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1、上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 污 水 處 理 廠 發(fā) 展 方 向 和 新 技 術 應 用 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 水資源設施的未來：行動藍圖美國清潔水機構國家協(xié)會（NACWA）、水環(huán)境研究基金會（WERF）和水環(huán)境聯(lián)盟（WEF）三大機構聯(lián)
2、合發(fā)布，由4 9位來自美國政府機構、咨詢機構、工程公司、研究機構以及技術開發(fā)和制造企業(yè)的專家聯(lián)合撰寫并由9位資深行業(yè)專家審讀，最終提交給第1 1 3屆國會，以期政府對未來的污水處理設施（UOTF）有較為深入的了解并在制定相關環(huán)境保護政策時充分考慮到新形勢和新問題。 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 污水處理概念廠發(fā)起人：中國工程院院士曲久輝，清華大學教授王凱軍，中國人民大學教授王洪臣，清華大學教授余剛，中國2 1世紀議程管
3、理中心副主任柯兵、中國科學技術大學化學學院教授俞漢青主要特點：污染物削減進一步強化，強化脫氮除磷(ENR) 、深度處理乃至超深度處理(高級氧化、反滲透技術等)技術被應用；污水處理實現低碳化，在處理過程中實現節(jié)能降耗，提高能源自給率。除水資源循環(huán)利用外，還實現有機質及磷等資源的循環(huán)利用。 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. wastewater treatment plant（ or WWTP）向 Water Resource
4、 Recovery Facility（or WRRF ） 轉變u污水再生利用u營養(yǎng)物及有用資源的回收利用u污水中的廢熱和潛在能源的回用u利用污水廠的場地開發(fā)風能、太陽能等可再生能源u通過綠色基礎設施理念進行雨水的管理u將以最低的經濟投入得到最大的環(huán)境效益，促進當地經濟發(fā)展，并更廣泛地改善城市生態(tài)質量 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 德國人口約8 1 8 0萬（2 0 1 1年數據），污水廠6 1 0 3座，其中人口當量超
5、過1 0萬的污水廠數量2 1 4座（占3 .5 %），處理能力為總服務能力的5 1 %（2 0 0 4年數據）；美國總人口為3 .1 3億（2 0 1 1年底數據），城市污水廠約1 4 7 8 0座（2 0 0 8年數據），處理規(guī)模超過3 .8萬m3 /d 的污水廠數量3 %，處理量占9 2 %。我國人口1 3 .7億（2 0 1 1年數據），已建和在建的3 7 5 8座污水廠中，規(guī)模超過1 0萬m3 /d 的占1 1 %，規(guī)模在3 -1 0萬萬m3 /d 的占3 2 .5 %。（中國水網2 0 1 1年2月份統(tǒng)計數據）。 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限
6、 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 分散化：從污水回用角度考慮，如果污水通過長距離輸送到集中的大型污水處理廠處理后再泵送回來進行污水回用，需要大量輸送能耗、配送管道系統(tǒng)以及相關的維護支出，而就地處理及回用將具有很好的經濟性；自動化程度高：隨著自控和信息技術的發(fā)展，網絡移動設備、云計算和存儲設備可以保證污水廠無人值守，所有的實時監(jiān)測、工藝調整以及污水廠運行管理溝通均可以在統(tǒng)一的集中控制中心進行遠程實時管理和控制；可循環(huán)性：是指所有進入污水廠的水、營養(yǎng)物、污泥、能源等資源均可得到回收利用。 上 海
7、 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理技術成熟度Blue PROTM Reative Media Filtration上向流砂濾用于除磷，出水磷可小于0 .0 5 mg/l已經成功應用Compressible Media Filtration 可壓縮合成纖維濾池，用于污水廠雨季水量處理已經成功應用CoMagTM process磁分離技術，提高沉淀效率已經成功應用Actiflo process強化化學沉淀已經成功應用D
8、ensaDeg process強化化學沉淀已經成功應用Blue CAT process上向流砂濾+高級氧化半工業(yè)化成功Salsnes filter可拆卸的細網篩+傾斜濾布，占地僅為傳統(tǒng)沉淀池的1 /1 0半工業(yè)化成功 Ammonia Recovery Process (ARP) 污泥上清液氨回收半工業(yè)化成功 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理技術成熟度Bioaugmentation process（包括In
9、 - Nitri，ICAAS，DEPHANOX，BAR，BABE，AT3 ，MAUREEN，R DN，CaRRB等）各類生物反應池內外投加、接種生物強化工藝，增加生物量，減少反應池體積已經成功應用DEMON, SHARON - ANAMMOX, ANAMMOX Paques, ANITA - Mox, DeAmmon ，Terra-N，生物倍增工藝（BDP）各類厭氧氨氧化、短程硝化等工藝，減少外部碳源和堿度投加以及供氧能耗（5 0 %以上），污泥產量低已經成功應用D e e p - S h a f t A c t i v a t e d Sludge/VERTREAT深井曝氣，提高氧利用率，占
10、地少已經成功應用Multi- Stage Activated Biological Process (MSABP TM) 8個反應區(qū)，分別進行有機物去除、脫氮除磷和污泥內源分解，污泥產量低已經成功應用Vacuum Rotation Membrane System真空旋轉膜過濾，平板膜與生物轉盤結合，膜沖洗簡單，不容易堵塞已經成功應用Aerobic Granular Sludge Process (AGSP) 好氧顆粒污泥，SBR運行模式，占地面積僅為傳統(tǒng)工藝的1 /4，半工業(yè)化成功 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPA
11、L ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理最新檢測儀器儀表微波污泥濃度分析，微生物檢測技術確定優(yōu)勢菌種，生物毒性和抑制劑在線檢測，在線呼吸儀測定細胞活性或氧利用率三維虛擬建造技術BIM，BENTLY，DASUUT，提高工程建設進度和實施精度計算機模擬技術采用各種污水處理工藝模型，確定合理設計參數和構筑物設備人工智能實時控制優(yōu)化即使在在線檢測儀表故障情況下，遠程控制和實施調整運行參數和設備開啟，滿足節(jié)能需要，從更大范圍優(yōu)化管網、泵站和污水處理設施大數據（云計算）技術基礎數據、運行數據云存儲，GIS，GPS，FRD 等，用于模型
12、分析、優(yōu)化 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理技術成熟度Compressible Media FiltrationFuzzy Filter，FlexFilter可壓縮合成纖維濾池，用于污水廠雨季水量處理，旱季時可作為二級出水深度處理過濾，還可以結合化學除磷，合流污水TSS去除率可達7 5 %9 4 %，二沉池出水TSS可去除3 5 %，無需投加藥劑已經成功應用Continuous Deflection Se
13、patator連續(xù)偏向分離器，將渦流分離和機械篩濾結合，達到浮渣、沉淀物的去除，能應對大流量變化已經成功應用深井處理系統(tǒng)采用深井調蓄設施，結合調蓄、初沉處理、細格柵和消毒處理，占地為常規(guī)調蓄池的1 5 %，造價低，重力流運行，無需水泵提升已經成功應用Actiflo、BioActiflo，DensaDeg各類高效混凝沉淀池，提高反應負 荷，減少構筑物占地，同時又可作為旱季提標設施已經成功應用 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD.
14、 技術名稱改進方法污泥脫水1、采用新型絮凝劑以及加藥自動控制技術提高污泥脫水效率；2、提高離心脫水設備的電耗效率；3、采用各種濃縮脫水一體化設備；厭氧消化1、采用各種高溫高壓、脈沖電磁、機械破解、超聲波和化學氧化處理等污泥預處理工藝，提高污泥可生物降解成分；2、采用熱水解工藝（Cambi，Biothelys）3、采用高溫厭氧消化或者二段法（酸化、氣化分別進行）；好氧消化1、采用多級串聯(lián)好氧消化工藝；2、采用自熱式高溫好氧消化（ATAD）工藝；3、采用好氧消化+厭氧消化結合工藝污泥干化1、采用低溫帶式干化（1 2 0 1 7 5 ）替代高溫干化（4 8 0 ）污泥焚燒1、采用流化床焚燒爐替代多爐
15、膛焚燒爐 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理和特點膜過濾濃縮根據MBR工藝改進而來，可將污泥濃縮至含固量4 %以上，需要曝氣防治膜堵塞，膜需要定期清洗。目前GE、Veolia、USFilter、Degremont和Mitsubishi等公司均有產品；電滲析脫水通過在污泥中形成電場，使得水分子從污泥中經多孔介質分離（生產商有Elcotech、Waste Technologies和Sshbrook-Simon
16、Hartley等）土工布管脫水采用高強度聚丙烯織布制成脫水材料，利用重力壓縮自然脫水，適用于小型污水廠等離子輔助熱氧化利用等離子弧發(fā)生器產生高溫等離子進行污泥中有機物的分解。玻璃化將污泥中的礦物質熔化形成類似玻璃狀的骨料，污泥升溫達1 4 0 0 以上，可以去除金屬物質并分解有機物。該工藝在日本已應用多年。超臨界水氧化在高溫（3 7 4 以上）高壓（2 2 1 bar以上）下，通過超臨界水做介質在短時間（小于1 min）內將有機物完全分解?；瘜W干化將污泥、硫酸和氨在壓力容器中混合（1 3 5 1 5 0 ，2 0 7 4 8 0 kPa），通過放熱反應排除水分，并生產硫酸銨有 機肥 上 海 市
17、 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 相關環(huán)節(jié)考慮方法污泥混合攪拌1、好氧消化采用好氧-缺氧間歇運行方式，減少充氧量；2、厭氧污泥攪拌采用新型攪拌設備（多段式、線性攪拌器等），攪拌能耗僅為傳統(tǒng)的2 5 %；設計環(huán)節(jié)1、合理配置設備，避免設備功率過大導致的運行耗能，可盡可能考慮分期分階段實施；沼氣利用1、在中小規(guī)模污水廠中推廣熱電聯(lián)產技術；2、接納高濃度有機廢棄物（油脂、餐廚垃圾和生物柴油廢料等）提高產氣量（5 0 %以上）；干化泥餅利用
18、1、污泥干化后用于電廠和水泥廠摻燒磷回收1、采用各種磷回收工藝，同時避免污泥農田回用時農作物磷超標；目前較為成熟的工藝有CRYSTALATOR（荷蘭DHV公司）、PHOSNIX工藝（日本Unitika公司）和Ostara工藝（加拿大Ostara公司） 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理最終產品技術成熟度服務商PHOSTRIP通過將生物除磷回流污泥進行厭氧釋放，對上清液投加鈣鹽，將磷酸鈣沉淀分離CaP已經成功
19、應用德國MUTAG公司PRISA對剩余污泥濃縮池的污泥上清液進行磷酸銨鎂沉淀，然后進行沉淀分離MAP半工業(yè)化成功德國公司CRYSTALATOR流化床反應器，以砂為載體形成磷酸銨鎂結晶體顆粒并沉淀分離，也可用于工業(yè)廢水多離子沉淀CaP、MAP已經成功應用荷蘭DNV公司PHOSNIX流化床反應器，以砂為載體形成磷酸銨鎂結晶體顆粒并沉淀分離，MAP已經成功應用日本Unitika公司OSTARA流化床反應器，以砂為載體形成磷酸銨鎂結晶體顆粒并沉淀分離CaP、MAP已經成功應用加拿大Ostara公司PROPHOS投加CSH（水化硅酸鈣）的攪拌吸附反 應器，序批式運行（每2 0 0 -4 0 0小時更換C
20、SH）CaP半工業(yè)化成功德國達姆施塔特大學RECYPHOS在小污水廠出水端設置固定床反應器，每3 -4個月更換濾料，并對濾料集中再生FeP半工業(yè)化成功德國聯(lián)邦教育與研究部研究項目PHOSIEDI離子交換，從滯留物中沉淀回收磷CaP實驗室規(guī)模成功德國聯(lián)邦教育與研究部研究項目 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理最終產品技術成熟度服務商BERLIN消化污泥投加鎂鹽，吹脫CO2提高pH值，沉淀分離MAP MAP已得
21、到部分實際應用德國公司AIRPREX BERLIN授權的一種改進工藝MAP已得到部分實際應用德國公司FIXPHOS在消化池進流端投加CSH（水化硅酸鈣），經1 0天的混合消化，在CSH上形成CaP結晶，然后沉淀分離CSH上富集的CaP 德國達姆施塔特大學SEABORNE消化污泥在pH1 .5下溶解，重金屬分離（硫化沉淀，投加NaOH調高pH），投加鎂鹽MAP已得到部分實際應用德國公司LOPROX/PHOXAN消化污泥進行低壓濕式氧化（pH1 .5），膜分離磷酸已得到部分實際應用德國聯(lián)邦教育與研究部研究項目 AQUA RECI 3 7 4 ，2 2 0 bar Fe P、A l P或CaP已得到
22、部分實際應用瑞典公司CAMBI 1 5 0 -1 7 0 ，4 -6 bar，2 0分鐘消化后污泥處理，改善脫水性能Fe P、A l P或CaP已得到部分實際應用挪威公司KREPRO 1 4 0 ，4 bar，酸化水解1小時，進行鐵鹽沉淀FeP 瑞典公司 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 技術名稱技術原理最終產品技術成熟度服務商SEPHOS先經pH1，然后調高pH，去除重金屬，進行AlP沉淀，并進一步在NaOH中溶解后獲取
23、CaP沉淀CaP實驗室研究階段德國達姆施塔特大學PASCH pH1鹽酸溶解，溶劑萃取，磷酸沉淀MAP半工業(yè)化成功德國聯(lián)邦教育與研究部研究項目BIOLEACHING特殊菌種從污泥灰中溶解P，并在生物菌種內富集，通過厭氧溶解進行MAP沉淀MAP實驗室研究階段 BIOCON pH1硫酸萃取，離子交換去除重金屬磷酸半工業(yè)化研究丹麥公司MEPHREC污泥及焚燒灰制成煤球狀，經鼓風爐焚燒，含CaP的焚灰直接滿足肥料要求CaP半工業(yè)化成功德國公司ASHDEC焚燒灰在窯內加熱，重金屬通過 煙氣去除肥料產品半工業(yè)化成功奧地利公司THERMPHOS污泥經造粒后與磷礦石一起在焚燒爐內焚燒CaP實驗室規(guī)模成功荷蘭公司
24、 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 美國環(huán)保署（EPA）2008年清潔水域需求調查數據顯示，在處理規(guī)模大于1 MGD（百萬加侖，折合3,785 m3/d）的3,171座污水處理廠中，已經采用熱電聯(lián)產的104座污水廠，發(fā)電產能為190 MW，主要分布在大城市、人口密集的州以及電價較高或有政策補貼的地區(qū)。另外還有近43%的污水廠采用污泥厭氧消化，但未采用CHP系統(tǒng)，研究結果表明，其中至少還有257座污水廠存在采用熱電聯(lián)產的經濟
25、可行性。動力系統(tǒng)名稱利用CHP的污水廠數量（座）裝機容量（MW）往復式發(fā)動機5 4 8 5 .8微型燃氣輪機2 9 5 .2燃料電池1 3 7 .9燃氣輪機5 3 9 .9蒸汽輪機1 2 3 .0組合系統(tǒng)1 2 8 .0合計1 0 4 1 8 9 .8 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 項目內燃機燃氣渦輪微型渦輪燃料電池技術成熟度成熟成熟成熟新興技術發(fā)電規(guī)模（kW）1 1 0 3 7 0 0 1 2 0 0 4 7 0 0
26、 3 0 2 5 0 2 1 0 1 2 0 0電效率（%）3 0 4 2 2 6 3 7 2 6 3 0 3 6 4 5熱效率（%）3 5 4 9 3 0 5 2 3 0 3 7 3 0 4 0設備投資（$ /kW) 4 6 5 1 6 0 0 1 1 0 0 2 0 0 0 8 0 0 1 6 5 0 3 8 0 0 5 2 8 0維護費用($ /kWh) 0 .0 1 0 .0 2 5 0 .0 0 8 0 .0 1 4 0 .0 1 2 0 .0 2 5 0 .0 0 4 0 .0 1 9進氣處理要求中等低高高 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公
27、 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 1.采用污水源熱泵利用污水熱能進行供熱或制冷2.利用污水種植水生植物，并將植物作為燃料或消化混合物提高沼氣產量回收能源3.利用納米技術回收污水處理過程的電能（生物電池）4.利用太陽能、風能以及污水排放發(fā)電。 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. n國家和地方應成立聯(lián)合機構，統(tǒng)一負責所有水資源的管
28、理，更好地進行供水、水利、排水、地下水保護及其相關的用地、運輸、能耗等問題協(xié)調，突出環(huán)境效益最佳；n從點源污染控制向面源污染控制以及流域總體污染控制轉變，以較低的投入達到同樣的環(huán)境效益；對流域層面，通過對水體總環(huán)境容量來確定限制性污染物指標和排放負荷，然后根據地方發(fā)展合理確定城鎮(zhèn)發(fā)展水平，分配負荷指標；n建立水資源權交易以及污染負荷交易，以最經濟的投入達到同樣的污染物去除目標； 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD. 需要對整個
29、排水行業(yè)重新進行認識，從流域、區(qū)域的范圍對水資源、能源和有機廢棄物進行一體化規(guī)劃，從減少排放、資源回收利用、改善社區(qū)環(huán)境等全方位角度，提高污水處理廠的認識和地位；國家、地方政府的行政管理部門應該從立法、監(jiān)管和財政多方面加強合作，協(xié)調排放標準制定、執(zhí)法監(jiān)管、國家研發(fā)基金和各種財政補助發(fā)放，保證在保護環(huán)境的前提下，國家資金得到最有效的利用；充分發(fā)揮行業(yè)組織作用，在新技術研發(fā)和推廣應用、引領水行業(yè)技術發(fā)展、加強污水處理行業(yè)專業(yè)培訓和認證、為政府和企業(yè)提供專業(yè)咨詢等方面提供專業(yè)服務；開展再生水交易和污染負荷交易平臺的研究和試點，探索我國再生水利用和污染控制的新途徑和新模式。 上 海 市 政 工 程 設 計 研 究 總 院 （ 集 團 ） 有 限 公 司SHANGHAI MUNICIPAL ENGINEERING DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO.,LTD.
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