叠层污水深度生化再生处理工艺

叠层污水深度生化再生处理技术最节能、最省钱、最生态的污水处理技术引进美国S&R的成熟技术国内八年以上，超过10个的稳定运行使用业绩北京东方同华科技有限公司叠层污水深度生化再生处理技术2一、叠层污水深度生化再生处理工艺技术的形成过程1.技术的起源叠层污水深度生化再生处理工艺技术起源于美国SHEAFFER&ROLAND(S&R)公司的深池污水再生与回用(DEEPCELLWASTERWATERRECLAMATIONANDREUSE)，自上世纪七十年代起在美国开始实际工程应用，并逐渐从北美地区推广到欧洲和非洲，目前世界范围内已建有400多个应用此技术的污水处理系统工程。2.工程应用从2003年起，叠层污水深度生化再生处理工艺技术开始在国内实际应用。截至目前已有多个项目在稳定运行。其中北京市通州区污水处理厂已运行8年多时间，运行稳定、效果良好。该厂也是北京市属规模污水处理厂中运行最稳定的一座，得到了各界广泛好评。二、工艺简介叠层污水深度生化再生处理工艺处理新技术融合了自然净化和人工净化两项功能，实现了污水处理、污泥处置、生态建设（污水处理的同时构建景观）的有机结合，其处理成本大大低于传统活性污泥法、SBR法、氧化沟等工艺；占地面积与氧化沟工艺基本相当。1.建厂条件：对用地要求不高：河道、坑、塘、湖等加以修整即可使用；平地、坡地均可建设；在分散的场地上建设，可融入城市景观中。2.适用范围：●城镇污水处理：出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002)》的一级A、B标准；●城市各类河道、湖泊水体就地治理：出水水质达到《城市污水再生利用景观环境用水水质（GB/T18921-2002)»标准；●生化性较好的工业废水治理：出水水质达到行业标准；●环保生态教育基地建设：本工艺与湿地相结合，可形成一个完美和谐的景观生态系统。●风景区或对景观有要求地区的污水处理：本工艺在污水处理的同时，构建新的景观。叠层污水深度生化再生处理技术3●传统污水厂的扩容改造：在传统污水厂扩容改造过程中引入此工艺，可提高系统运行的稳定性、降低运行成本、简化运行管理、大大减少污泥处理量。同时可使老厂旧貌换新颜，实现景观效果的全面升级。三、工艺原理及流程叠层污水深度生化再生处理工艺竖向（自下而上）由污泥区、厌氧区、缺氧区、好氧区等叠加而成，是一个由生物（如：细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植物、高等水生动物）及非生物（光照、风、温度、有机物、PH值、溶解氧、N及P营养元素等）部分构成的生态系统。系统中的生物组成部分，由多条食物链构成氧化塘中各种生物相互依存、相互制约的复杂的生态系统。通过厌氧、缺氧、好氧、吸附、沉淀、氧化、吹脱等多种生化和物化过程实现了：（1)有机污染物、N和P营养元素的降解和去除；（2)病原菌和病毒的去除；（3)污泥的稳定化。1.无污泥（排泥时间：20~25年）污泥产量很少且已无机化、稳定化，一般20~25年清理一次。避免了传统污水处理厂处置污泥过程中产生的二次污染。解决城市污水处理厂大量污泥的出路问题，延长了垃圾填埋场的使用年限（污泥处置消纳成本折合吨水处理费0.2~0.6元）。2.无臭味传统污水处理厂臭味主要来自每天产生的大量的栅渣、沉砂、剩余污泥。叠层污水深度生化再生处理工艺污水处理新技术采用破碎技术作为预处理工艺，经破碎机破碎后的大叠层污水深度生化再生处理技术4块杂物连同污砂、污水一起密闭输送到生态塘，彻底消除了污水预处理单元臭味产生的隐患。叠层污水深度生化再生处理工艺污水处理新技术的主要处理构筑物--塘底层为污泥自然消化处理区。池体上部的污水区还是底部污泥区的密封层，因此彻底消除了污泥处置产生的臭味。3.建设投资省●所需工程设施少，对建设用地要求低。可利用平地、坡地，也可利用废旧或现有坑、塘、沟、坡地，还可以在城市分散的空地上建设。可根据实际情况灵活、分散设置，如对城镇污水处理和景观河道的治理可就地设置，实现污水就地处理。较传统工艺可节约50-80%的污水厂管网投资。●无二沉池及污泥回流系统●无污泥处置及臭味处理所需设备及相关建、构筑物。●浮动湿地---自然净化4.出水水质好，运行成本低叠层污水深度生化再生处理工艺处理新技术融合了水体自净和人工曝气强化处理两项功能，整合了多项先进技术，而且多年不需处理污泥。因此，处理成本只有传统工艺的1/3--1/2。5.生态化●打造生态景观、改善生态环境、建设生态公园。●亲水住宅、亲水产业等（传统污水处理厂所产生的臭味和污泥污染，直接或间接的降低了周边土地价值）。●实现污水处理与景观建设的完美结合，使周边土地增值。生态组合塘新技术可以建成生态公园，为周边居民提供垂钓、休闲场所等，既可营造生态景观、改善生态环境，又可融入到城市绿化中，使周边土地增值。6.建设周期短4-6个月（设计、施工、竣工进水）7.工艺简洁、劳动定员少、操作管理简单机电设备数量、劳动定员只需常规工艺的10%。工艺设备仅需破碎机、进水泵、鼓叠层污水深度生化再生处理技术5风机、紫外线消毒、叠层污水深度生化再生处理工艺中的厌氧单元、新型生化组合单元均为免维护装置。8.运行灵活、耐冲击负荷、运行稳定处理能力在较大范围内可调整，适合发展中的城市，避免了污水厂初期运营过程中大马拉小车的普遍现象。9.传统污水厂扩容升级改造工艺前置厌氧池氧化沟工艺湿地工艺叠层污水深度生化再生处理项目工艺类别人工净化人工净化与自然净化结合人工净化与自然净化结合占地较小(0.8~1.2m2/m3污水）很大(4~30m2/m3污水）—般(1~1.3m2/m3污水）是否有二沉池有无无运行管理处理单元较多管理复杂处理单元少管理简单处理单元少管理简单对环境影响污泥要处理有臭气预处理有臭味无污泥无臭味电耗高低低施工周期工程量大施工周期长工程量少施工周期短工程量少施工周期短出水效果达标达标达标工程总投资高较低较低运行成本高低低工艺使用领域大中小型污水处理厂小型污水处理厂大中小型污水处理厂叠层污水深度生化再生处理技术6四、叠层污水深度生化再生处理工艺底泥蓄积量分析及与实际工程案例比较（一）生态塘底泥蓄积过程的理论分析底泥主要有三个来源：进水中悬浮物的沉降、化学除磷污泥的沉降、生化污泥的沉降。按其组成可分为可生物降解部分和不可生物降解部分。可生物降解部分通过厌氧分解过程转变为C02、CH4、小分子可溶性有机物以及生物残渣。生物残渣降解缓慢，将累积于塘底缓慢降解，而其余物质最终会通过各种途径离开底泥层，进人大气或返溶于塘水体，重新参与塘内的各种变化过程。塘底泥的蓄积包括可生物降解部分的蓄积和不可生物降解部分的蓄积。从总体上看，塘中底泥蓄积总量随运行时间不断增加，这和实际情况相符.但运行时间足够长之后，主要是不可生物降解部分的增加。生态塘内温度由气温和进水水温所决定。其温度竖向分布特征如下：在近水面处，温度取决于气温,在塘底处,温度则由进水水温所控制。距塘底3m处往上有一高度3~4m的恒温段。在此恒温段中，温度基本上保持均衡,上下差别不超过0.5℃。对比实验表明，9m水深塘进水水温从17℃降至11℃,其BOD5去除率从63%降至47%(此时3m水深塘的去除率已接近于零）。由此推断因恒温段的缓冲作用，可增加对水温降低这一不利因素的抵抗能力，同时还可以充分利用底泥厌氧消化所放出的热量。因此，叠层污水深度生化再生处理工艺污泥区为塘底污泥的完全消化提供了优于其它塘的有利条件。塘中底泥的蓄积主要是不可生物降解部分的增加.其组成主要为污水厂进水中的栅渣、沉砂、不可降解及惰性悬浮固体的沉积及化学除磷产生的污泥。这部分底泥需定期清理。（二）工程实例1.美国加州大学伯克利分校W.J.Oswald教授研究开发的高级综合塘系统（AIWPS),至今已有近40年的应用历史。该系统中的高级兼性塘是一个水深大于6m的超深厌氧氧化塘，由三个分立生物区构成的独立单元:底部是深坑型消化区，用于污泥消化，深坑中部是悬浮污泥层，上层为好氧区。其中使用最早的一座AIWPS污水处理厂已经近30年没有清理污泥，仍运转正常。2.北京通州区污水厂生态塘水深9m,已运行6年多，通过实际检测，塘底仅形成了厚叠层污水深度生化再生处理技术7度约为20cm的污泥层。按照常规理论计算，底泥层厚度约在2m左右。通过以上对比分析，可以看出：●叠层污水深度生化再生处理工艺通过厌氧消化对污泥区中的有机性悬浮固体和生物污泥进行液化及甲烷化发酵，基本实现了无机化、稳定化和减量化。●对于传统污水厂而言所谓的不可生化降解部分在叠层污水深度生化再生处理工艺中通过更为复杂的反应机理得到有效的降解、去除。●污泥中的无机性、生物性残渣存储在污泥区，需定期清理，清理周期20年。（三）底泥的出路经污泥区长达数年的厌氧处理，污泥已经完全无害化、稳定化、减量化。根据国内外类似工艺塘底泥的调查研究结果，在严格控制进水重金属、有毒有害物质等指标的前提下，污泥中Cd、Hg、Pb、Cr、As、Cu、Zn、B、Ni的含量均在国家《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-84)值之内。符合2000年3月2日中华人民共和国农业部发布的《绿色食品标准》中，关于发展绿色食品其产品或产品原料产地气、水、土壤等方面必须符合《绿色食品产地环境技术条件》的要求，符合《肥料、农药使用准则》中合理使用肥料、农药等生产资料是生产绿色食品的重要一环的规定。由此可知生态塘底泥是一种安全、高效、适合绿色食品基地应用的磷肥，可直接用于农田。五、叠层污水深度生化再生处理工艺的设计与建设●建设生态公园打破传统污水厂建设模式，提出污水处理新理念。在治理污水同时，构建生态化公园。在景观设计中，着重强调生态景观的建设，打造出自然、生态化的水厂。叠层污水深度生化再生处理技术8●水面景观设计在水面大面积种植多种水生、湿生类植物，在岸边形成浅水湾，衬以卵石、堆石、木桩、亲水栈桥、叠水雕塑等便于亲水、赏景而本身又可独立作为景观的设施。生态和谐的自然景观凸显其中。自然的景观效果与水厂的生态功能效应形成良性循环，从而使水厂一年四季内产生丰富多彩的景观变换，实现人与水、与生物相处共生的美好愿望。●驳岸处理在景观设计中，护岸可种植大面积、多种类的本土植物，形成有层次的景观绿化带。绿化带中铺设沿岸仿木质散步道，修建亲水平台、亲水广场、栈桥、码头等多形式的亲水设施，最大限度地为居民提供休闲亲水空间。可采用生态护岸法。既为水厂增添了景致，又将自然和谐的理念渗透于细微之处。生态护岸的做法：卵石缓坡护岸、条石护岸、山石护岸、木桩护岸、仿木桩护岸、旧轮胎护岸、干垒挡土墙护岸、种植槽护岸等。叠层污水深度生化再生处理技术9●打造亲水产业/住宅利用叠层污水深度生化再生处理工艺技术无污泥、无臭味的特点，结合其可建成生态公园的优势，可在其附近打造亲水住宅、亲水产业。在有效土地面积曰益减少的今天，可充分利用土地资源，同时带动周边土地的增值。●生态养殖池内可种植荷花、茭白、菖蒲、芦苇、茅草、花卉等几十种水生植物，同时养殖鲤鱼、鲫鱼等各种鱼类、虾类。在为水厂产生一定经济效益的同时，使这里成为水生植物、动物的展示地，同时随着水际植物群落的形成，使许多水中动物和昆虫也得以栖居、繁衍。让人们能有机会欣赏到自然生态和野生植物之美。同时这些水生植物又吸附水中的有机物，净化水体。这些自然群落具有较高的生产力，能够自我维护，只需适当的人工管理，节省人力、物力。叠层污水深度生化再生处理技术10六、部分工程案例●北京市通州区污水处理厂（10万m3/d)●北京市通州区澍县镇中心区污水处理厂（2.6万m3/d)