变化幅度大、碳氮比偏低、无机悬浮固体含量高、冬季水温低、工业有毒有害污染物冲击等突出问题,明显影响污水处理设施的正常运行,出水难以稳定达标。即使在达标排放的情况下,符合一级A/B标准的水质仍接近V类水(表1),是水环境的重要污染源。
表1我国城镇污水处理厂排放标准主要污染物指标对比 单位:mg/L
一些城郊结合部因居民乱扔、乱排生活污水,对水环境也带来严重危害。为此,本文作者深入分析了我国南北方具有代表性的污水厂存在的问题及原因,并提出解决对策,以期为我国城市污水处理厂的稳定运行提供参考,为水环境综合治理做出贡献。
1存在问题及原因分析
1.1运行负荷率普遍较低,部分超负荷运行
根据住房与城市建设部2012年发布的《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程》(CJJ60-2011),城镇污水处理厂年处理水量应达到计划指标的95%以上。我国大部分地区的污水处理厂运行负荷率偏低,难以达到住房与城市建设部的要求。
辽宁省污水处理厂月均负荷在80%以上的仅占污水厂总数32%。通辽经济技术开发区污水处理厂现状水量未达到设计值,近一半处理设施闲置。广西城镇污水处理厂2010年负荷率达到60%以上的污水厂占总量的65%。三峡库区2014年176座污水处理厂的平均运行负荷仅为56.5%。
全国已建污水处理厂平均运行负荷率仅有65%~70%,远低于德国2008年污水处理厂平均运行负荷率95%。而一些城市由于经济发展迅速,人口数量增长过快,污水处理厂已超负荷运行,处理压力大。
污水厂处理设施负荷率低的主要原因是厂网建设不配套,污水管网覆盖率和收集率偏低。污水处理厂只有和排污管网配合使用,才能发挥治污作用。
由于污水厂建设相对简单、集中、建设周期短,管网建设相对复杂、牵涉面广、建设周期长,我国城市管理者普遍重建厂、轻管网、轻管理。
数据显示,截至2016年全国共有城镇污水处理厂3552座,与2010年相比增加了29%,排水管道长度仅增加了17%。配套管网与污水处理厂建设不同步,导致一些污水处理厂建成后面临无污水可处理的尴尬境地。
有些城市先期只建设了污水干管,由于资金不到位支管网建设推进缓慢。部分城市新建的管网存在诸多问题无法与已有干管接驳,如设计标高与已有干管不一致,已有干管积水堵塞等。
导致建成管网没有“织网成片”,污水收集率偏低。另一原因是污水厂设计规模与实际情况不符。由于部分城市对污水处理厂建设前期工作重视不够,对污水来源和收集缺少详细的规划和充分的论证,管网、泵站等辅助设施建设相对滞后,设计规模往往基于理论设计计算。在经济相对落后的地区,人均实际用水量和污染物排放量相对偏低,导致设计规模偏大,实际污水量不足。
而在一些发展较快的城市,随着经济的快速发展和居民生活水平的不断提高,污水产生量不断增加。污水厂设计规模滞后于人口经济增长速度,污水厂处理能力不足,出现超负荷运行现象。
1.2进水水质水量波动较大,与设计值不符
污水厂原水水质和水量是影响污水处理工艺运行稳定性的重要因素。我国城市污水厂进水水质水量波动较大,部分污水厂进水负荷波动幅度可达到-47%~4%。
上海白龙港污水厂进水BOD5日平均浓度波动范围为14~382mg/L,CODCr波动范围为96~824mg/L。昆明市合流制排水区域污水处理厂进水受雨季影响,悬浮物波动大。除了水质波动,一些污水厂进水水质有机物浓度与设计值有差异,严重影响了污水处理效果。
宝鸡高新区污水处理厂实际进水水质除NH3-N和TN外,其他各指标均高于设计值。宝鸡十里铺污水处理厂进水TP高于设计值外,其它各指标均低于设计值。
分析原因,主要是排水管网雨污分流不彻底、管网漏损、沿河截污冲击污水处理系统。我国老城市的排水体制一般为雨污合流制,后来部分城市改为截流式合流制。
合流制排水体制下,污水处理厂进水水质受多种因素影响。雨季时排水管网同时收集了生活污水和大量的雨水,引起污水厂水量的波动。
其中初期雨水污染物浓度高、污染严重,部分污染物指标高于旱季污水浓度,造成水质的波动。在我国,由于管网维护的不及时,老旧管网渗漏严重,地下水、河水及雨水的混入也直接影响了进入污水处理厂的水量、水质。
在一些南方地区,由于前端管网建设不完善,污水厂旱季水量偏小,需要抽取河道水;但在雨季,雨污合流管网的水量又远超过污水厂的处理规模,造成了旱雨季水质波动较大。
沿河截污系统对污水处理系统的冲击,是造成水质水量波动的又一原因。作为合流制改造过程中的过渡产物,沿河截污系统在一些南方城市较为常见。
该系统可极大程度地改善河流长期以来的黑臭状况,但也存在一些问题。系统雨季收集的合流水含有大量雨水,导致污水厂旱、雨季污水处理量逐年加大,污水处理厂雨季负荷普遍偏大。
而截污箱涵系统大部分尚未配备相应的末端处理设施,携带大量污染物的初小雨直接进入污水厂,造成水质波动,处理效果难以保障。
另外,我国处于经济快速发展阶段,区域经济差异明显。经济相对发达、人口密集地区的城市不断扩容,但实际扩容速度与规划往往不一致,致使污水增长量与污水厂设计规模不一致。
当污水量超过设计规模时,污水处理厂处于“吃不饱”状态,当设计规模超过实际处理需求时,又造成“大马拉小车”现象。
西北地区的污水处理设施则由于服务数量不足、管网配套差等问题处于“吃不饱”状态,这些都影响着污水处理厂的进水水质水量。
1.3出水水质难以稳定达标,NH3-N、TN超标
我国现有污水处理厂大部分执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准,其中执行一级A标准的占总数量的29.3%,执行一级B标准的接近60%。截至2016年底,我国仅有30%的污水厂尾水达到一级A标准,高达70%的污水处理厂排放标准达到或低于一级B排放标准。
大部分污水厂主要超标污染物为NH3-N、TN,上海市白龙港污水处理厂采用A2/O工艺,出水NH3-N一级B达标率仅有46%,TN一级B达标率68%。
三峡库区176座污水厂一级B达标率60.7%,通辽污水厂一级A达标保障率低于50%,宝鸡十里铺污水厂NH3-N、TN一级A达标保障率分别为42.4%、42.5%。
广州新华污水处理厂出水TN和NH3-N在1-3月份偶尔超标,不能稳定达到一级A标准。污水处理厂出水水质不达标,无法充分发挥效能,不仅降低了污水厂投资效益,也给污水厂运行管理带来困难,应充分引起运行管理者的重视。
工艺是污水厂处理效果的关键保障因素,我国城镇污水厂使用的工艺主要为普通活性污泥工艺、氧化沟及其改良工艺、A2/O及其改良工艺、SBR及其改良工艺、A/O及其改良工艺和曝气生物滤池(BAF)工艺,这六类工艺覆盖了全国90%以上城镇污水处理厂的主体工艺类型。
上述工艺具备脱氮功能,而实际运行中由于进水水质水量波动或与设计值不符、生物处理设施超负荷运行、碳源不足、碳氮比不足等原因,出水难以达到排放标准。
当污水处理厂进水BOD5、TN、TP浓度低于设计进水浓度时,从多方面严重影响污水处理效果。一方面,污水中BOD5浓度过低导致生物处理单元中的微生物所需有机物不足,影响反硝化阶段脱氮效果。
另一方面,进水污染物浓度偏低时生物反应池中曝气量高于微生物需求量。如不能及时调整曝气池曝气量,容易出现曝气过量,导致活性污泥沉淀分离效果较差。
除此之外,南方地区冬季缺少保暖措施,致使进水水温较低,不利于硝化反硝化细菌的生长,出水NH3-N、TN浓度无法保障。除了工艺方面的原因,污水厂的运行管理水平也对出水水质有重要影响。
污水厂的运行是一个复杂的过程,操作人员应在水质、环境条件发生变化的条件下,充分利用各种工艺的弹性进行适当调整,及时发现并解决问题。
操作人员除了要具备一定的物理、化学及微生物学方面的知识,还需了解污水处理基本知识、厂内构筑物的作用以及化验指标的含义及其应用等。
在国外,污水处理厂的运行通常由博士来实施。在国内,由于薪资水平等原因的限制,大部分污水厂的员工学历层次普遍偏低、技术素养不足,往往凭经验操作污水厂各工艺设施,严重制约和影响污水处理厂整体运行水平。
1.4其他问题
随着工业化、城市化进程的推进,城郊结合部生态环境问题日益凸显。这种“结合”是城市与乡村、农业与工业、农民与市民的结合,充满着一种不确定的、动态的过渡和转型。
城郊结合部的城中村建筑废弃物、生活垃圾四处堆积,居民乱排生活污水,流经的小河流颜色发黑,垃圾漂浮,污染严重。
如果不能得到有效控制,时时威胁着当地居民的健康。由于制度措施的不完善、管理不到位,使得城郊结合部出现这样的难题。工业园区的发展对经济发展的促进作用日益显著,但随之而来的环境污染也在加剧。
大型集中的工业园区一般都有污水处理厂,对大量的、中小型工业企业的废水,采用经预处理后与园区生活污水合并处理的方式,实际运营过程中也有不少问题出现。
一是实际水量与设计不符。在园区污水处理厂设计阶段,由于对发展规模预估不足,实际污水量超出污水处理厂处理能力。部分企业由于生产状况不稳定,使污水处理厂处理量不足。
二是实际进水水质与设计不符。实际入园企业的类型与规划不符,导致污水特征发生较大变化,使污水厂难以达标排放。
2对策与建议
2.1政府统筹规划,污水处理厂、管网建设同步推进
政府各部门应结合各自职能,协调一致,科学组织,实现污水处理厂的长效管理[11]。住建部门会同环保、发改委等部门,紧跟城市发展脚步,牵头编制污水处理厂、污水管网的统筹规划,以前瞻性思维规划和设计污水处理厂。
地方政府要制定政策推进污水处理厂的运营规范化,与物价、住建、财政等部门联合,因地制宜地研究制定与当地经济社会发展水平相适应的污水处理收费制度。
财政部门应增加对污水处理厂的资金投入,创新投资建设运营模式,提高污水厂运行人员的工资水平,从而吸引高水平、高素质的人才进行运行管理。环保部门要加强对污水处理厂出水水质的检查监督,对整治不力的要严肃查办。
2.2完善污水收集系统,实现水量浓度“双提升”
为充分发挥污水厂效能,要坚持厂网并举,将排水管网和污水厂作为一个整体建设。首先要加快新增污水管网建设,建成从“用户—支管—干管—污水处理厂”路径完整、接驳顺畅、运转高效的污水收集系统,提高已建污水厂运行负荷。
其次是要强化老旧管网改造,对漏损严重的管网、排水口、检查井进行维修,减少管道淤积,确保收集的污水水质、水量稳定。再者是要彻底进行合流制管网改造,难以改造的地区加快建设截流、调蓄等设施,减少雨季雨水对污水厂水量水质的冲击。
2.3源头分散处置初期雨水,减轻进厂污水量变化幅度
针对初期雨水影响进水水质水量问题,宜源头分散处置。从初期雨水的特点和国内外初期雨水处置经验来看,初期雨水应采用源头分散收集、分散处置等方式;初期雨水集中收集非常困难,主要原因在于若设置集中收集系统,上游初期雨水到达时,下游早已是干净的雨水,很难保证能够收集到20~30分钟前的初期雨水。
已建设初小雨收集系统的城市,应增设相应末端处理设施,减轻初小雨对污水处理厂的水质影响。有条件接入污水处理厂处理的,应论证污水处理厂具备接收条件后再接入。
2.4加强管网精细化管理,防患于未然
重视建成污水管网的日常管理与维护工作,加强管网的精细化管理[12]。首先是要加强日常巡查,对存量管网“修补测”、“定期体检”并加以修缮。
采用CCTV和QV手段对管道内部进行检测,掌握其病害的分布状况和程度,为管道修复提供基础。其次要实行定期清淤制度,保证污水管道正常通水。
目前大部分城市管道仍采用人工清淤,不仅工作环境恶劣,且效率低下,无法满足需求。可引进高科技清淤手段,如清淤机器人等,实现自动高效清淤。
再者,对排水管网数据进行信息化处理,建立污水管网水质在线监测系统等,实时掌握水质情况。当水质出现异常时可及时查出管段存在问题,并提醒污水处理厂采取有效应对措施[34]。
2.5优化污水处理厂服务范围,提标扩容
污水处理厂一般位于城市建设区,随着城市建设和城市更新的开展,城市污水量增长较快而污水处理厂或污水系统扩容困难的矛盾日益突出。
对污水厂超负荷运行的地区,通过服务范围的调整解决污水处理厂污水增量问题有着重要的意义。同时考虑提升污水处理厂处理能力,进行污水厂扩建。
按照GB18918-2015《城镇污水处理厂污染物排放标准(征求意见稿)》的要求,自2016年7月1日起新建污水处理厂和自2018年起敏感区现有城镇污水处理厂均执行一级A标准。
对排放标准较低污水处理厂改造,因地制宜合理选择改造措施,提高出水水质。提标改造路径一般包括水力改造、设备改造和工艺升级改造等,其中污水处理工艺改造是提高出水水质的关键。
TN和NH3-N主要通过生化系统处理去除,这两个指标是生化系统改造的主要目标污染物。TN的去除效果受制于进水碳氮比,由于我国大部分污水处理厂进水碳氮比偏低,可通过改进运行方式,合理利用内部碳源,或投加碳源的方式,提高反硝化能力。
当NH3-N不达标时,可在二级生物处理后增加曝气生物滤池。涉及具体项目时,按照“一厂一策、分门别类”的原则制定适宜的工艺方案。
2.6集散结合,统筹治水
城市主城区的生活污水应集中处理,通过建设完善污水管网将污水收集到污水处理厂集中处理。而在城郊结合部,有条件建设管网的城市应逐步完善管网系统,对污水进行集中处理。短期内无法建设管网系统的,应采取分散处理的措施。
分散式一体化污水处理装置,具有移动灵活、自动化控制程度高、处理效果好的特点,在城中村等分散式污水处理中已有大量应用,是解决城郊结合部水污染的有效措施。
工业园区污水厂存在的问题并不是一个企业的问题,需要改革和发展来解决,加大对污染源排放的控制力度,工业企业要严格执行相关法规,确保废水达标排放。
3结语
城镇污水处理及再生利用设施是城镇发展不可或缺的基础设施,是减少水体外源污染的重要手段,保障其安全、稳定、高效地运行,对于水环境治理具有十分重要的意义。
目前我国污水处理厂运行中仍存在一些问题,有的放矢地总结存在问题,可为今后污水厂科学化管理奠定基础。只有政府部门统筹规划,加强顶层设计,不断完善污水收集系统,加强管网精细化管理,进行提标扩容建设,才能充分发挥污水处理厂的环境效益,改善城市水环境质量,促进水环境治理成效的长久保持。
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⑶ 污水C/N比是什么意思
意思来是碳氮比。
C是指自碳,carbon的简称;N是指氮,nitrogen的简称。
碳氮比,是指有机物中碳的总含量与氮的总含量的比值。一般用“C/N”表示。如果碳氮比过大,微生物的分解作用就慢,而且要消耗土壤中的有效态氮素。所以在施用碳氮比大的有机肥(如稻草等)或用碳氮比大的材料作堆沤肥时,都应该补充含氮多的肥料以调节碳氮比。
(3)城镇污水碳氮比扩展阅读
污水化学性指标:
1、化学需氧量(COD):指用强化学氧化剂(中国法定用重铬酸钾)在酸性条件下,将有机物氧化成CO2与H2O所消耗的氧量(mg/L),用CODcr表示,简写为COD。化学需氧量越高,表示水中有机污染物越多,污染越严重。
2、生化需氧量(BOD):水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量(mg/L)。
如果污水成分相对稳定,则一般来说,COD> BOD5。一般BOD5/COD大于0.3,认为适宜采用生化处理。
3、总需氧量(TOD):有机物主要元素是C、H、O、N、S等,当有机物被全部氧化时,将分别产生CO2、H2O、NO、SO2等,此时需氧量称为总需氧量(TOD)。
⑷ 城市污水处理进水量10000m3/d,进水水质COD=450mg/L,BOD5 =300mg/L,SS = 250mg/L,NH3-N = 15mg/L。
你的城市污水特点是量大,COD含量不是特别高,所以建议用氧化沟,效果比较好,完全能够达到出水标准。
⑸ 生活污水的碳氮比是如何计算的
污水的碳氮磷比值=100:5:1碳源的简单计算;尿素的投加量计算:氮的计算(*0.05)磷的计算(*0.01)尿素(0.46)日处理水量m3 *进入生化池COD的值*B/C值/1000*碳氮磷比值/100 /尿素的含量较复杂的计算:较复杂计算—简单计算的原cod的值=标准添加量。
国内大部分市政污水处理厂采用AAO、氧化沟、SBR等3大类工艺及其变形工艺,主要为生物脱氮除磷方式。反硝化脱氮和生物除磷涉及的微生物大部分是异养细菌,对碳源有竞争,当进水碳源不足时,该矛盾尤其突出。
为保证出水达标,通常采用外加碳源的方式提高脱氮除磷效率,增加化学除磷措施保障出水TP达标,两类药剂的投加增加了污水处理成本。因此开发适应低碳源进水的高效低耗脱氮除磷技术具有重要意义。
低碳源污水处理可以通过优化工艺参数和控制方式,提升原水碳源的利用效率,从而强化生物脱氮除磷效果并节约运行成本。当系统原水碳源不足以完成脱氮要求时,需要投加外部碳源。针对外加碳源的优化控制方式包含碳源种类的筛选、投加点位的选择和投加量精细化等。
⑹ 城市污水厂要求的碳氮比是多少
C:N:P一般比例为100:6:1
其中C为COD,N为氨氮,P为磷酸盐
⑺ 城市生活污水,每千吨污水需投加PAC,PAM多少,其含量有什么要求,进水C0D低于5O,要加碳源吗
市政污水一般用生化处理方式,很少添加PAC和PAM,其污泥处理的时候会用到阳离子PAM。进水COD50已经达到出水要求的标准(一级A)。如果氨氮和总氮也有要求,并进行生物工艺处理污水,那需要投加碳源,保持一定的碳氮比才能维持生化系统正常运行。
⑻ 为什么厌氧生物处理工艺的碳氮比要比好氧工艺高
为了提高低碳氮比污水的治理效果,提出了厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化脱氮除磷工艺(anaerobic anoxicoxic- biological contact oxidation,A2/O-BCO),研究了该工艺处理生活污水的脱氮除磷性能,建立了该系统处理过程的碳(以化学需氧量计,chemical oxygen demand,COD)、氮、磷的物料衡算公式,同时分析评价了不同硝化液回流比(100%,200%,300%,400%)下各指标的物 料平衡情况。结果表明,该工艺在充分利用原水碳源、深度脱氮除磷方面具有较强的优势,系统COD 主要在A2/O 中厌氧段被利用,通过反硝化聚磷菌反硝化除磷脱氮;系统COD 的物料衡算公式平衡百分比分别为96.4%、99.6%、98.7%和98.3%,氮的物料衡算公式平衡百分比分别为99.7%、98.2%、99.2% 和96.5%,磷的物料衡算公式平衡百分比分别为92.0%、98.1%、93.3%和90.4%;荧光原位杂交表明生物膜中有厌氧氨氧化菌存在,且其数 量占全菌比例的
0.6%~2.7%,生物接触氧化的氮损失可能是由于发生了厌氧氨氧化反应;在硝化液回流比为300%时,系统氮、磷去除效果好,出水达到 国家城镇污水处理厂污染物排放标准一级A 标准。该研究有助于更好地理解和分析工艺系统有机物、氮和磷的分布及变化情况,并且为评价试验数据的可靠性以及数学模型的建立提供了理论依据和指导,能更 好地推广到分散型、量小且日变化系数较大的农村生活污水的治理事业中。
⑼ 想提高污泥堆肥的效率,有什么好办法
目前,污泥的处置方式主要有填埋、焚烧、海洋倾倒和土地利用等。前三种处置方法由于环境和经济压力日益增大及二次污染问题而逐渐减少或被禁止。同时,土壤长期施用化肥会产生不可逆的破坏,而污泥中含有丰富的氮、磷、钾和有机质,堆肥产生的腐殖质能改良土壤,因此污泥的土地利用越来越受重视。堆肥法是污泥土地利用的一种,用堆肥法处理后的污泥进行农业利用,具有经济简便、不需外加能源、不产生二次污染、可资源化等优点。因此,污泥堆肥化已成为环保领域的个研究热点。近二三十年来,污泥堆肥处理研究十分活跃。国内外学者对污泥堆肥的过程控制、监测方法、腐熟度评价、添加剂的选择等方面进行了深入的研究。目前,国际上较为先进的处理方法是利用快速发酵回转仓完成中温、高温连续发酵的工艺。它具有高效、防臭、成品质量高的特点,在美国、日本、欧洲广为采用。国内的一些相关企业根据不同的污泥特性也开发了一些先进的工艺和设备,克服污泥软化、霉变、重金属等难题,利用脱水污泥制取复混肥、菌肥,显示出广阔的市场前景。
2、国内污泥堆肥研究进展
在我国和印度等东方国家,原始的堆肥方式很早就已经出现,劳动人民一直重视堆肥对土壤的改良作用。但与国外相比,在理论研究与实践方面,我国对城市污泥农用资源化的研究均相差甚远。20世纪60年代初,北京高碑店污水处理厂进行的污泥自然通风堆肥试验获得成功,并确定了好氧发酵堆肥工艺的主导地位。目前,全国现有不到1/4的污水处理设施中有污泥稳定处理设施,处理工艺和配套设备较为完善的还不到1/10。
北京市环境保护科学研究院研究建成了一条年产3000t的有机复合肥生产线。采用自行研制的高效滚筒污泥堆肥设备进行动态快速发酵,在对污泥进行无害化处理的同时又降低了其含水率,解决了制肥工艺中关键的预处理问题,是一种高效的污泥堆肥装置。
为达到经济实用、高效低耗的污泥堆肥处理目的,必须对污泥堆肥过程进行更深入系统的实验研究,使城市污水污泥堆肥化具有较好的经济效益,环境效益和社会效益。今后从以下几个方面加强研究:展开新型调理剂的研发,注重污泥堆肥过程中臭味的控制,建立起污泥堆肥工艺过程和产品的评价标准,深入研究并分离出快速好氧堆肥的优势种群,缩短堆肥时间,提高堆肥效率。我国污泥农用的比例还不足10%,污泥堆肥有很大的发展前途和空间。
3、该项目解决的技术瓶颈和技术问题,完成后市场需求前景、推广应用领域、达到的技术水平,以及在国民经济发展中的作用。
目前,我国城镇污水污泥处理中,普遍存在重视污水处理设施建设,忽视污泥处置设施的配套;重视维持污水处理设施的运行,忽视污泥的无害化、稳定化规范处置,以致造成污水处理后大量的污泥得不到有效处置,引起新的污染,城镇污水污泥的处理处置已成为我国当前亟待解决的环境问题。导致这一状况的产生,除了由于我国污水厂大规模建设始于引进国外资金和技术的历史原因之外,其中一个重要原因是缺乏适合我国国情和地区条件、具有安全、环保、经济特点的城镇污水污泥处理处置系统技术。特别是污泥的好氧发酵处理技术(即堆放)及土地利用,被纳入污泥处理处置国家技术政策,并列为最佳可行技术之后,研究开发其集成、实用技术体系,就显得更为重要。
为了有效解决城镇污水污泥处理处置及污染防治难题,我公司组建省内首家污泥污染治理专业队伍,组织科研人员进行产、学、研攻关,应用生物技术、多功能高效机械、环境矿物材料以及我国土壤肥料研究最新成果,遵循对污泥中的有机物在好氧发酵、微生物的作用下进行降解,同时好氧反应释放的热量形成大于55摄氏度的高温杀死病源微生物,污泥终端产品符合无害化指标、稳定化指标,以及污泥污染物限值(最高允许含量),组成城镇污水污泥好氧发酵处理、土地利用污泥处理集成配套技术系统,技术系统具体包括:污泥发酵物料调质预处理关键设备——多功能物料处理机(已获国家专利)好氧发酵设施及微电升温控制器、后处理及臭气、重金属污染综合控制技术以及污泥产品的养分挥发控制及延伸增值开发等。本项目技术的示范工程已在张掖市污水处理厂建成,本污泥处理处置集成配套技术,符合国家环保部2010年2月发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》(试行)中关于“污泥好氧发酵污染防治最佳可行技术”工艺流程、工艺参数、污染物削减及污染防治措施,技术经济适用性以及土地利用的规定要求。
本项目利用自主产权核心设备物料多功能处理机,研发适合我省及西北地区环境条件及经济水平的城镇污水污泥处理及污染防治集成技术,填补了占我国80%以上中、小污水处理厂目前尚无污泥处理处置专用设备及系统技术的空白,项目技术原于国家鼓励支持的“适合我国国情和地区特点的污泥处理处置、新技术新工艺和新设备”的技术政策导向。
本项目有效利用好氧发酵生物堆肥技术,不外加能源、零排放、全回收、无二次污染,有机废弃资源再生循环利用等特点,对污泥进行高效、节能、低成本处理,成功解决了目前城镇污水污泥处理中地区经济水平与投资门槛,技术壁垒与普及推及推广,污染治理与与资源再生利用的矛盾和难题。项目符合国家污染减排,发展低碳经济,建设生态文明的政策导向。
第二章 项目实施方案
2.1、项目前期工作情况:项目已开展的前期工作,企业现有支持配套条件,技术或成果来源,知识产权情况,技术或艺特点等。
2.1.1项目前期工作情况
城镇污水污泥生物堆肥处理处置技术,涉及微生物学、生物工程、物理、化学、机械,建构筑物设计以及肥料制造、植物营养等多学科领域,专家就“城市污泥高效生物堆肥与农林安全利用技术设备研制及示范”为题,联合申报2009年国家资源环境技术领域863计划,形成了理论基础,核心技术研发目标和工艺路线规范。实践证明。本项目技术路线符合国家《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》提出的《最佳可行技术》规定要求。
污泥处理示范工程的建成,使我公司具备项目规划、工程、工艺设计、核心设备研发、产品延伸开发、土地利用及开拓广阔环境市场的能力。
2、技术成果来源,知识产权情况
3、技术工艺特点
本项目利用自主研制的可同时进行粉碎、混合、搅拌、调质、接种乃至造粒作业的”城镇污水污泥堆肥物料多功能处理机”,研发适合西北地区的污泥堆肥的集成配套技术,解决污泥堆肥中的物料调质处理、除臭、重金属消解、堆肥产品延伸增值等工艺难题,开发生产多种专用肥料及其用品。国内未见相同文献报道。
2.2、项目研发或建设主要内容、目标及创新点:包括技术特点、关键技术和关键工艺或需要增加的主要研究试验设施、仪器设备和相关支持软件等;实施方式(自主开发、消化吸收、国际合作)、技术和工艺路线;项目进度安排、实施期限等。
1、污泥好氧发酵生物堆肥处理污染防治集成技术包括:污泥发酵物料调质预处理关键设备“城镇污水污泥堆肥物料多功能处理机”(已获国家专利授权),“污泥好氧控温动态堆肥工程技术”的核心设备,污泥堆肥产品养分挥发控制及延伸增值开发等单元技术。项目技术具有不外加能源、无二次污染、零排放、全回收、节能低耗、高效实用等特点,符合国家环保部2010年2月发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》”“污泥好氧发酵污染防治最佳可行技术”关于工艺流程、工艺参数、污染物削减及污染防治措施、技术经济适用性以及土地利用的规定要求。
2、2010年完成“污泥翻堆式条垛好氧发酵堆肥技术和设备”系统工艺的研发,为了缩短我国城镇污水污泥处理技术,与发达国家的差距,在吸收、消化国外先进污泥处理设备的基础上进行了整合创新,所研发的“污泥好氧温控动态发酵堆肥处理工艺和设备”是我公司第二代核心技术,将用于本项目建设中。
达诺式发酵滚筒,由于结构简单,生产效率高,是经济发达国家经常用来处理污泥等固废的主要设备。这项1933年出现于丹麦的技术,已经过近80年的历程,全世界已有150多家工厂在应用,但是无人对它做突破性的改进,使其更加完善高效。我公司首先针对其工艺上的不尽合理作出创新调整,使其一次发酵时间由原来的3-4d缩短到12h,完全腐熟的的堆肥产品,微生物菌群数上升2个数量级,使其成为良好的生物有机肥料。目前该项技术的关键设备设计图纸已送交委托厂家进行审核,评估其技术的合理性,相关专利正在准备申报中。该技术的推广应用,将加速我国特别是西北地区污水污泥处理处置进程,为实现国家污染减排目标,完成“十二五”环境保护规划做出积极贡献。
第三章 项目建设目标
3.1、达到的技术性能指标和参数:
3.1.1、指标:
1、经好氧发酵处理后的污泥含水率小于40%;
2、有机物降解率大于40%;
3、蠕虫卵死亡率大于95%;
4、粪大肠菌群菌值大睛0.01%,(GB18918-2002)
3.1.2、参数:
1、好氧发酵前:污泥混合物料含水率调到55%~65%、碳氮比(C/N)为25:1~35:1、有机质含量通常不小于50%、pH值6~8。
2、采用条垛式好氧发酵翻堆通风发酵周期约15d,温度55℃以上持续5~7d。
3、采用好氧动态发酵时发酵时间12h,陈化期5~6d,60℃温度维持3d以上。
4、动态好氧发酵强制通风时,每1m3物料通风量0.05~0.2m3/mm。