近年來(lái)，歐盟在生活污水處理上普遍強調可持續發(fā)展模式，對能夠節省和回收能源和資源的可持續污水處理工藝的研發(fā)投入很多，柏林的Wassmannsdorf(瓦斯曼多夫)污水處理廠(chǎng)就是其典型。
Wassmannsdorf (瓦斯曼多夫) 污水處理廠(chǎng)是柏林地區第二大污水處理廠(chǎng)，日處理量為21萬(wàn)立方米，僅次柏林Ruheleben污水處理廠(chǎng)。
圖｜瓦斯曼多夫污水廠(chǎng)擴建工程現場(chǎng)
該廠(chǎng)主要采用鳥(niǎo)糞石Magnesium- Ammonium- Phosphat (MAP) 沉降工藝實(shí)現磷的高效產(chǎn)品化回收。
接下來(lái)，我們會(huì )給大家詳細介紹這座污水廠(chǎng)的處理流程。
表 | 2016年Wassmansdorf污水處理廠(chǎng)處理標準
1預處理
首先，周邊的生活污水通過(guò)泵站運輸到該污水處理廠(chǎng)，并經(jīng)兩根直徑為1.8米的管道被輸送到較高位置的格柵進(jìn)行機械預處理。大顆粒塑料、植物等被2cm的粗格柵過(guò)濾。之后污水會(huì )進(jìn)入細格柵，污水中醫藥棉簽、頭發(fā)等小顆粒物質(zhì)會(huì )進(jìn)一步被8mm的細格柵過(guò)濾。
圖 | 污水輸送管道
污水中含有的直徑小于2mm固體顆粒沙子會(huì )在沉沙池中進(jìn)行沉降去除。在沉砂池中污水的流速為30 cm/s，在這種速度下所有的沙子能在沉砂池中沉淀。沉砂池池底有推沙裝置，沙子被推入漏斗口沉淀。沙子被泵打到洗沙器中清洗，洗凈的沙子能當做建筑材料，用于垃圾填埋上層覆蓋沙使用。
圖 | 細紗清洗設備
未經(jīng)生化處理的污水中包含了浮油和污泥，這些都包含了大量的能量。污水在預處理池能做到油污分離。預處理池液面上有刮油器，所有的浮油被收集后和污泥混合進(jìn)入發(fā)酵罐用于發(fā)酵制沼氣。
圖 | 預處理池
2生物處理
A2O反應池分三個(gè)模塊：厭氧池、缺氧池和好氧池。污水經(jīng)長(cháng)時(shí)間流動(dòng)后溶解氧含量很低，在厭氧反應池中與淤泥混合。在這里有機物被氨化，磷被游離釋放。
圖 | 厭氧池
隨后會(huì )進(jìn)入缺氧池，好氧池中的污水（含硝酸根）回流在該缺氧池中反硝化脫氮，由于缺氧池中含有大量的有機物，這也保證了反硝化能很好地進(jìn)行。
圖 | 缺氧池
在好氧池中污水經(jīng)充分曝氣，污水中的有機物濃度在有氧過(guò)程中能被更大限度的降低。同時(shí)污水中的磷能被大量轉移到淤泥中。為保證出水的磷含量達標，在好氧池末端投入絮凝劑祛除剩余超標磷。
經(jīng)A2O工藝處理過(guò)的污水已經(jīng)清澈透明，有很好的指標。污水經(jīng)沉淀池靜置后與淤泥分離。淤泥被收集到儲存塔用于發(fā)酵制沼氣，污水達到排放標準進(jìn)入河流。
圖 | 曝氣池
3污泥處理
該污水處理廠(chǎng)年污泥生成量為19,600噸。廠(chǎng)內有三臺離心機用于剩余污泥脫水處理，五臺離心機用于發(fā)酵污泥的脫水。污泥（生物質(zhì)含量1.22%）添加絮凝劑后（0.73克/克生物質(zhì)）離心脫水（能耗1.5千瓦時(shí)/立方米）最終達到生物質(zhì)含量6.95%。離心過(guò)程中脫去的污水被輸送到厭氧池循環(huán)處理，脫水后的淤泥被送入沼氣發(fā)酵池（運輸總耗能0.6千瓦時(shí)/立方米）。
污泥采用高溫厭氧發(fā)酵，共有6個(gè)沼氣池，每個(gè)池8,000立方米。發(fā)酵后的污泥目前脫水后拉載到其他地方進(jìn)行焚燒，如單獨焚燒、水泥廠(chǎng)焚燒等。為滿(mǎn)足新的污泥條例，目前在建設新的污泥單獨焚燒，并從污泥的焚燒灰燼中提取磷。
表格 | 進(jìn)入發(fā)酵罐的混合污泥數據
圖 | 污泥發(fā)酵設備
根據污水處理過(guò)程中產(chǎn)生污泥的位置不同，其N,P等營(yíng)養物質(zhì)含量也不同。污泥被分別儲存在FSV，ASV，MSV和üSV四個(gè)不同的儲泥罐中。污泥里的磷、氨經(jīng)發(fā)酵過(guò)程迅速形成可溶性P和N。由于污水中溶解了鈣、鎂離子，極易在發(fā)酵罐的輸送管中生成結晶堵塞管道，增大能耗影響流程。該污水廠(chǎng)采用了新型的鳥(niǎo)糞石沉降工藝，通過(guò)曝氣使得污水PH值升高，形成結晶的條件，再投入氯化鎂藥劑就可生成磷肥MgNH4PO4·6H2O鳥(niǎo)糞石。
鳥(niǎo)糞石(struvite)簡(jiǎn)稱(chēng)MAP，是一種白色晶體狀物質(zhì)，在自然界中儲量極少，是一種高品位的磷礦石，可以作為良好的緩釋肥。在污水處理廠(chǎng)中自然形成的MAP沉積容易引起管道堵塞現象。因此，回收MAP不僅可以獲取有價(jià)值的產(chǎn)品，還能有效降低回流液中的氮磷負荷，同時(shí)實(shí)現污泥減量。
4鳥(niǎo)糞石工藝案例
除了該污水廠(chǎng)，意大利、日本、英國、荷蘭、澳大利亞等許多的污水處理廠(chǎng)已有應用于生產(chǎn)的磷回收設備，多以含磷豐富的污泥脫水上清液、厭氧污泥消化液以及富磷廢水為磷源，鳥(niǎo)糞石、磷酸鈣等沉淀是目前廣泛采用的回收形式。
日本北九州Hiagari污水處理廠(chǎng)安裝了一個(gè)中試流化床鳥(niǎo)糞石沉淀反應器處理污泥脫水上清液，使用海水作為鎂源，大約70%的溶解性磷酸鹽以鳥(niǎo)糞石形式被回收。
意大利Triviso污水處理廠(chǎng)，在污泥脫水上清液線(xiàn)路上安裝了生產(chǎn)性鳥(niǎo)糞石結晶裝置，采用吹脫方法沉淀磷酸鹽，磷酸鹽能夠沉淀到回收顆粒上。
英國Slough污水處理廠(chǎng)，安裝有MAP沉淀裝置，處理污泥脫水上清液，該工藝于 2002年投產(chǎn)，可對進(jìn)水可溶性磷酸鹽中的 80%進(jìn)行回收，且產(chǎn)品中的重金屬含量較低。
最后，鳥(niǎo)糞石的生成還會(huì )受離子濃度及比例、pH值、反應時(shí)間、反應溫度和其他雜離子等因素的影響，通過(guò)控制離子濃度及比例、pH值等，我們也可以有效實(shí)現脫氮除磷及鳥(niǎo)糞石的回收。
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