中國第一座BAF工藝的污水處理廠變化史
中國應該是全球最大的水處理市場,當前的污水處理正在進入一個新的發展階段。總結過去展望未來,不難發現污水處理也是在不斷發展、進步,從處理規模、主要污染物、適用技術,到污水廠的主要訴求,在不同階段都有明顯的時代特征。這其中最有各個時代特征代表性的,可能就是大連馬欄河污水處理廠一期項目了。
一、污水廠“有沒有”階段
從1986年國內第一座大型污水廠——天津紀莊子污水處理廠建成開始,到2002年的GB81918國標的正式出臺,這個階段國內的污水處理廠經歷了從無到有的過程。從1988年的三級排放標準,到1998年的二級排放標準,一直到2002年之前,這期間的污水處理廠,注重的還是有機物和微生物的去除。
大連馬欄河廠是中國第一座大規模應用曝氣生物濾池(BAF)工藝的城市污水處理廠。在1990年代中后期,國內主流的活性污泥法(尤其是傳統推流式)占據絕對主導地位,BAF作為一種相對新穎、集約高效的生物膜法工藝,在國內大型市政污水處理領域尚無先例。
其成功投運(1998年建設,2001年運行)為BAF工藝在中國的推廣應用提供了首個大型工程實證,證明了該工藝在處理效率高(尤其是SS和BOD去除)、占地面積小、抗沖擊負荷能力強、啟動快等方面的顯著優勢。
1.大連馬欄河污水廠一期
處理工藝:Sedpiac高密池——Biofor CN脫碳生物濾池——Biofor N脫氮生物濾池——消毒
設計單位:中國市政工程東北設計研究總院有限公司
該項目采用生物濾池工藝作為污水二級處理工藝,替代了傳統的活性污泥工藝,占地更小、處理效率更高;采用Sedipac高密池為初沉池,大大節省了占地。該項目的成功建設,打破了當時的技術路徑依賴,開啟了中國污水處理工藝多元化的大門,激發了業界對包括BAF在內的各種生物膜法、深度處理及集約化工藝的研究和應用熱情,對后續眾多采用BAF工藝的污水廠起到了重要的引領和示范作用。
二、污水處理廠“好不好”階段
從2002年開始到2015年,國內的污水排放標準進入一級A開始,污水處理廠就不能僅停留在過去有沒有的階段了。從2007年出臺的《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》(DB32 1072-2007 )開始,國內的污水排放標準逐漸提升到一級A標準。經過十來年的發展,全國的污水廠逐漸都要求達到一級A標準,這個期間屬于達標排放階段。
從2015年之后,以天津市《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(DB12/599-2015)為代表,這之后各省市出臺了眾多的地方排放標準,幾乎都是以出水準IV類水為基準,這個階段屬于高標準排放階段。
這個階段的污水廠,開始注重出水標準,業內以出水水質是否達到一級A或準IV類標準,來定義“好不好”。
2.大連馬欄河污水廠一期提標改造
為了提升馬欄河污水廠一期的出水水質達到一級A標準,2016年新建了深度處理工藝,在后端新增Biofor DN反硝化濾池和GreenDAF高速氣浮進行脫氮和除磷。
處理工藝:Sedpiac高密池——Biofor CN脫碳生物濾池——Biofor N脫氮生物濾池——Biofor DN反硝化濾池——GreenDAF高速氣浮——消毒
設計單位:市政西北院天津分院
? Biofor DN反硝化濾池
Biofor DN反硝化濾池設計濾速:15.64~18.66 m/h。
在提標改造階段,充分發揮Biofor DN脫氮能力強、濾速高的特點,全廠12萬噸/天處理量,Biofor DN反硝化濾池只建設了7.8萬噸/天(僅占全廠處理量的65%)的處理設施,另外35%的二級出水超越Biofor DN,與出水混合后達到總氮15mg/L以下(一級A標準的總氮要求限值)。即節省了占地,又節約了運行費用(提升、碳源投加量、反洗能耗等)。
? GreenDAF高速氣浮
GreenDAF氣浮區負荷:18.94-25.8 m/h
同時新建了一座專門處理濾池反洗水的高速氣浮,采用高速氣浮種的專門用于濾池反洗水處理的型號GreenDAF BWW。
設計處理能力316m3/h
氣浮區負荷:17.6 m/h
氣浮區面積18㎡
三、污水處理廠“高不高效”
從2022年之后,各行各業好像商量好了一樣,一夜之間都感受到了壓力,污水處理行業開始更多關注運行成本。同時以南四湖流域排放標準、江蘇省污水排放標準為代表,開始關注氟化物的處理和排放,隨后山東省也出臺了有氟化物指標的地方排放標準,在新能源、光伏、電動汽車等產業近幾年的快速發展下,氟化物的處理受到更多的關注和嚴格要求。國內的污水處理可以說進入了精益運營和精準治污階段。
從2024年開始,大型的行業會議上,據小編不完全統計,包括北排、北控水務、創業環保、上海城投、廣州水投、重慶水務、常州排水、深圳水務等公司的相關領導,均提到了要降低污水處理廠運行能耗和成本的需求。以AOA工藝為代表的低能耗污水處理工藝受到越來越多的業主單位關注。當然,作為一個愛學習(做廣告)的小編,這里也不得不提一下蘇伊士的低能耗新工藝Cyclor Turbo致密活性污泥工藝,相比傳統活性污泥工藝,池容降低30-40%,無需二沉池,整體占地節省50%。
目前Cyclor Turbo工藝在菲律賓已有18萬噸/天項目落地建設中...
3.馬欄河污水處理廠(一期)設備設施更新
目前,為進一步提升工藝性能并降低運行能耗,大連市市政公用事業服務中心對馬欄河污水處理廠一期設備設施進行更新改造。蘇伊士勇于創新,將原先設計供貨的兩級好氧生物濾池“Biofor CN+Biofor N”的其中一條處理線,改造為“Biofor Pre-DN+Biofor CN”,增加了前置反硝化功能,在維持處理能力、盡量不動土建的前提下,實現系統升級,充分體現了蘇伊士技術的適應性、靈活性和潛力。
改造后的工藝為:Sedpiac高密池——Biofor DN前置反硝化生物濾池——Biofor CN脫氮生物濾池——Biofor DN反硝化濾池——GreenDAF高速氣浮——消毒
設計單位:中國市政工程東北設計研究總院有限公司
這樣的原位改造,在不增加占地的情況下,對工藝進行了升級,升級后的工藝,可以充分利用水中已有的有機物進行前置反硝化,從而降低深度處理段后置反硝化濾池Biofor DN在脫氮過程中的碳源投加量,從而降低污水處理廠的整體運行費用。
四、未來新需求
瑞士在污水處理利用處于領先地位,1/3的污水廠都配有四級處理工序,主要去除微污染物,常見工藝包括了臭氧、粉末活性炭和顆粒活性炭。
德國大約有36座污水廠運行了四級處理工藝(2015年),其中9座采用臭氧,其他采用PAC或GAC。
2022年歐盟議會已著手修改市政污水處理指南(UWWTD 91/271) ,除對磷、氮出水標準大幅提高外,也開始強調氮、磷等營養物回收。同時,提出到2040年污水處理實現“能源中和”的目標,針對新污染物提出了“四級處理(Quaternary treatment)”的新概念。
蘇伊士在法國,將Pau-Lescar WWTP 污水處理廠打造成了零碳足跡概念污泥處理廠,實現了完全的零碳;NICE HALIOTIS II全封閉式地下污水廠可實現90%微塑料處理、建設法國第一個處理PFAS的飲用水廠Ternay飲用水廠……
五、結語
作為國內首個大型BAF工程,馬欄河廠從建設期到運行初期,吸引了眾多高校(如同濟大學、哈爾濱工業大學、大連理工大學等)和科研院所的密切關注。
它成為了給排水科學與工程、環境工程領域研究生進行課題研究、工程實踐和畢業設計的理想場所。大量研究生圍繞其BAF工藝的運行特性、脫氮除磷效能、濾料選擇與反沖洗優化、微生物群落結構、運行管理經驗等展開了深入的研究,產出了豐富的學術論文和科技成果。
該廠為行業培養和鍛煉了一大批掌握BAF核心技術和管理經驗的早期專業人才,這些人才后來活躍在設計院、水務公司、環保企業和研究機構,成為推動BAF及污水處理技術進步的中堅力量。
水處理行業隨著時代在發展、進步,其功能和主要訴求也在不斷發生變化,技術需隨時代的發展而不斷進步,才能滿足日益增長的水處理變化需求。
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