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超多案例!英國水處理是這樣做的......
公司名稱:聯合水務有限公司 發布時間:2020/4/13 10:17:21

 

英國是民營化水工業非常成功的所在地,目前總共有17892個污水處理廠和社區化糞池,擁有35萬公里的下水道,排水服務已經覆蓋了整個國家的99%。每年,污水處理工程公司大約能創造130億人民幣的收入。

 

英國的污水處理全部實現了二級處理,基本上污泥全部都能得到消化或更高級利用。

 

在這篇文章將中,我將從英國水處理管理體系、污水廠處理技術與工藝和水資源數字化應用三個方面詳細解讀英國水處理運營和管理技術,看看有哪些是國內水廠能夠借鑒的。

 

 

01

水處理管理體系(2個機構和4個特點)

 

首先,支持英國水行業的是一套完整的監管系統和法律框架(環境保護法、水業法、水資源法、水法、水法與水業法等和歐盟頒布的一些法律)。

 

法律方面就不細說了,概括下來就是說,英國的污水排放非常嚴格,如果違反了相關規定,法院可處以兩年以下徒刑和兩萬磅(約18萬人民幣)以上的罰款,并承擔相應的民事責任。

 

   兩個非政府監管機構

 

目前,英國已經實現水務公司完全市場化,全國共有20個水務公司,在英國環保局和水務監管局的管理和監督下運行。

 

1. 英國環保局(EA)

 

英國的企業想要排放污水必須先向英國環境局申請污水排放許可(與中國排污許可證制度類似)。

 

英國環保局是非常龐大的機構,但卻是一個非政府部門公共機構。它擁有絕對的權威,有超過10000名員工,分7個地區和26個分支。它負責發放和管理100000個排放許可,49000個取水許可,7500個固體廢物管理許可,1600個工業生產工藝許可,每年回復超過60000次規劃咨詢。

 

辦了許可證之后,污水排放是要收費的,當地的水務公司會安裝一個類似水表一樣的東西去記錄。收費的標準根據流量,PH值,BOD和COD,和固體懸浮物SS制定,還會根據污水處理系統的情況對油脂,重金屬成分進行限制。

 

2. 英國水務監管局(OFWAT)

 

英國水行業另一個大型機構就是英國水務監管局,它擁有200名員工,多為律師和經濟學家。

 

水務監管局通過保證水務公司履行法定職能,保持水務公司良好的財務狀況,監管給水和排水基礎設施可持續且具有應變能力來保護消費者利益。

 

它需要審查水務公司年報,評估績效,決定獎罰,審查和批準水務公司五年計劃,并確定水費。同時,它還需對水行業開展經濟和法律分析,制訂長期規劃。

 

   廢水管理體系的四個特點

 

除了上述的兩個監管機構,英國廢水管理體系還有以下四個特點:

 

1. 以流域為基礎進行管理

 

英國水資源管理實行由環保局推行的流域取水管理戰略。環保局下設8個派出分支機構(類似于我國流域機構),但在水資源管理手段上(包括政策法規和經濟手段)強于我國的流域機構。

 

2. 以私有企業為主體

 

英國水務公司從水務監管局獲得水權,把水作為資產來經營,通過提供水商品服務(供水、污水處理等)盈利,并在金融和資本市場融資,獲得自身發展。

 

3. 監管機構管理資金充裕、來源穩定

 

英國環保局每年約12億資金開支,其中65%來自政府,35%來自收費(取水、排污及環保收費等)。

 

英國水務監管局每年約2500萬資金開支,全部來自水務公司。

 

4. 公民參與水管理機制完善

 

英國水務監管局下設消費者委員會,它由地方行政人員和一般民眾代表組成,對水務公司提供的服務進行監督,參與水務管理。當糾紛無法協調解決時,會移交水務監管局處理。

 

 

02

英國污水廠處理技術與工藝(廢水和污泥處理技術)

 

英國的污水處理廠以中小型為主,大多采用活性污泥工藝,在廢水、污泥處理和水資源數字化應用方面擁有先進的技術,下面將結合實際案例給大家介紹。

 

   廢水處理技術

 

HYBACS®二級處理工藝案例

 

位于巴林的水污染控制中心(WPCC)的現有活性污泥處理廠的設計日處理流量為20萬立方米/天。然而,由于巴林的持續快速增長,流入工廠的流量超過了30萬立方米/天。

 

由于工廠負荷過重,經處理的污水經常受到氨和污泥固體的污染,而這些固體會隨污水流入海灣,破壞海灣的美觀和生態,并發出難聞的氣味。

 

英國藍水生物開發的一種基于HYBACS®二級處理工藝幫助提高了巴林的活性污泥廠的效率。

 

項目現場SMART™裝置

 

該工藝使用該公司的獨特的附著生長反應器(SMART™裝置),能夠刺激緊密附著的生物質產生酶,從而加速廢水中物質的水解。水解后的物料在活性污泥階段更容易氧化,減少了現有工廠的負荷,提高了工廠處理水的質量。

 

通過升級HYBACS®,該工廠的產能提高了150%,從而減輕了過載問題,而無需新建工程。它還大大提高了處理后水的質量,該工藝的出水符合歐洲最嚴格的營養去除標準,顯著改善了圖布利灣地區的環境和生態。

 

MBBR工藝處理案例

 

飲料工業中廢水的處理通常必須處理不穩定的水流。南美飲料生產商Refres Now SA每天生產十多種產品,總產量超過350萬升。

 

為了使廢水達到法定限值并排放到附近的河流中,污水處理廠需要處理每小時80立方米,最大COD濃度為7.000毫克每升的廢水。

 

MBBR工藝流程圖

 

工廠選用MBBR工藝,原理是通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體,提高反應器中的生物量及生物種類,從而提高反應器的處理效率。

 

飲料行業中用于處理廢水的另一種選擇是Trickle-Flow-Reactor(TFR)技術。其原理是使用非常輕的小顆粒載體材料,該材料在幾天之內即可被適應其各自條件的高活性混合菌群所覆蓋。

 

它們需要的空間很小,并且非常節能。由于其高活性生物質,TFR工藝在前10天內達到其所需降解能力的90%以上。該工藝適合處理少量廢水。

 

TFR裝置

 

Mecana布式過濾

 

Mecana布式過濾器是一種三級處理裝置,能夠高效去除TSS、磷和微污染物,且功耗超低,即使在反沖洗時也能過濾全流量

 

該過濾器由一系列直徑只有幾微米的非常細的纖維組成,這些纖維被織入深度不足10毫米的濾布中。

 

Mecana裝置剖面圖

 

當水流經濾布進入過濾段時,水中的懸浮物被除去,固體留在濾布上。過濾后的水通過中央軸、上升豎井和溢流堰流出裝置。隨著固體顆粒在濾布上的堆積,過濾單元上的液壓阻力增大,從而使濾槽內的水位升高。

 

當濾池內水位達到與濾液水位相差25 cm的水位時,開始進行濾池清洗。在較低的過濾器負荷,過濾器清洗將啟動時間控制(一般每2小時)。圓盤過濾器緩慢旋轉(1 - 2轉/分鐘),固體通過吸力裝置移除。

 

同樣,在定時器控制下,通過污泥泵將沉淀在過濾池中的污泥抽回到前面的處理階段(例如初沉池)。(正常設置:每2小時30秒)

 

應用實例:

 

2014年,迪普漢姆斯廢水處理廠(泰晤士水務)安裝了最大的Mecana裝置,處理量高達4200 l/s。根據賽輪賽斯特的大規;瘜W試驗,證明了Mecana能夠連續且可靠地實現<0.1 mg/l的總磷排放量。

 

項目現場Mecana裝置

 

項目現場Mecana裝置

 

Actiflo超高速沉淀器

 

Actiflo工藝是一種加載絮凝和斜板沉淀的結合系統,適用于給水處理和排水三級懸浮物去除。

 

它利用微砂作為絮凝體,產生的砂壓載絮凝體顯示出快速沉降特性,這使得澄清器具有較高的升速和較短的停留時間。因此,該系統的占地面積比同等容量的傳統澄清系統小5到20倍。

 

此外,由于Actiflo具有非常短的水力停留時間和幾分鐘之內的快速處理能力,因此,它可以輕松應對快速的原水負荷和流量波動,適合處理難以處理的水源。

 

Actiflo工藝流程圖

 

Actiflo工藝示意圖

 

應用實例:

 

Newmore 污水處理廠位于因弗戈登郵輪港口附近的蘇格蘭高地,每天供應900萬升的飲用水(Ml/d)。該水廠的原始水源以高顏色為特征,尤其是來自集水區的泥炭土。這可能導致原水顏色和自然有機物的迅速增加,特別是在長期干旱期后的降雨之后。

 

蘇格蘭水務公司需要增加污水廠的處理能力,同時改善處理過程,以應對突然出現的高原水顏色事件。

 

威立雅水務技術公司為其提供了兩套Actiflo超高速澄清器的工藝設計、施工、安裝、測試和調試。項目包括儲砂輸送系統、聚合物配制加藥系統、混凝及pH校正系統、MCC及工藝軟件。

 

案例相關參數

   污泥處理處置技術

 

相對于其他歐洲發達國家,英國污泥處理起步相對較晚。在20世紀80年初期,英國污泥的主要處置方式是海洋傾倒和填埋。但是自20世紀90年代以來,英國在污泥管理方面做了大量工作,污泥處理技術已有很大發展。

 

 

1992-2010 英國污泥再用和棄置量

 

1992年英國污泥產量約為99.77萬噸(干重,下同),2008年污泥產量提高至153.08萬噸.。1992年英國污泥處置方式包括排入地表水、土地利用、焚燒、填埋等,進人21世紀,土地利用和焚燒逐漸成為主要的污泥處置方式。

 

目前,英國污泥處理處置典型技術包括厭氧消化、深度脫水、土地利用、焚燒等。其中以“厭氧消化+脫水+土地利用”為主,厭氧消化產生的沼氣通過熱電聯產技術發電,或者提純壓縮后并入居民燃氣管網,有效實現能源回收。超過75%的污泥現在都是這樣處理的。

 

對污泥進行處理的過程中通常會產生污泥液,由于不適合直接排放到水道中,因此需要對污泥液進行處理。如果污泥處理中心與污水處理廠位于同一地點,則污水處理廠可提供液體處理。然而,在某些情況下,污泥處理中心會選擇安裝特別的液體處理設施,以處理全部或部分的液體,以減輕污水處理廠的負荷。

 

 

03

水資源數字化應用

 

水資源數字化這一名詞可能比較抽象,具體包括以下四個方面的應用:

 

水資源規劃—模擬資源系統的行為,最大程度地提高產量,保護供應并最小化成本。

 

水網調度–使用實時信息,優化能源消耗率,對水庫概況和相關的泵的運行進行預測,將運營成本降至最低。

 

水和廢水網絡控制–提供控制室功能,以使用實時信息優化網絡性能。

 

資本和運營計劃–確定最佳的組合投資和運營策略,以確定可維護性和成本目標。

 

自英國開發數字化公用事業后,適用市場的智能水滲透率將從2010年的9%增長到2020年的29%,這給企業帶來了更多的機會。

 

   智能管道監控

 

管道維護和更換是昂貴的,所以智能管道提供了一個可行的低成本的替代方案。

 

PODDS(謝菲爾德大學,配電系統預測)通過建模系統模擬了長時間的生物膜在管道表面的再生情況。在智能網絡中,該程序還可以管理與當前預測管道相關的水流。

 

在威塞克斯和諾森伯蘭水公司的實際應用中發現,在某些情況下,智能管道可以管理更換、擦洗、沖洗或噴射操作,從而將假定成本降低了28-98%。

 

   優化水壓,降低抽水成本

 

水網絡內的壓力越大,系統中的漏洞將會把更多的水從管道中被擠出,從而造成由壓力導致的管道壽命降低。

 

壓力管理可以通過確保配電系統內的壓力不超過實時最佳水平來減少泄漏。

 

i2O soNet 在英國和馬來西亞已經實現了泄漏減少26-36%和水管爆裂率降低40-48%。優化水壓還可以降低抽水成本。

 

   減少泄漏和爆裂

 

在北美、英國和歐洲,Syrinixs pipeminter正在幫助公用事業公司減少其供應網絡的泄漏和爆裂,并對其廢水網絡的故障做出更快的反應。

 

通過以每秒超過100個樣品的速度持續監測管道,Syrinixs幫助公用事業公司識別由泵、閥門和主要用戶引起的壓力波動的來源。

 

通過與包括舊金山地區的安格利安水務、泰晤士水務和東灣市政設施區在內的組織合作,Syrinixs為公用事業公司提供以數據為導向的對其活動的洞察,使其能夠從對泄漏和爆裂的反應迅速轉變為積極減少其原因并延長管道壽命。

 

   PYTERRA 和 IMGEOSPATIAL

 

PyTerra (英國概念化有限公司)正在開發智能風險水管理系統,通過內部優化系統將水風險數據集成到一個基于GIS、衛星圖像、大數據和水文模型的公共平臺上。當新數據可用時,將更新輸出。

 

PyTerra通過開放數據的基本層提供了一個單一的、統一的事件視圖。商業用戶可以使用高級數據工具,他們可以選擇特定的數據輸出。

 

IMGeospatial開發了一個自更新的數字地形模型(數據地圖),使用來自衛星、地圖和規劃應用程序的數據創建洪水危險地圖、優化、泄漏和水部門的其他警報。

 

IMGeospatial正在與歐洲航天局、世界銀行、盎格魯水公司和親和水公司合作,展示這種全自動系統如何改善水行業客戶的體驗。

 

   監測下水道溢流量探測器

 

Detectronic超聲波流量排污儀系統集成了降雨和下水道水位數據,并與外部天氣、下水道資產和歷史數據混合。

 

它的設計目的是接受來自其他監視器的舊數據,以提供歷史基準數據。使用該系統的試驗發現,每100個監測儀中有31個預測得到證實,而每100個監測儀中有4-11個監測到污染事件。

 

160項防止污染或洪水的干預措施為他們的客戶節省了500萬美元的潛在罰款,以及聲譽損失和事后補救工作,而不是22.5萬美元的投資。

 

   智能廢水計量動態流動技術

 

由Dynamic flow Technologies有限公司開發的微波生活污水流量監測儀正由威塞克斯水務公司試用,以消除與實際污水計量技術相關的障礙。

 

污水監測儀

 

 

04

英國廢水治理的4點啟示

 

在本文的最后一部分,我想和各位水友談談我國中小型污水處理廠的現狀以及我們能從英國治理廢水的經驗中得到哪些啟示。

 

   我國中小型污水廠發展的3個趨勢

 

隨著我國城鎮污水處理廠水量的持續增長和相關環境標準的日趨嚴格,我國中小型污水廠呈現三大發展態勢。

 

1. 數量和規模劇增

 

2019年,全國共有10113個污水處理廠核發了排污許可證,其中 9873座污水處理廠公布了污染物排放總量或排放濃度的限制信息。從數量按規模分布來看,1-5 萬噸/日污水處理廠占比最多,達3147座,占比34.2%;5000-10000 噸/日共 989座,占比 10.7%;1000-5000 噸/日共 2,282座,占比 24.8%;1000 噸/日以下共1602座占比 17.4%。

 

2. 投資主體和融資渠道多元化

 

污水處理廠的建設已由過去的政府獨家包攬,變為財政投入、國家貸款和?、國外貸款、民營資本參股、社會集資等多種形式。

 

3. 新技術和新工藝不斷得到推廣

 

AB法、A/0工藝、A/A/O工藝、CASS法、氧化溝法、穩定塘法等得到了廣泛應用。

 

   我國中小型污水廠存在的5個問題

 

1. 污水廠運行質量不高

 

我國已投產運行的污水處理廠中,超過一半的平均負荷率低于70%。有的污水處理廠雖然正常運行,但出水水質不能穩定達標排放。

 

2. 工藝技術路線可行性得不到保證

 

一些中小型污水處理廠在投資建設之前,對進水的水量和水質缺少充分的調查。同時,選取的工藝、各項參數及、設備儀器等又沒有經過專家反復的科學論證。所以導致工藝技術路線的可行性不強。

 

3. 污水廠運營不順

 

我國大多數污水處理廠屬于市政公用行業,是事業單位但不具有監管職能,是企業又不具有對成本和收益的控制權。這導致污水處理廠的日常管理和運作困難,也抑制了污水處理廠的發展活力。

 

 

4. 二次污染嚴重

 

污水處理廠普遍面臨產泥量大的問題,如果不能妥善處置污泥,容易造成二次污染。國內的中小型污水處理廠的資金和技術力量有限,目前一般采用外運填埋等方式進行處置。

 

但在全國所有的城市污水處理廠中,對污泥進行了濃縮、消化穩定和干化處理的還不到30%,真正進行了無害化、資源化處理的就更少。

 

同時,污水處理廠的進水池、曝氣池及污泥處理系統都會產生不同程度的惡臭,容易對周邊環境產生污染,甚至影響周圍居民的正常生活。

 

5. 各地污水廠建設進展不一

 

城市污水處理設施投資大、運行費用高,經濟效益不明顯,因而受經濟水平影響尤其突出。

 

目前,我國污水處理廠雖然已具一定的規模和數量,但絕大多數都集中在大城市和一些經濟發達的中小城市,在經濟欠發達的地區有的還屬空白。

 

   英國治理經驗的4點啟示

 

英國的污水廠以民營中小型污水廠為主,排水服務幾乎覆蓋了整個國家。并且,英國的污水處理已經全部實現了二級處理,基本上污泥全部都能得到消化或更高級利用。

 

因此,英國在廢水治理領域的先進理念和成功經驗可為解決我國廢水困境提供以下啟示。

 

1. 加快建設中小型城市污水處理廠,提高污水處理覆蓋率。

 

所以,一些污水處理設施建設相對滯后的地區,必須加快建設。

 

建設資金是制約污水處理廠發展的主要因素,破解這個難題的唯一辦法,就是堅持走市場化發展道路。利用集資、合資、融資、BOT、TOT等多種方式,調動社會一切力量,投資中小型污水處理廠及污水管網等配套設施的建設。

 

2. 建立良好的行業合作和管理機制,提升污水處理廠效益。

 

針對市場經濟發展的新形勢和污水處理廠現行運營管理體制中存在的諸多問題,通過改制,使現有的國有污水處理廠以股份制企業或有限責任公司的形式,按市場經濟的管理理念和模式進行經營,實行獨立核算、自負贏虧、依法納稅、自我發展。

 

此外,還應建立良好的行業合作機制。例如厭氧消化產生的沼氣發電需要和電力公司協調,沼氣提純后并入天然氣網需要和燃氣公司協商,污泥土地利用需要和農業、林業等部門協商。

 

在英國目前的運行體制下,不同部門之間的溝通比較順暢,相關利益方立足于解決問題的基礎上,秉持各自利益進行談判和協商,達成一致后共同實施,所產生費用最終由消費者通過水資源費、排污費等方式承擔。

 

而我國在污水過程中,相關利益方的協調機制不是很順暢。建立健全行業合作機制,有效協調水務、環衛、電力、燃氣、交通、建材等部門之間的利益,對國內中小型污水廠具有重要意義。

 

3. 重視宣傳教育,提高公民環保和納污付費意識。

 

在英國的污水處理廠、污泥處理中心等市政設施中,均設有科普宣教中心,定期對所服務范圍的中小學生和市民進行宣傳教育。

 

通過宣傳教育,使得公眾對環境問題給予理解和重視,積極繳納排污費等相關費用,形成良性循環,值得我國污水處理廠和污泥處理中心借鑒。

 

4. 提升創新,加快設備國產化。

 

我國目前污水處理模式仍然較為粗放,為實現可持續發展,需要加大科技創新力度。

 

相關科研院所和專業生產企業要針對我國中小型污水處理廠的發展現狀,進行科技創新。研究出污水處理新方法和應用新技術,加快研制國產的設備和儀表,解決污水處理廠投資大、費用高和運行質量低的問題。

 

同時,國際污水處理行業目前提出NEWs理念:

 

 

表示可持續理念下的污水處理廠是營養物、能源和再生水三位一體的生產工廠。

 

這意味著探索污水、污泥綜合利用新途徑,是未來中國污水處理廠面臨的一大挑戰。不過從另一個角度看,這也意味著中國環保產業具有很大的發展和增長的空間。

 

 



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