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奥地利Strass污水厂:全球首个在主流工艺上实践厌氧氨氧化

        简介
        奥地利Strass污水厂位于奥地利西部,靠近因斯布鲁克,处理附近31个社区的污水,人口当量为60000,日处理规模3.8万吨。它是全球首个在主流工艺上实践厌氧氨氧化的污水处理厂,该厂通过多项技术措施实现了能量的100%自给,是欧洲效能最佳的污水处理厂之一。Strass污水处理厂主要收集旅游区的污水,冬季的峰值水量接近设计规模(250000P.E.),约3.8万m3/d,夏季的水量约2万m3/d。采用AB工艺,第一段去除BOD,第二段进行硝化和反硝化。污泥处理采用厌氧消化与离心脱水,沼气进行热电联产。
        处理流程与工艺参数
        Strass污水处理厂的进水水质年均值为COD约700mg/L、BOD约340mg/L、TN约45mg/L、TP约9mg/L。冬季水温约10.5℃。AB工艺的A段COD去除率约55~65%,SRT约0.5天;B段工艺的SRT约10天,氨氮去除率约80%。出水氨氮控制在5 mg/L左右,通过在线氨氮控制调节好氧池容来实现。
        剩余污泥经浓缩后,协同厌氧消化和脱水处理。脱水后的污泥回流液采用厌氧氨氧化工艺(DEMON)处理,DEMON工艺的Anammox菌回流到主流工艺中。高效的热电联产是该污水厂实现能量自给的重要途径,该厂采用颜巴赫公司的高效八汽缸内燃机(340kW),电能转化率为38%,2005年能量自给率已达108%。
        特点
        协同厌氧消化
        Strass污水厂的厌氧消化池为卵形,共三座。每座卵形消化池的池容为2500m3,中温35℃消化,消化污泥的含固率为5%左右。
消化池在夏季的SRT为20~25天,冬季约30天。2000年加入食品废物(卷心菜)与污泥进行协同厌氧消化。
        2005年,Strass污水厂的电能产生量为8490kWh/d,污水厂的能源自给率由1996年的49%达到了2005年的108%。实现这一目标的一个重要途径是安装了一台新的颜巴赫II型沼气发电机,该沼气发电机可以连续工作60000小时。发电率从33%提高到40%,每立方米沼气发电量由2.05kWh/m3提高到2.3 kWh/m3。沼气产量每天为5800m3/d。沼气的甲烷含量62%。
        厌氧氨氧化(DEMON)技术的实践
        厌氧氨氧化技术是20世纪90年代在荷兰开发出来的一种新型自养生物脱氮工艺。厌氧氨氧化工艺完全突破了传统生物脱氮的基本概念,相对传统的硝化、反硝化工艺,厌氧氨氧化工艺具有以下优点:厌氧氨氧化工艺需要部分亚硝化作为前处理工艺,理论上可节省62.5%的供氧动力消耗;无需外加有机碳源,节省了运行费用;污泥产量极少,节省了污泥处理费用。目前,全球商业性的厌氧氨氧化技术已有多种,DEMON技术是其中的一种,也是目前应用最广的一种厌氧氨氧化技术,其主要特点是控制pH值,采用水力旋流器分离Anammox菌。Strass污水厂是全球首座采用DEMON技术的污水厂,目前采用DEMON技术的污水厂在全球已经超过20多座。
        Strass污水厂DEMON单元的设计进水氮负荷为300kg N/d,反应器池容500m3,容积负荷为0.6kgN/m3.d。周期为6小时,进水加曝气 4.5h、搅拌(无曝气)10-15min、静置 45-50min、排空 30min。污泥浓度:3-4g/L,DO的控制设定值为0.3mg/L,该厂曾经由于曝气过度,引起系统崩溃,一年半年后才恢复。DEMON单元的进水COD约550mg/L,其中约85%惰性COD。污泥龄为80-100d。Strass污水厂DEMON工艺的出水水质冬天氨氮为4mg/L,控制的目标是高于2mg/L,否则不利于抑制NOB。pH高于7.01时开始曝气,低于7.00时停止曝气。去除1kg氮的电耗为0.8~1.0kWh。厌氧氨氧化技术的应用使侧流的能耗从350kWh/d降至196kWh/d,对整个污水处理厂的能源自给也起到了一定的作用。
        Strass污水厂之所以引起世人瞩目的一个重要原因是其在正在向主流厌氧氨氧化方向迈进。在DEMON工艺中,该厂将水力旋流器(Cyclone)的底流(Underflow)回流到DEMON,以富集Anammox菌,溢流(Overflow)回流到B段工艺中,DEMON的一部分污泥引入到B段工艺。B段工艺的剩余污泥也经过了水力旋流器来分离控制不同细菌的泥龄,底流的污泥回流到B段,溢流的污泥进入消化池。
        目前,对于主流工艺厌氧氨氧化的一个重要结论是间歇曝气能形成短暂缺氧区,在时间还是和空间上都更有效地抑制NOB。同时,实验还显示NOB菌能适应低氧环境,所以低氧运行不成功。目前,Strass污水厂的主流厌氧氨氧化还没有取得显著的脱氮效果,该厂希望2015年能在此方面有所突破。
        管理团队经验
        Strass污水厂的管理人员对污水厂的可持续发展意义有明确的共识和愿景,员工都是经验丰富的技工或有化工、生物工程背景的大学毕业生,并对外积极传播他们的理念,他们与当地工业界紧密合作,在资源回收方面不断研发创新。同时运用先进工艺分析基准测试工具:引进能源管理策略,通过实际测量数据分析碳氮的物料平衡和能耗分析,迅速找到工艺优化的要点,降低运行安全因子的系数,降低运行成本。

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