水污染防治常用技术.docx
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水污染防治常用技术
第一部分技术目录
技术编号
技术
名称
技术内容
适用范围
1
基于溴酸盐控制的臭氧活性炭深度处理技术
该技术采用间歇式臭氧反应器建立了溴酸盐生成势测定方法，优化了臭氧反应器的结构，提出了基于过氧化氢的臭氧氧化过程中溴酸盐的控制技术，可在提高有机物去除效率的同时达到溴酸盐控制的目标，研发了臭氧-微膨胀上向流生物活性炭组合工艺。
在给水厂应用表明，投加过氧化氢后对溴酸盐生成控制效果明显，出水水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。
城市新建给水厂及已有给水厂升级改造。
2
动态自清洗微过滤技术
该技术采用非织造微细纤维丝（粗细:
约40㎛）压缩在多孔板表面，滤层厚度为1.0∼6.0cm（缩小纤维丝间孔隙）；只需0.3kgf/cm2的压差，从纤维滤料表层到里层进行过滤。
以济阳县污水处理厂尾水深度处理项目为例，处理水量20000m³/d，项目总投资220万元。
年运行费用6.655万元，吨水运行费用为0.009元。
工业用水、饮用水及污水资源化领域的深度净化等行业。
（城市污水处理厂一级A提标改造新建或改扩建工程，或需对污水进行再生回用的工程或土地资源紧张的地区。
）
3
微藻治理富营养化水污染技术
该技术采用高效无毒害藻类或光合细菌充分吸收水体中的氮、磷及其它无机盐；然后通过接种轮虫等有益浮游生物，将水体中高密度的微藻和各种致病菌吃掉，消化分解。
以国家环保总局北京培训基地中水生物治理项目为例，项目总投资约10万元，其中仪器设备及材料3万，生理测试与生化分析2万，差旅费、运输费2万，生产与生物培养费2万，劳务费、协作费1万。
人工湖泊、人工河道及景观水池等富营养化景观水体。
4
城镇污泥厌氧产乙酸发酵资源化利用的工艺及关键装置
1、研发了城镇污水厂二沉池污泥高效浓缩装置，实现污泥低成本浓缩，研发了城镇污泥碱解-超声常温破壁技术及成套设备，研发了污泥厌氧发酵定向高效产酸技术关键设备，实现污泥选择性生产短链有机酸。
可实现城市污泥的定向产酸，具有明显的创新性。
2、研发了污泥中氮磷回收技术及成套设备，解决了规模化污水厂配套设备系列化，标准化问题；实现了常温条件下连续运行，不产生二次尾气污染，设备体积小，该技术与设备为原创性产品，并已经形成200吨/天处理量的样机，可以将污泥的产量减少50%以上，剩余污泥的含水率压缩至40%左右，更加便于输送、搬运与填埋。
成功应用于污水处理厂污泥、红薯加工粉渣的深度脱水处理，形成该产品企业标准一项.
城镇污水处理厂产生的大量的污泥减量以及污水处理厂总氮总磷出水超标需要添加碳源提高去除效率的领域。
第二部分技术简介
1.基于溴酸盐控制的臭氧活性炭深度处理技术
适用范围
适用于城市新建给水厂及已有给水厂深度处理改造
基本原理
针对高含溴水体水质特征和臭氧活性炭深度处理工艺臭氧投加量确定以工程经验为主的现状，研发了间歇式臭氧反应器，突破了水中溶解性臭氧检测方法和高含盐量水体臭氧消耗特性识别方法等关键技术，通过臭氧吸收曲线的绘制和模型计算得出高盐含量水体臭氧最佳投加量，并提出了基于过氧化氢的臭氧氧化过程中溴酸盐的控制技术，可在提高有机物去除效率的同时达到溴酸盐控制的目标。
通过投加过氧化氢的技术，出水溴酸盐浓度低于检出限，极大地降低了溴酸盐的生成风险，同时提高了水中有机物的去除效果。
工艺流程
原水-高密度沉淀池-臭氧接触池-微膨胀上向流生物活性炭-砂滤池处理工艺：
原水经过高密度沉淀池处理后，进入臭氧接触池，臭氧接触池分三段，采用密闭对流接触方式，在接触池下部采用微孔曝气，臭氧上向流，水流下向流，以达到充分反应。
臭氧投配比例按照3:
1:
1三级投加。
过氧化氢投加在臭氧投加之前，抑制溴酸盐的生成。
经过臭氧处理后，进入上向流生物活性炭滤池，膨胀率在10%～20%，通过物理吸附和微生物的降解作用，进一步净水水质。
经过砂滤工序的截留作用，保障深度处理的微生物安全。
关键技术或设计特征
高效臭氧接触池设计、基于曲线拟合的臭氧消耗特性识别装置及软件、基于过氧化氢与臭氧联合工艺的溴酸盐控制技术和微膨胀上向流生物活性炭工艺。
推广情况
本技术已经应用于济南鹊华水厂、济南东区水厂和胜利油田耿井水厂。
典型案例
鹊华水厂工艺改造示范工程于2010年12月1日开工，2011年8月25日竣工。
新建臭氧接触池、活性炭滤池、臭氧发生器间及低配中心和预处理药剂间及鼓风机房；各单体改新建对应的厂区内管线和道路的改造。
鹊华水厂改造后主体工艺为：
高密度沉淀池＋臭氧活性炭滤池＋V型滤池，处理规模20万m3/d。
运行效果表明水厂出水CODMn、TOC、UV254分别降至1.31mg/L，1.556mg/L和0.017cm-1，相应去除率分别为54.36%、40.77%和63.83%，投加过氧化氢后对溴酸盐生成控制效果明显，出水水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。
鹊华水厂示范工程总投资1.3亿元，其中臭氧活性炭单元的投资成本192元/m3，运行成本0.16元/m3。
2.动态自清洗微过滤技术
适用范围
工业用水、饮用水及污水资源化领域的深度净化等行业。
（城市污水处理厂一级A提标改造新建或改扩建工程，或需对污水进行再生回用的工程或土地资源紧张的地区。
）
基本原理
动态自清洗微过滤技术的工作原理是：
用微细且多束的柔软纤维丝，通过气缸的拉近，使其孔隙变小，水中的悬浮物均被挡住留在过滤纤维丝外，经过滤后得到清洁的处理水。
当过滤器内被截留的悬浮污物（杂质）增多，处理水量下降，压力或时间达到设定值时，自动进入反冲洗过程，让过滤器的压榨机具放松，使过滤纤维的孔隙在舒张的状态下，用压缩空气和处理水反冲洗，将污物通过排放管排除，然后又自动进入过滤程序，从而实现去污存清的原理。
工艺流程
过滤时，反洗之后用气缸对纤维丝滤材施以向上提拉，并利用横向挤压装置紧贴到多孔板上开始进水，这时进水通过因压榨空隙变小的纤维丝经多孔板流入过滤水管排出，悬浮物被截留在纤维丝中。
随着过滤的持续进行，纤维丝间空隙因杂质的集聚越来越小，使过滤的水流阻力不断增大，当过滤器的水位上升到设定值30cm时，自动进入反冲洗工程。
反冲洗时，关闭进水阀门，气缸及横向挤压装置处于舒张状态下，利用反洗空气上升水流施以激烈扰动进行冲洗，纤维滤料多次舒张和压榨反复进行，去除滤网内部及滤料之间残留悬浮物，使纤维丝上截留的SS脱落下来，并随反冲洗管道排出。
关键技术或设计特征
世界上唯一的无反洗泵自清洗微滤技术；
巧妙的多层板式和圆柱过滤结构设计，充分利用空间，实现单位体积过滤面积大化。
同等占地面积，DMFG有效过滤面积是常规过滤技术的20倍以上，是转盘过滤技术的2倍以上。
DMFP有效过滤面积是常规过滤技术的3倍以上；
纤维滤元排列层叠有序，结构优化，纤维滤层厚度小，反洗时，纤维丝可以充分打开放松不会产生缠绕打结现象，同时气动机构带动滤元自主抖动，增大纤维丝之间的孔隙，滤层孔隙增大130倍以上，这样反洗时纤维之间截留的悬浮物很容易冲出来。
反冲洗采用高强度、短时间、脉冲式气-水-固主动自洗技术，反冲洗过程每次只需2min，且由于滤池容积的最小化，因此反冲洗自耗水量极低；反洗时，采用底部进气，有两个目的：
一是空气擦洗；二是利用空气上升的动力使纤维丝抖动，纤维丝之间产生摩擦；这样沾附纤维滤元表面的固体很容易去掉。
过滤效率高：
设计成多层结构，增大过滤面积和单位处理量；
自动反洗：
根据压差（DMF-P）,水位差（DMF-G）进行间歇或持续性反洗工作；
保养简便：
更换滤料容易/无需停车；
经济性高：
低运行压力和无需反洗泵实现了能耗小化，滤料使用寿命（10年）长，不存在因滤料流失需要补充情况。
推广情况
在济阳县污水处理厂（设计处理规模2万m3/d）、济南市洪山溪污水处理厂（设计处理规模2万m3/d），江苏丹阳沃特污水处理厂（设计处理规模2万m3/d）得到推广应用。
2016年6月17日，淄博市科技局组织了“动态自洗微过滤技术”的科技成果鉴定会议，以工程院彭永臻院士领衔的鉴定委员会专家团队一致认为：
项目研究成果技术水平达到了国际领先水平。
该项目的推广应用，将推动我国水处理行业走向一个新的高度，逐渐得到国内国际市场的认可。
典型案例
（一）项目概况
济阳县污处理厂动态自清洗微过滤技术项目，设计日处理水量2万m3/d，污水来源于济阳县城的生活污水及少量工业废水。
该工程于2012年6月开工建设，于2012年8月完成调试并投入运行。
（二）技术指标
经济阳县污水处理厂组织验收确认，项目采用的动态自清洗微过滤装置技术指标达到签订的项目技术协议要求，即设计进水SS≦30，经动态自清洗微过滤装置过滤后出水SS≦10的要求。
（三）投资费用
该项目总投资约220万元。
主体设备寿命≥20年。
（四）运行费用
根据2012年8月-2016年8月实际运行情况，年运行费用6.655万元，吨水运行费用为0.009元。
3.微藻治理富营养化水污染技术
适用范围
适用于人工湖泊、人工河道及景观水池等富营养化景观水体。
基本原理
富营养化的防治过程，实际上就是通过调节诱发富营养化发生的主要控制性条件，抑制富营养化发生。
如果采用化学物质处理，杀死微藻，必然导致更为严重的化学物质污染，使水体污染由无毒害污染变成有毒害污染。
因此，建议生物处理法，通过食物链和生态平衡法则，将污染去除，并形成新的旅游景观，同时避免造成再次污染。
生物调控法是治理人工湖等景观水体富营养化的最佳措施。
首先采用高效无毒害藻类或光合细菌充分吸收水体中的氮、磷及其它营养无机盐；然后通过接种轮虫等有益浮游生物，将水体中高密度的微藻和各种致病菌吃掉，消化分解。
微藻被吃光以后，轮虫饵料不足时，生殖方式由无性孤雌生殖自动改为有性生殖，产生休眠卵，沉入水底，在食物再次丰富时孵化出新的轮虫，形成波浪式自然生态平衡循环。
轮虫本身透明无色，无论在水中游动时，还时死亡后沉在水底，都不会影响水的颜色。
而且轮虫体内不饱和脂肪酸含量很高，是鱼类和虾类的优秀饵料，如果同时投放鱼苗和虾苗，则不用投饵，鱼虾捕食轮虫生长，轮虫及其它微生物成为鱼类的最佳饵料，其含量和密度由饲养的鱼类的数量和重量来控制。
工艺流程
首先采用高效无毒害藻类或光合细菌充分吸收水体中的氮、磷及其它营养无机盐；然后通过接种轮虫等有益浮游生物，将水体中高密度的微藻和各种致病菌吃掉，消化分解。
最后轮虫及其它微生物成为鱼类的最佳饵料，其含量和密度由饲养的鱼类的数量和重量来控制。
营养无机盐→微藻或光合细菌→轮虫→鱼虾→水清，鱼肥。
关键技术或设计特征
遵循食物链和生态平衡法则的生物处理法。
推广情况
承接多项景观污水治理项目，项目名称如下：
1、《国家环保总局北京培训基地中水生物治理项目》
2、《北京十八里店乡政府排水沟污水生态化治理项目》
3、《烟台北方温州城景观污水生物生态处理项目》
4、《烟台套子湾污水处理厂水体重金属微藻吸附处理项目》
典型案例
（一）项目概况
国家环保总局北京培训基地中水生物治理项目位于北京市西郊，经过处理的中水水体体积为1000方左右，每天循环2小时，约100方。
治理前池塘中的水，每年春季水体呈绿色后变成棕色，夏、秋两季水体变臭，水面有微藻成团漂浮。
治理后水体中形成生态平衡，春季五月份左右水体出现藻色，随着气温升高，轮虫开始繁衍，吃藻，很快水体变清，全年水体没有臭味。
（二）技术指标
应用该技术，经过两年多的治理，该水体水质状况有了极大的改善。
除了5-6月份水体有颜色，但不变浑以外，一年里其它的月份，水澄清，无臭味，浅水区清澈见底。
1）轮虫密度保持在200个/L以上。
2）单细胞微藻保持在10万/mL以下。
3）湖水透明度保持在25公分以上。
4）湖水pH保持在6-8之间。
5）SS≤30mg/L。
（三）投资费用
该项目总投资约10万元，其中仪器设备及材料3万，生理测试与生化分析2万，差旅费、运输费2万，生产与生物培养费2万，劳务费、协作费1万。
（四）运行费用
无需运行费用。
4.城镇污泥厌氧产乙酸发酵资源化利用的工艺及关键装置
适用范围
城镇污水处理厂产生大量的污泥减量领域以及污水处理厂总氮总磷出水不能正常稳定达标需要补加碳源的领域的治理技术。
基本原理
污泥厌氧发酵过程中会产生很多有机酸，如乙酸、丁酸、乳酸等，它们可作为将其用于调节污水pH值或作为污水处理过程中的反硝化外加碳源。
因此，污泥预处理-厌氧发酵产酸的原理，即在第一阶段，通过物化强化处理，将污泥中的大分子有机物降解为更有利于微生物利用的小分子物质，特别是污泥细胞壁的破裂，促进细胞内物质的释放与溶解，提高污泥最终的厌氧发酵产酸效率。
第二阶段，将污泥厌氧消化过程控制在产酸阶段，利用混合厌氧微生物菌群，使污泥中的有机物定向转化为乙酸、丁酸、乳酸等少数几种挥发性脂肪酸（VFA）产品，实现污泥的减量化和资源化。
第三阶段，将污泥发酵所得的有机酸应用于污水处理工艺的脱氮除磷外加碳源，提高污水处理系统脱氮除磷效果和污泥的效率，保证污水处理厂的稳定达标，特别是在冬季寒冷季节的总氮、总磷指标的达标问题。
工艺流程
图1研发路线示意图
本项目的工艺路线如图1所示，整个工艺主要分为四个阶段：
预处理阶段：
通过强化物化处理，使污泥细胞破裂，最大限度地释放污泥有机碳，进而大大提高污泥的发酵效率，促进污泥减量化程度。
发酵产酸阶段：
采用碱性厌氧发酵产酸，碱性条件可以显著提高污泥的产酸效率，并维持稳定的酸产量；还避免了污泥热碱预处理后调整pH。
污泥脱水阶段：
通过采用高效的污泥脱水技术，并配合污泥脱水絮凝剂的使用，实现污泥脱水。
产品酸净化与回用：
A.采用除磷剂回收产品酸磷源；B.将产品酸回用于污水脱氮除磷所需的外加碳源。
图2项目工艺流程
该技术通过控制条件，对污泥进行两阶段发酵，在第一阶段，控制污泥厌氧消化过程停留在产酸阶段，利用混合厌氧微生物菌群将污泥中的有机物厌氧发酵定向酸化转化为乙酸、丁酸、乳酸等少数几种挥发性脂肪酸（VFA）产品，实现污泥的粗加工过程；第二阶段，利用有机酸这种相对单一的可溶性碳源，采用筛选得到的高产菌株以有机酸为底物，发酵生产得到生物活性产品，实现污泥的精加工过程；另外，可以通过提取工艺，得到高浓度有机酸产品，可作为调整pH用的酸，使废水pH值达到处理工艺要求，也可作为污水处理厂有机碳源，强化脱氮除磷。
项目工艺流程如图2所示。
关键技术或设计特征
本项目及其产品为规模化处理装置，每天处理量为10万吨/天污水处理厂产生的污泥，经过浓缩、破壁、厌氧产酸发酵、污泥脱水，将污泥中的有机质转发为乙酸溶液，作为碳源补加到生化处理系统，提高污水厂生化系统的脱氮除磷效率。
脱水后的污泥先经过压缩脱水，实现污泥减量。
通过本项目中的污泥浓缩设备、污泥碱化破壁设备、污泥厌氧产乙酸设备、氮磷沉淀回收设备、污泥脱水设备五项关键设备实现了污泥浓缩破壁产乙酸，污泥中氮磷回收利用，乙酸溶液做碳源提高生化系统的脱氮除磷效率，剩余污泥的脱水减量。
开发了节能型常温破壁解决方案。
浓缩污泥的破壁效果是决定厌氧产酸效率的重要因素，破壁技术的成本又决定了今后的工程应用可行性，因此，本项目的污泥常温破壁技术研发，可有效降低了污泥产酸成本，本项目研发降低耗电量的超声预处理解决方案。
0.11-0.22W/mL的超声波处理可以破坏菌胶团的结构，使其中的内部水排出，同时保持污泥较大的颗粒，从而提高污泥的沉降性能。
超声波和污泥调理剂及污泥混凝剂的结合，实现对污泥间隙水及胞间聚合物的高效分离，实现了常温浓缩污泥的高效破壁效果。
采用阳离子改性木质素表面活性剂为主的调理剂定量投加装置，都能显著提高污泥的破壁效果，改善后期污泥的脱水效果和性能，其原材料成本低，符合实际运行需求，同时污泥破壁改性过程没有增加有毒有害成分，为后期污泥厌氧产酸提供便利条件，
厌氧产酸后的剩余污泥并通过机械压榨一次性脱水至含水率50%以下。
脱水后的污泥具有极强的疏水性，遇水不化不会还原。
推广情况
本公司在2015年至2016年期间，在无锡城北污水处理厂、河北栾城污水处理厂、赵县污水处理厂的工程应用中，因为污泥产乙酸做为碳源进行了大量的推广应用，获得了满意的效果；同时对污泥脱水设备进行了外观、环境和和能量衡算，节能效果明显。
典型案例
（一）项目概况
无锡城北污水处理厂污泥减量及补充碳源提高脱氮除磷效率出水稳定达标项目。
项目由江南大学与我公司联合设计、实现城镇污水厂污泥的减量、资源化利用处置。
项目于2015年11月1建设，2016年5月1日前完成验收。
（二）技术指标
表1项目技术指标
项目
指标
有机质降解率
>60%
有机酸构成比
乙酸
71-86%
丁酸
86.6%
有机酸产率
乙酸
0.32-0.46g/gVS
丁酸
0.36-0.45g/gVS
（三）投资费用
该项目处理污泥量为100吨/天（含水率80%），厌氧产乙酸反应器为1台1000立方，整体总投资约500万元，其中设备投资350万元，土建基础设施费用50万元，其他费用投资100万元，主体设备寿命10年。
（四）运行费用
为了衡算城市污泥产酸发酵工艺的经济效益，将本项目得到的关键参数如有机酸转化率、水耗、电耗以及药剂消耗等进行综合分析。
假定某一污泥发酵产酸工程日处理污泥量为100吨（含水率80%），项目的总体性能指标如表2所示：
表2污泥发酵产酸项目性能指标分析
项目
工程放大（100m3/d）
收益
产酸转化率（gVFAs/gVSS）
0.311
VFAs产量（kg）
1989.2
有机酸收益（元/m3）
129.7
政府补贴（元/m3）
250.0
小计
374.8
成本
药剂消耗（元/m3）
45.8
电耗（元/m3）
9.3
水耗（元/m3）
0.2
人员工资（元/m3）
2.6
设备折旧（元/m3）
110.0
污泥处置（元/m3）
125.0
小计
292.9
合计（元/m3）
81.9
在以上计算中，100m380%含水率的污泥含有干泥20000kg，VSS含量按60%计，则含有机质12000kg。
根据本研究结果，污泥厌氧发酵有机质的降解率按53.3%，VSS产酸转化率按0.311gVFAs/gVSS计，则100m3污泥可产VFAs1989.2kg。
由于发酵液中有机酸浓度高，不需要提取，可直接回流至污水处理池中作为补充碳源，因此不需要考虑提取成本。
VFAs的市场价格按6520元/吨计，则每m3吨泥的收益为129.7元。
本项目实际运行过程中工业烧碱和PAM的消耗分别为0.190kg/kgTSS和1.5g/kgTSS。
那么，1m3污泥消耗烧碱和PAM的量分别是38kg和0.3kg，工业烧碱和PAM的市场价格分别按1000元/吨和26000元/吨，则1m3污泥消耗的药剂费为45.8元。
配备两个工作人员，每人4000元/月。
设备折旧按固定资产投入4000万，10年折旧期，则1m3污泥每天的设备折旧费为110.0元。
污泥经过高干脱水含水率从80%降低到60%，体积减半，处置费用减半为125元/m3。
综合上述，每m3污泥通过厌氧发酵产酸的净收益为81.9元，本项目每年的净收益为298.9万元。
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