三峡库区城市污水处理厂功能提升与污泥处理处置技术研究与综合示范

书给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．２２０１３９国家水体污染控制与治理科技重大专项集成与示范三峡库区城市污水处理厂功能提升与污泥处理处置技术研究与综合示范王峰青１张智２陆磊１王涛２扈庆１程志鹏１刘少武１朱俊１阳春２何强２吉方英２付国楷２吕静１（１重庆水务集团股份有限公司，重庆４０００１５；２重庆大学，重庆４０００４５）摘要为保护三峡库区水环境安全，针对三峡库区城市污水处理及污泥处理处置中存在的问题和技术需求，通过关键技术研发、系统集成及示范应用，初步构建了三峡库区典型工艺污水处理厂功能提升调控及低成本改造技术体系、库区污泥减量化处理和资源化利用技术体系，突破了三峡库区污水处理和污泥处理处置中的关键技术，提出了三峡库区污水处理厂典型工艺功能提升调控技术标准、热干化污泥森林施肥技术标准，以及提出了城市污水处理厂功能提升与污泥处理处置及资源化技术体系和技术指南，为三峡库区污水处理厂功能提升及污泥处理处置的方法及工艺参数选择提供科学依据和技术借鉴。关键词三峡库区污水处理功能提升调控技术污泥处理处置技术体系１关键技术问题三峡水库是国家战略性水源区，其水质安全不仅关系着三峡库区的水环境安全，而且关系到长江中下游以及南水北调区域的用水安全和社会经济的可持续发展。因此，国家对库区的水环境质量提出了更高要求，库区水体的污染控制和治理任务艰巨。为了应对经济社会快速增长带来的污染负荷不断增加和城市生活污染日益突出等矛盾，以及三峡成库后水体自净能力减弱等问题，在“十五”期间三峡库区建设了一批城镇污水处理厂、垃圾处理场，加强环境保护。但由于缺乏适用的关键技术支撑，库区污水处理存在运行不能稳定达标排放、能耗高等问题；污泥处理处置方面存在点多量大、处置方式单一等问题。针对库区污水处理厂和污泥处理处置中存在的问题和技术需求，通过污水处理调控和低成本改造技术，提高处理效果；研究污泥多途径资源化应用，因地制宜地解决各地污泥处理处置问题，防治二次污染，发挥污水处理设施水污染治理与保护功能，保护三峡水库水环境。２课题研究集成技术路线针对三峡库区普遍存在的城市污水有机物浓度较低、氮磷浓度相对较高、建设规模部分超前、运行国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００９ＺＸ０７３１５００２）。能耗高、运行不稳定、出水达标稳定性较差等问题；结合库区污泥点多量大、泥质差异以及地区差异大等特点，以及大部分污泥脱水后直接进入填埋场填埋的现状，研究库区污水处理厂功能提升调控技术与污泥处理处置技术，重点开展三峡库区既有城市污水处理厂典型工艺的功能提升调控技术及低成本改造技术、城市污水处理厂污泥减量与资源化利用等一系列技术攻关和集成创新，并进行部分关键技术的工程示范，建立库区城市污水处理厂功能提升和污泥处理处置与资源化的水污染控制技术体系。课题技术路线见图１。３关键技术成果３．１三峡库区城市污水处理厂典型工艺功能提升和低成本改造技术３．１．１城市污水处理厂Ａ２／Ｏ工艺功能提升“精细化”调控技术本研究与示范的依托工程为重庆市沙坪坝井口污水处理厂（见图２），示范规模为２万ｍ３／ｄ，主体工艺为Ａ２／Ｏ氧化沟。本研究主要解决因进水碳氮比较低、冬季进水ＴＮ浓度较高、运行模式单一、其出水ＴＮ不能稳定达到设计出水一级Ｂ标准、运行能耗较高等问题，这些问题也是库区污水处理厂的普遍问题。提出了“精细化”调控技术，包括：针对不同进水负荷、不同季节的曝气控制、碳源利用、组合运１０给水排水Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．２２０１３图１课题技术路线图２井口污水处理厂行模式和工艺参数等。３．１．１．１Ａ２／Ｏ工艺污水处理厂曝气模式调控技术针对原运行模式存在的污泥浓度不均、局部区域沉积、能耗高等问题，以曝气转盘为控制对象（见图３），对各转盘进行组合式控制，制定不同试验工况（见表１），并在生化池上布点实测分析及模拟各种控制模式下，各反应区流速、溶解氧及污泥浓度的图３Ａ２／Ｏ工艺示意分布规律，以及ＣＯＤ、ＮＨ３—Ｎ、ＮＯ－３—Ｎ、ＴＮ沿程分布情况，提出了曝气控制策略包括曝气转盘的数量、位置和速度等。在示范污水处理厂，运行定速曝气转盘Ａ，低速运行Ｃ、Ｄ变频曝气转盘（工况２）条件下，氧化沟内不积泥，形成了多级ＡＮＯ工艺模式，获得了较佳的同时硝化反硝化（ＳＮＤ）环境。在该工况下各种污染物达标稳定，ＴＮ去除率较为稳定地大于７０％，优于其他三种工况，同时与原运行模式相比单位电耗显著下降。表１试验测定工况设定工况编号开启定速转盘变速转盘（低速）运行推流器备注１ＢＣＸ、Ｙ试验工况２ＡＣ、ＤＸ、Ｙ试验工况３ＢＣ、Ｄ、ＥＸ、Ｙ试验工况４Ａ、ＢＣ、Ｄ、ＥＸ、Ｙ原工况３．１．１．２Ａ２／Ｏ工艺污水处理厂应对进水负荷变化的分时优化控制技术基于污水处理厂进水动态变化特征，以进水水量及水质变化为前馈主控因素，以溶解氧变化趋势为反馈辅助控制因素，提出基于进水负荷动态变化的