德国污水处理技术应用初探

第29卷2008年.第6期有色冶金设计与研究2月德国污水处理技术应用初探何小英(中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330002)摘要]从排水体制、截流倍数、污水处理厂生物除磷脱氮设计计算等几方面论述德国污水处理技术及在我国的应用情况。[关键词]排水体制;截流倍敷;污水处理厂;除磷脱氮;设计;应用中图分类号:X703文献标识码:B文章编号:1004 4345(2008)06- 0001-03An Approach to the Application of German Sewage Treatment TechnologiesHE Xiao- -ying(China Nerin Engineeing Co., Ltd, Nanchang, Jiangxi 30002, China)Abstract The paper describes the sewage treatment technologies of Germany from several aspects of drainage system,interception ratio , and design and calculation of biological phosphorus and nitrogen removals of sewage treatment plants , andsummarizes their applications in China.Keywords drainage system; interception ratio; sewage treatment plant; phosphorus and nitrogen removals; design; appication人的村庄居民接管率也已达90%，约93%下水道管1前言径≤DN900 mm。2.2排水体制德国是世界.上环境保护工作开展较早做得较好德国在中心城区主要采用雨污合流制，周边及的国家,污水处理设施比较完善,目前已基本不需新新建地区主要采用分流制。合流制下水道的比例约建下水道和污水处理厂,在污水、污染物处理方面积占70%,分流制下水道比例约占30%。建有37 000累了很多值得借鉴的经验。笔者有幸参加了有关部座合流制雨水池,其总池容1 400万m2,建有10 000门主办的中德城市污水处理设计与建造技术培训，座分流制雨水净化池,其总池容1 000万m',雨水均并赴德国柏林科隆等地考查学习。本文根据培训考需经处理达标后排入水体，大大改善了水体水质。查亲历试从以下几方面论述德国污水处理技术及在2.3截流倍数我国的应用情况,供同行参考。德国年降雨量500~1 500 mm,季节分配均匀,区域降雨量变化较大,首都柏林年平均降雨量714mm,2排水 管网系统建设科隆市年平均降雨量798mm,合流制系统截流倍数为2~4,雨水进污水处理厂进行处理的量为2倍污2.1管网建设情况水,长期的运行实践证明,由于降雨量季节分配均匀,德国总人口8200万,公共排水管道总长度约发生溢流的次数较少,政府允许20%雨水直接溢流,48万km。以辖区内全部面积计算,排污管网密度如果不能满足要求,则建造雨水调节池。1.11 km/km2,人均排污管道长度达到5.8 m,居民接管率从1979年的84.5%上升到95%,即占全国人口3中国煤化工t人口的概念总数95%的居民的生活废水已纳入排污管网，其中10万人以上的大城市居民接管率超过98%,<2 000YHCNMH G人口EW计算,收稿日期:2008-10-26作者简介:何小英(1959- -), 女,中国瑞林工程技术有限公司副总工程师,教授级高级工程师,主要从事给排水设计研究工作。有色台金设十与研究第29卷1EW按每人每天所产生的BOD,为60g,以EW表裘1晴天和一般情况下反硝化设计参考值示的负荷是根据-年中进入污水处理厂浓度最大VwVr反硝化能力，以kgwkgBOD, i计上10-120的一个星期的BODs计算出来的.此方法直接反应了前置反硝化同步反硝化污水处理厂污染物负荷，即实际需处理的污染物的).20.110.06量。而我国污水处理厂规模则以8处理污水量为主0.30.130.09要依据,由于污水浓度不同,同等规模的污水处理厂0.40.140.12实际需处理的污染物量可能相差数倍,不便于进行).s0.15工程投资对比分析,给污水处理能力的综合评价带表2处理程度及处理厂规模和最小泥龄的关系来困难。污水处理厂规楼处理程度<2万人口当量≥10万人口当量4污水处理厂生物除磷脱氮设计无硝化的污水处理4有硝化的污水处理08德国污水处理厂进水总氮的浓度通常为35~设计温度10C80m/L,总磷浓度10~25mg/L排放要求总氮的浓度硝化反硝化的污水处理通常为10~18 mg/L总磷浓度1~2 mg/L,根据进水水VawV=0.2210质及排放要求,德因污水处理厂基本上均需进行除1311磷脱氮，在污水处理的脱氮除磷方面积累了很多值=0.4151得借鉴的经验和技术。现将德国污水处理技术协会=0(ATV)最新制定的城市污水设计规范A131中关于生硝化/反硝化和污泥稳定25不推荐物除磷脱氮(硝化和反硝化)的曝气池设计方法作简稳定的污水处理要介绍。4.3剩余污泥量A131的应用条件:进水的COD/BOD3≤2,TKN/污泥产率系数:Y=Y+YpBOD,≤0.25;对于具有硝化和反硝化功能的污水处式中:Y,为污泥总产率系数,kgVSSAkgBOD;Y为剩余理过程,其反硝化部分的大小主要取决于:(1)希望.污泥产率系数,kg干固体/kgBOD;Yp为同步沉淀的达到的脱氮效果;(2)曝气池进水中硝酸盐氮NO3-N化学污泥产率系数(当未投加化学混凝剂除磷时无和BOD,的比值;(3)曝气池进水中易降解BOD,占的比此项).kg干固体/kgBOD3。例;(4)泥龄0;(5)曝气池中的悬浮固体浓度X;(6)污水剩余污泥产率系数Y与泥龄、进水ss和BOD,温度。的比例、温度等有关,约为0.52-1.22 kg干固体/4.1计算NovV(BOD3) i和VvVrkgB0D,可由公式计算:Now表示需经反硝化去除的氮,它与进水的BOD3Y=0.6[SS/(BOD}i +1]-0.072x0.60.xFV1 +0.080,xF之比决定了反硝化区体积Vow占总体积Vt的大小。式中:SSsi为进水悬浮物浓度,m/L。由氮平衡计算Now 1 (BOD)i: Now= N-N_-N_-N,F=1.0721(-49式中:N为进水总凯氏氮,mg/L;N..为出水中有机氮,式中:T为污水设计温度,10C。一般取 1~2 mg/L; Nm为出水中无机氮之和,包括氨剩余污泥量:N=QY[(BOD3)i- (BOD3)e ]/1 000氮硝酸盐氮和业硝酸盐氮，是排放控制值,按德国标式中:Q为设计污水流量,m2/h;(BOD}e为出水5日生准控制在18 mg/L以下,一般出水中氨氮和业硝酸盐化需氧量,mg/L。氮均为0,故该项主要是硝酸盐氮;:Ns为剩余污泥排4.4计算曝气池体积V出的氮，等于进水BOD,的0.05倍,mg/L ;(BOD)ji为根据表3选定曝气池中的活性污泥浓度X (MLSS9。进水5日生化需氧量。由此可计算Now/(BOD3ji之值,表3曝气池中活性污泥浓度的推荐值然后从表1查得Vow/ VT。活性污泥浓度X,kg/m'4.2泥龄θ。右初沉油无初沉池泥龄0.是活性污泥在曝气池中的平均停留时无硝中国煤化工-3.5-4.5间,即:,;=曝气池中的活性污泥量/每天从曝气池系统硝化科YH ;CNMHG排出的剩余污泥量(d),根据要求达到的处理程度和带污泥稳定4.0-5.0污水处理厂的规模,从表2选取应保证的最小泥龄。除磷(加混凝剂間步沉淀)第6期德国污水处理技术应用初探应特别注意，必须校核二沉池能否使曝气池中境两因素。我国现行规范规定的截流倍数1~5网,选择的活性污泥浓度达到所选取的X值。所以,曝气池的范围较大,这就要求设计人员需依据当地的具体条体积为:V-=(BOD)ixQx.xY/X ;V=VortVN件进行合理选择，如受纳水体的环境容量,早流污水4.5回流比的水质,城市的降雨强度及季节变化情况等。德国采内循环回流比R1=QR1/Q,外循环回流比R2=用的截流倍数,比我国某些地区还低,事实证明,由于QR2/Q,总回流比R=R1+R2。选择合理,达到了环境要求。在前置反硝化工艺中，硝酸盐氨通过内循环和5.3生物除磷脱氮的计算外循环回流进入反硝化区。只要回流的硝酸盐氨不由于德国ATV标准中的计算公式及表格既有超过表1中的反硝化能力,则可能达到的最大反硝理论又有经验的累积,计算概念清晰,特别方便操作,化程度取决于回流比R。因此,可根据反硝化率Erw计算结果都能满足我国规范要求。多年以前,中国瑞计算所需的最小回流比:En=Nv(Nor+N.);所霭的最林工程技术有限公司污水处理厂除磷脱氮的设计计小回流比:R=1/(1-EN)-1算就已开始采用德国生物除磷脱氮(硝化和反硝化)式中:Exw为反硝化率;N。为出水硝酸盐氮,mg/L。的曝气池设计方法，在该技术应用方面先行了一步。-般在前置反硝化工艺中,回流比取2.0。若希我国标准CECS 149:2003《城市污水生物脱氨除磷处望进一步提高反硝化率,可继续提高回流比。但必须理设计规程》也借鉴了该计算方法。应用时应注意以注意,最大回流比为4.0,且回流比较高时存在着将过下几个问题:(1)关于氮平衡计算,出水N.应根据实多的溶解氧带入反硝化区的危险。为了减少循环回际进水水质和出水要求确定,我因通常取8 mg/L左流中的溶解氧,可在曝气池末端设置隔离区域,减少右。(2)德国污泥产率计算公式中,Y是污泥总产率系该区中的曝气量。数(kgMILSS/kgB0D),不仅包括挥发性悬浮固体VSs,4.6生物除磷计算还包括无机悬浮固体和难降解有机悬浮固体。我国如果进水浓度P>5 mg/L,一般采用生物除磷;规范规定污泥总产率系数宜根据试验资料确定，无试P<5 mg/L,-般采用化学除磷。在曝气池前设厌氧池,验资料时,有初沉池时取0.3,无初沉池时取0.6~1.0。水力停留时间为0.5~0.75 h,流量用最大晴天流量与回但设计时通常无试验资料,取值范围大,难以把握,因流污泥量之和计算。1 kgBOD,可去除0.025 kg磷。此该计算公式对我国具有较大的参考价值。考虑到我国生活习惯与德国的差异,污水中有机物比重低,5德国污 水处理技术在我国的应用有机物中脂肪含量低,碳水化合物含量高,污泥产率较德国小,故需乘以一一个修正系数0.8~0.9。(3)混合液5.1关于排水体制悬浮固体浓度X,关系到工程造价,运转费和出水水目前在我国旧城区排水体制主要还是采用雨污质应慎重选取,在缺乏试验资料和经验时,可以按表3合流制,只是在新建区域采用雨污分流制,两种排水选用。(4)根据 要求达到的处理程度和污水处理厂的体制各有利弊,综合比较结果,分流制是比较先进的,规模，从表2选取应保证的最小泥龄。该表是根据理因此我国规范规定新建地区的排水系统宜采用分流论计算又参照运行经验数据得出的,并不随进水水质制。一般来说老城区,特别是中心城区域,建筑密度的变化而改变,因此可以在我国设计中采用,污水处大,街道狭窄,改造时涉及千家万户,需要大面积破理厂规模可以折算成人口当量。(5)关于生物除磷,我国路、拆迁,难度大施工复杂,工程投资大,若将合流制城市污水中总磷TP的浓度一般为 2~6 mg/L,通常采排水系统全部改造成分流制是不现实的。用生物除磷,生物除磷时,污水中的BOD/TP宜>17月，德国排水系统中合流制约占70%,参照德国的当出水总磷浓度要求在0.5 mg/L以下时，需辅以化运行经验,对于合流制管网,只要采用合理、科学的截学除磷。(6)我国规范规定厌氧池水力停留时间宜采流方式,同样可以达到防止污染、保护环境的效果。用1~2 h,流量按进水流量(不包括回流污泥量)计算,因此笔者认为老城区应视具体情况而定，雨污合流如果按德国的算法考虑回流污泥量(回流比100%),制不一定要改造成分流制，可因地制宜改造成截流则水力停留时间0.5~1 h。式合流制系统。5.2关于截流倍数中国煤化工截流倍数的确定主要是依据经济条件和环境要1]::HCNM H C.200计手册-城镇摔水(第s求的合理性,截流倍数越大,其环境污染的程度越轻,而截流管的基建投资越大"。因此,任何一项设计都[2] CB 50014- 2006,室外排水设计规范[S].必须找到一个合理的截流倍数,必须兼顾经济和环3] CECS 149- 2003，城市污水生物脱氮除磷处理设计规程[S].