为了进一步感受国际污水处理发展的时代脉搏，了解发达国家的污水处理前沿技术应用，探寻污水处理技术的可持续发展之路。JIEI研究院通过对德国、奥地利、荷兰、挪威、瑞典、丹麦等国的污水项目实地考察，将收获进行系列分享。
2018年由JIEI研究院联合概念厂专家委员会发起，探寻污水处理厂技术之路——欧洲研修班，5月15-25日，奔赴引领世界污水处理发展潮流的德国、瑞士、荷兰，进一步交流和探究水处理技术机遇与挑战。截止目前只剩一个名额，欢迎大家报名。
曼海姆污水处理厂的规模为10万m3/d，处理工艺采用活性污泥法，废水经二级处理并过滤后排入莱茵河，污泥经厌氧消化、干化、气化处置后，实现热电联产。目前的能量自给率可达到60%，一部分出水采用了粉末活性炭技术以去除微量污染物。自2007年起，污水厂引入了光伏太阳能和协同厌氧消化技术进一步提高了能量回收率。自2012年起引入了污泥气化技术和水力发电，能量回收设备进一步升级，计划在未来能量自给率达到85%以上。
图1 曼海姆污水处理厂鸟瞰
图2 曼海姆污水厂工艺流程图
表1 水质指标处理平均值（2013年）
进水- mg/L | 出水- mg/L | 去除率％ | |
COD | 724 | 24 | 96.7 |
TOC | 211 | 8.0 | 96.7 |
TN | 56.1 | 5.8 | 89.7 |
TP | 8.04 | 0.19 | 97.6 |
BOD5 | 275 | 1 | 99.6 |
粉末活性炭去除微量污染物
图3 活性炭试验选址
自2010年，曼海姆污水处理厂试验用粉状活性炭来去除废水中微量污染物。他们选用一个雨水污水池的一部分做试验。具体运行参数如下：设计最大流量为300L/s，反应池体积740m3, 沉淀池体积2300m3,过滤面积180m2，滤层结构为0.5m无烟煤加0.7m石英砂。粉末活性炭用量10mg/L，吸附反应时间30min。沉淀剂2mg/L（Al）或4mg/L（Fe），投加聚合物量为0.2-0.35mg/L，污泥SVI =70-80 mL/g。进水COD为20-30mg/L，出水COD为5-10mg/L，微量有机物去除率一般都在80%以上。
图4 粉末活性炭工艺流程图
图5 粉末活性炭吸附工艺图集
污泥处理
污泥与餐厨废物协同消化，采用中温厌氧消化，进泥的含固率10%，SRT=30d，三座消化池，单池体积7000m3，沼气产量15000m3/d，进泥的有机物含量74%，出泥有机物含量55%。消化污泥经脱水后含水率从94％降至70％。
图6 污泥厌氧消化池及餐厨废物储罐
图7 污泥回转炉干化及干化后污泥
污水厂每年产生的沼气约1/3用于污泥干化，干化后污泥的含水率可达到2%，其余用于热电联产。该厂的污泥气化装置每年处理5000吨污泥和800吨栅渣，在850℃的流化床气化炉中，干燥的污泥颗粒气化产生的物质用于发电，剩余的废料将被出售或用于建筑行业进行循环利用。若实验顺利，装置将升级，产气量能达1520万m3。连同其他措施，污水厂能源自给率能达90％。此外通过污泥回收站点减少了运输的耗油量，减少了每年四万吨的CO2排放。
图8 污泥气化车间及气化炉底部
85%脱水污泥用于水泥行业和污泥焚烧，另外15%用于500℃气化处理，含水率减为5％。
光伏和水能
自2007年起曼海姆污水处理厂将太阳能电池模组安装在2300m2的滤池表面，光伏系统提供的约238000kWh的太阳能电力，被输送到当地公用事业的供电系统中。滤池上覆盖的太阳能光伏发电系统可满足全厂1%的电力需求。
图9 滤池上的光伏板
表2 未来能量平衡计划
污泥处理 1973消化 1996干化 | 热电联产 光伏发电 2012 | 污泥气化 水力发电 （未来） | |
合成气体产量 | 0 | 0 | 15.2 |
污泥干化[Mm3/年] | 0 | 0 | 15.2 |
沼气产量[Mm3/年] | 7.0 | 9.7 | 11.0 |
污泥干化[Mm3/年] | 4.5 | 4.6 | 1.0 |
热电联产机组+HV涡轮机 | 2.5 | 5.1 | 10.0 |
需要的能量[MkWh/年] | 25.9 | 23.8 | 23.0 |
自产[MkWh /年] | 6.0 | 11.7 | 22.0 |
电力购买 | 19.9 | 11.8 | 1.0 |
光伏发电+水力发电[MkWh/y] | 0.0 | 0.3 | 0.3 |
CO2减排[吨/年] | 24.000 | 33.000 | 40.000 |
（文章来源：《面向未来的中国城市污水处理技术发展——分析报告》）
第五期预告荷兰Amersfoort污水厂
荷兰Amersfoort污水处理厂处理规模30万人口当量，处理工艺采用Carrousel2000氧化沟。污泥消化后离心脱水，沼气热电联产。
往期回顾：
欧洲先进污水处理厂案例分析第二期：奥地利Strass污水厂
欧洲先进污水处理厂案例分析第二期：慕尼黑Gut Grosslappen污水厂
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