污水处理厂运行维护毕业论文

崔成武1，*格特·彼得森1，2

(1.丹麦林比环境与资源研究所数据传输单元，2800；2.丹麦卡斯特鲁普的恩维丹，2770年)

简要介绍了丹麦城市污水处理的现状，包括城市污水处理厂的数量、类型和处理负荷，以及欧盟和丹麦环保部门的相关要求。此外，对于大型城市污水处理厂，本文以Lynetten、Damhusen、Lundtofte和Avedre为例，介绍其运行、维护和管理的经验。最后，本文还介绍了丹麦和上述四个城市污水厂的污水和污泥处理费用。

关键词:丹麦，污水处理，污泥处理，气体处理，城市污水处理厂，运营管理，运营成本。

中国图书馆分类号:X703.1文献识别码:A

丹麦大型生活污水处理厂的运行、维护和管理

崔成武1，*格特彼得森1，2

(1.环境与科学研究所。资源，丹麦技术大学，林比，丹麦，2800 2。丹麦卡斯特鲁普的恩维丹，2770年)

文摘:简要介绍了丹麦生活污水处理的情况，包括生活污水处理厂的数量、类型、处理能力以及欧盟和丹麦环保局的排放要求。主要根据美国莱尼顿、达胡斯？恩，伦德托夫特和阿维德？关于丹麦的WWTP。最后，本文还介绍了丹麦的平均污水处理费以及这四个污水处理厂的污水处理和污泥处理的运行费用。

关键词:丹麦，废水处理，污泥处理，气体处理，生活污水处理厂，运营管理，运行费

1.介绍

丹麦位于欧洲北部，经济发达，人均GNP居世界前列。同时，丹麦政府非常重视环境保护，尤其是城市污水处理。在欧盟委员会关于91/271/EEC(城市污水处理法案)实施情况的第三、第四次总结报告中，丹麦、德国、奥地利等* * *国家都在欧盟城市污水处理较好的国家之列。自欧盟法案91/271/EEC实施以来，丹麦市政废水处理厂和工业废水处理厂的出水水质得到了显著改善。从1989到2004年，丹麦城市污水处理的发展可以分为两个阶段，即1989 ~ 1996的快速见效阶段和1996 ~ 2004的稳定下降阶段。例如1989年，丹麦城市污水处理厂的出水BOD5总量为35000吨。到1996，这个数字迅速下降到5000吨，到2004年，稳步下降到2500吨。

丹麦政府规定，当人口当量大于30PE1时，需要建设相应的污水处理设备。根据2004年的统计结果。2004年污水处理厂的处理负荷和进水负荷见表2。

Lynetten是丹麦最大的城市污水处理厂，设计处理能力为654.38+50万吨/日。2004年实际进水负荷近20万吨/日。达姆胡斯？En是丹麦第三大城市污水处理厂，设计处理能力为7万吨/日。达姆胡斯？En和Lynette属于Lynettenf？Llesskabet公司(Lynetten United Company)管理层。Aved？Re是丹麦第五大污水处理厂，设计处理能力为6.4万吨/日，隶属于丹麦Spildevandscenter Aved？re (Aved？Re污水中心)管理。Lundtofte相对较小，设计能力为22，000吨/天。

以上四个污水厂的进水水质特征和出水情况见表3和表4。

对进水水质进行分析后发现，4个污水厂的进水水质COD/BOD5值均属于文献[6]中的中低值范围，可能与工业废水的流入有关。经过总结发现，丹麦城市污水的COD/TN和COD/TP都在文献[6]规定的中高值范围内。

发现四个城市污水厂的主要污染物出水指标均低于欧盟91/271/EEC法案和丹麦环保部门的相关要求。

2.2工艺流程

丹麦城市污水处理厂的工艺一般可分为三部分:污水处理单元、污泥和废物处理单元、废气处理单元。伦德托夫特污水处理厂是丹麦非常典型的城市污水厂。以下部分根据Lundtofte污水厂的工艺流程进行讨论。Lundtofte污水处理厂的具体工艺流程如图2所示。

2.3污水处理装置

2.3.1机械处理

对于城市污水厂，污水的机械处理通常包括粗格栅、曝气沉砂池、细格栅、一沉池和二沉池。因为各种机械处理工艺的设计已经非常成熟，所以不需要详细讨论。但对机械处理过程中产生的废物和废气的处理，值得学习和借鉴。

在进入曝气池之前，一系列的机械处理过程会产生大量的废物。丹麦大型城市污水厂的做法是，固体废弃物不随剩余污泥进入厌氧消化池，而是脱水后直接进入污泥焚烧炉焚烧。这是因为这类固体中的无机物含量比较高，直接进入消化池会影响厌氧消化效果。此外，这种废料还没有被用于建筑回收，主要是因为这种沙子含有重金属和持久性有机化合物，对人体健康有潜在的危害。

丹麦大型城市污水处理厂非常重视机械处理过程中曝气或搅拌产生的废气的收集和处理。一般来说，所有曝气沉砂池都用铝材覆盖。部分污水处理厂的初沉池也将封顶。处理过程中产生的气体，如H2S，也将随特定的气体管道进入焚烧炉进行处理。

生物处理

如前所述，丹麦大型城市污水厂的污水生物处理工艺非常接近。以上四个污水处理厂均采用生物脱氮或生物脱氮工艺。下面简单介绍一下这两个过程。

1流程介绍

生物脱氮和生物脱氮工艺是丹麦Krüger公司的专利技术。该技术具有自动化控制程度高、占地面积小、有机物和氮磷去除效果好等特点。与生物脱氮工艺不同的是，Biodenipho通过在前面增加一个厌氧池来实现生物除磷的功能。而生物脱氮则不能进行生物除磷，只能采用化学除磷。

本文以生物脱氮过程为例，重点介绍该过程的运行和控制。

生物脱氮工艺的运行基于氧化沟技术(丹麦大部分城市污水厂采用基于表面暴露的氧化沟技术)。通常将两条氧化沟分为一组，采用交替曝气的方式运行，以达到硝化反硝化的目的。生物脱氮过程分为四个阶段，如图3所示。其中，值得注意的是，设置B级和D级主要有两个目的:一是去除第一级缺氧池中残留的氨氮；二是因为硝化需要相对较长的时间，为了达到较好的出水标准。

一般来说，虽然Biodenipho工艺具有很强的生物除磷功能，但污水处理厂仍会辅助使用化学除磷方法，以达到出水中较好的TP浓度。对于使用生物脱氮工艺的污水处理厂来说尤其如此。一般投放的物质是FeCl3 _ 3或AlCl3 _ 3，投放的地方设置在曝气池的前面。曝气池后安装有磷在线监测装置，当TP浓度超标时会自动投加和去除磷。

2.3.2.2控制系统

上述四座大型城市污水处理厂均采用SCADA和STAR系统控制污水厂正常运行。SCADA技术基于3C+S(计算机、通信、控制、传感器)。该系统主要用于控制泵站、流量和污泥脱水过程。STAR系统(Krüger公司的专利技术)基于SCADA系统，是控制曝气池运行的应用软件系统。氧化沟内将安装在线检测仪表，将氨氮、硝酸盐氮、总磷、溶解氧浓度等主要污染物参数信息发送至中央PLC。每级曝气池的运行时间和曝气方式由微电脑程序控制。因此，图3所示的四个阶段的具体运行时间是由STAR系统通过曝气池内特定污染物浓度的数据来控制的，但会有一个最长的运行时间。Lundtofte污水处理厂各阶段最长运行时间为90分钟。

此外，如果设备出现问题，程序会自动向技术人员的手机发送短信，告知技术故障的具体位置。同时，微机程序会自动给技术人员发邮件，告知具体问题，技术人员可以判断故障问题是否应该立即处理。

2.4污泥处理装置

2.4.1丹麦污泥处理简介

欧盟和丹麦政府非常重视城市污水处理厂产生的污泥及其处理和排放，并制定了相关法案，如86/278/EEC法案、91/271/EEC法案等。规定了城市污水处理厂排放的污泥中重金属和持久性有机化合物的含量。

经过统计发现，从1999到2005年，丹麦城市污水厂的污泥处理和排放都有一定程度的变化，如表5所示。可以看出，最明显的变化是污泥焚烧比例大幅增加，填埋比例大幅下降。其中污泥焚烧比例从1999年的6%上升到2005年的25%。丹麦上述四座大型城市污水厂的污泥均已焚烧。此外，虽然污泥总产量有所增加，但人均污泥产量基本保持不变。

污泥处理

从一沉池和二沉池排出的剩余污泥首先经过脱水和絮凝，然后进行厌氧消化。丹麦大多数城市污水厂采用中温厌氧消化工艺，温度控制在32 ~ 37℃，SRT控制在25 ~ 30天。一般来说，经过厌氧消化后，污泥的含固量约为1.55 ~ 3%。

厌氧消化后，污泥进入离心机脱水，污泥含固量提高到20% ~ 32%。离心脱水后的剩余污泥将与沉砂池中的污泥混合后进入焚烧炉。焚烧后，污泥被收集并运送到填埋场。

2.4.3沼气

一般来说，丹麦城市污水厂厌氧消化池产生的沼气中甲烷含量在65%左右，每产生一个沼气是1.1.5 kg干污泥会减少。沼气可以被有效地收集和再利用。回收的方式主要有两种:一种是产生热能和电能供工厂内部使用；另一部分卖给附近的工厂或者天然气公司。

2.5废气处理装置

在污泥焚烧处理过程中，丹麦城市污水厂非常重视潜在的空气污染。焚烧炉产生的废气必须经过深度处理后才能排入大气。以伦德托夫污水厂为例，简要介绍污泥焚烧后的气体深度处理设备及装置。

焚烧炉排出的废气冷却后首先进入旋风分离器，在这个过程中85% ~ 90%的灰分会从气体中分离出来。随后，气体进入湮灭炉进行深度处理。在湮灭炉中，首先喷水以进一步冷却气体。水中有溶解的碳酸氢钠和少量活性炭。主要目的是用碳酸氢钠吸收二氧化硫、氯化氢和氟化氢气体，并将其转化为硫酸钠、氯化钠和氟化钠。活性炭用于吸附重金属，如汞。最后，处理后的气体进入袋式分离器进行固气分离，固体和污泥全部输送到填埋场，处理后的气体通过烟囱排入大气。

3.污水厂的能耗、化学耗量和运行费用

由于丹麦大型城市污水厂采用的技术、运营模式、管理结构都比较相似，所以污水厂的能耗和运营成本的统计数据也比较一致。对这些数据进行统计核算，对我国未来打算采用或已经采用类似工艺的城市污水厂的设计、运行、管理和评价具有一定的价值和意义。

但鉴于各国国情不同，环境和污水管理方式不同，用单一货币形式(如欧元)来描述污水处理厂的运营成本是不合理的。因此，在营业费用的具体核算中，从以下几个方面进行论述。化学药品是用药物的用量来衡量的；能量以千瓦时计量。

3.1污水处理厂能耗

丹麦大型城市污水厂的电耗为35 ~ 45kWh/(PE·年)，0.5 ~ 0.6 kWh/m3污水。污水生物处理的电耗约为0.20 ~ 0.25 kWh/m3污水，占总电耗的30% ~ 50%；污泥处理的电耗约占总电耗的30% ~ 40%；污水提升、机械处理和管理用电约占总用电的15% ~ 35%。污泥处理，处理1kg干污泥需要0.02~0.06 kWh。

3.2化学剂量

污水厂的化学物质主要用于化学除磷和污泥脱水。对于化学除磷，不同的污水处理厂使用不同的物质。例如:Lynetten污水厂采用FeCl 3；而Lundtofte污水厂采用AlCl3。化学物质的投加量与废水水质、工艺和出水指标直接相关。Lynetten和Lundtofte污水处理厂的化学除磷见表6。

从表6的数据可以看出，在进水TP浓度基本相同的情况下，具有生物除磷功能的Biodenipho工艺可以节省化学除磷的质量，获得更好的出水TP效果。

3.3污水处理厂的运行费用

丹麦城市污水厂的主要运行费用是四部分:人员工资、税收、能耗和化学品、运行维护费用。和Lynetten和Damhus一起？En为例，2005年两个污水厂的运行费用为6543.8+860亿DKK，具体比例分布如图4所示。

一般情况下，丹麦污水处理厂最大的支出是员工工资。同时，相当一部分运维用于场地租赁。此外，丹麦污水处理厂需要向政府缴纳污水和污泥处理的税费。污泥焚烧和运输到垃圾填埋场也要缴税。在丹麦，只有污泥得到再利用时，才不需要向政府纳税。一般来说，丹麦城市污水处理厂的污泥处理费用占总运行费用的40% ~ 50%(不包括人工费和税费)。

上述四个污水厂的运行费用统计见下表7。

值得一提的是，丹麦平均污水处理成本为15 DKK/m3，与核算后的城市污水处理厂污水处理成本相差较大。主要原因是丹麦的污水处理总费用不仅包括污水处理厂的运行费用，还包括污水管道的建设和维护费用。市政污水管道的维护和管理属于各行政区域。

4.结论

20世纪90年代以来，丹麦的城市污水处理发生了巨大的变化。这一变化得益于丹麦政府积极执行欧盟91/271/EEC法案，并制定了更严格的相关排放标准。丹麦的大型城市污水厂在运行技术和管理模式上是相似的。总结其发展经验和管理制度，进行统计，吸收和消化有效数据，对发展中国家的污水处理是十分有益的。

参考资料:

[1]委员会向理事会、欧洲议会、欧洲经济和社会委员会以及地区委员会提交的第三份报告——21/271/EEC关于城市废水处理的21年5月1991号理事会指令的执行情况，经1998年2月27日委员会指令98/15/EC修订。通过互联网访问(20/08/2007):

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