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英国水处理是这样做的(附案例)

  来源:环保水圈 | 发布时间:2020-05-19

  北斗智库环保管家网讯:英国是民营化水工业非常成功的所在地,目前总共有17892个污水处理厂和社区化粪池,拥有35万公里的下水道,排水服务已经覆盖了整个国家的99%。每年污水处理工程公司大约能创造130亿人民币的收入。
 
  英国的污水处理全部实现了二级处理,基本上污泥全部都能得到消化或更高级利用。
 
  本文将从英国水处理管理体系、污水厂处理技术与工艺和水资源数字化应用三个方面详细解读英国水处理运营和管理技术,看看有哪些方面是国内污水处理厂能够借鉴的。
 
  01

  水处理管理体系(2个机构和4个特点)
 
  首先,支持英国水行业的是一套完整的监管系统和法律框架(环境保护法、水业法、水资源法、水法、水法与水业法等和欧盟颁布的一些法律)。
 
  法律方面就不细说了,概括下来就是说,英国的污水排放非常严格,如果违反了相关规定,法院可处以两年以下徒刑和两万磅(约18万人民币)以上的罚款,并承担相应的民事责任。
 
  两个非政府监管机构
 
  目前,英国已经实现水务公司完全市场化,全国共有20个水务公司,在英国环保局和水务监管局的管理和监督下运行。
 
  1. 英国环保局(EA)
 
  英国的企业想要排放污水必须先向英国环境局申请污水排放许可(与中国排污许可证制度类似)。
 
  英国环保局是非常庞大的机构,但却是一个非政府部门公共机构。它拥有绝对的权威,有超过10000名员工,分7个地区和26个分支。它负责发放和管理100000个排放许可,49000个取水许可,7500个固体废物管理许可,1600个工业生产工艺许可,每年回复超过60000次规划咨询。
 
  办了许可证之后,污水排放是要收费的,当地的水务公司会安装一个类似水表一样的东西去记录。收费的标准根据流量,PH值,BOD和COD,和固体悬浮物SS制定,还会根据污水处理系统的情况对油脂,重金属成分进行限制。
 
  2. 英国水务监管局(OFWAT)
 
  英国水行业另一个大型机构就是英国水务监管局,它拥有200名员工,多为律师和经济学家。
 
  水务监管局通过保证水务公司履行法定职能,保持水务公司良好的财务状况,监管给水和排水基础设施可持续且具有应变能力来保护消费者利益。
 
  它需要审查水务公司年报,评估绩效,决定奖罚,审查和批准水务公司五年计划,并确定水费。同时,它还需对水行业开展经济和法律分析,制订长期规划。
 
  废水管理体系的四个特点
 
  除了上述的两个监管机构,英国废水管理体系还有以下四个特点:
 
  1. 以流域为基础进行管理
 
  英国水资源管理实行由环保局推行的流域取水管理战略。环保局下设8个派出分支机构(类似于我国流域机构),但在水资源管理手段上(包括政策法规和经济手段)强于我国的流域机构。
 
  2. 以私有企业为主体
 
  英国水务公司从水务监管局获得水权,把水作为资产来经营,通过提供水商品服务(供水、污水处理等)盈利,并在金融和资本市场融资,获得自身发展。
 
  3. 监管机构管理资金充裕、来源稳定
 
  英国环保局每年约12亿资金开支,其中65%来自政府,35%来自收费(取水、排污及环保收费等)。
 
  英国水务监管局每年约2500万资金开支,全部来自水务公司。
 
  4. 公民参与水管理机制完善
 
  英国水务监管局下设消费者委员会,它由地方行政人员和一般民众代表组成,对水务公司提供的服务进行监督,参与水务管理。当纠纷无法协调解决时,会移交水务监管局处理。
 
  02

  英国污水厂处理技术与工艺(废水和污泥处理技术)
 
  英国的污水处理厂以中小型为主,大多采用活性污泥工艺,在废水、污泥处理和水资源数字化应用方面拥有先进的技术,下面将结合实际案例给大家介绍。
 
  废水处理技术

  1.HYBACS?二级处理工艺案例
 
  位于巴林的水污染控制中心(WPCC)的现有活性污泥处理厂的设计日处理流量为20万立方米/天。然而,由于巴林的持续快速增长,流入工厂的流量超过了30万立方米/天。
 
  由于工厂负荷过重,经处理的污水经常受到氨和污泥固体的污染,而这些固体会随污水流入海湾,破坏海湾的美观和生态,并发出难闻的气味。
 
  英国蓝水生物开发的一种基于HYBACS?二级处理工艺帮助提高了巴林的活性污泥厂的效率。
 
  项目现场SMART?装置
 
  该工艺使用该公司的独特的附着生长反应器(SMART?装置),能够刺激紧密附着的生物质产生酶,从而加速废水中物质的水解。水解后的物料在活性污泥阶段更容易氧化,减少了现有工厂的负荷,提高了工厂处理水的质量。
 
  通过升级HYBACS?,该工厂的产能提高了150%,从而减轻了过载问题,而无需新建工程。它还大大提高了处理后水的质量,该工艺的出水符合欧洲最严格的营养去除标准,显着改善了图布利湾地区的环境和生态。
 
  2.MBBR工艺处理案例
 
  饮料工业中废水的处理通常必须处理不稳定的水流。南美饮料生产商Refres Now SA每天生产十多种产品,总产量超过350万升。
 
  为了使废水达到法定限值并排放到附近的河流中,污水处理厂需要处理每小时80立方米,最大COD浓度为7.000毫克每升的废水。
 
  MBBR工艺流程图
 
  工厂选用MBBR工艺,原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体,提高反应器中的生物量及生物种类,从而提高反应器的处理效率。
 
  饮料行业中用于处理废水的另一种选择是Trickle-Flow-Reactor(TFR)技术。其原理是使用非常轻的小颗粒载体材料,该材料在几天之内即可被适应其各自条件的高活性混合菌群所覆盖。
 
  它们需要的空间很小,并且非常节能。由于其高活性生物质,TFR工艺在前10天内达到其所需降解能力的90%以上。该工艺适合处理少量废水。
 
  TFR装置
 
  3.Mecana布式过滤
 
  Mecana布式过滤器是一种三级处理装置,能够高效去除TSS、磷和微污染物,且功耗超低,即使在反冲洗时也能过滤全流量
 
  该过滤器由一系列直径只有几微米的非常细的纤维组成,这些纤维被织入深度不足10毫米的滤布中。
 
  Mecana装置剖面图
 
  当水流经滤布进入过滤段时,水中的悬浮物被除去,固体留在滤布上。过滤后的水通过中央轴、上升竖井和溢流堰流出装置。随着固体颗粒在滤布上的堆积,过滤单元上的液压阻力增大,从而使滤槽内的水位升高。
 
  当滤池内水位达到与滤液水位相差25 cm的水位时,开始进行滤池清洗。在较低的过滤器负荷,过滤器清洗将启动时间控制(一般每2小时)。圆盘过滤器缓慢旋转(1 - 2转/分钟),固体通过吸力装置移除。
 
  同样,在定时器控制下,通过污泥泵将沉淀在过滤池中的污泥抽回到前面的处理阶段(例如初沉池)。(正常设置:每2小时30秒)
 
  4.Actiflo超高速沉淀器
 
  Actiflo工艺是一种加载絮凝和斜板沉淀的结合系统,适用于给水处理和排水三级悬浮物去除。
 
  它利用微砂作为絮凝体,产生的砂压载絮凝体显示出快速沉降特性,这使得澄清器具有较高的升速和较短的停留时间。因此,该系统的占地面积比同等容量的传统澄清系统小5到20倍。
 
  此外,由于Actiflo具有非常短的水力停留时间和几分钟之内的快速处理能力,因此,它可以轻松应对快速的原水负荷和流量波动,适合处理难以处理的水源。
 
  Actiflo工艺流程图
 
  Actiflo工艺示意图
 
  污泥处理处置技术
 
  相对于其他欧洲发达国家,英国污泥处理起步相对较晚。在20世纪80年初期,英国污泥的主要处置方式是海洋倾倒和填埋。但是自20世纪90年代以来,英国在污泥管理方面做了大量工作,污泥处理技术已有很大发展。
 
  1992-2010 英国污泥再用和弃置量
 
  1992年英国污泥产量约为99.77万吨(干重,下同),2008年污泥产量提高至153.08万吨.。1992年英国污泥处置方式包括排入地表水、土地利用、焚烧、填埋等,进人21世纪,土地利用和焚烧逐渐成为主要的污泥处置方式。
 
  目前,英国污泥处理处置典型技术包括厌氧消化、深度脱水、土地利用、焚烧等。其中以“厌氧消化+脱水+土地利用”为主,厌氧消化产生的沼气通过热电联产技术发电,或者提纯压缩后并入居民燃气管网,有效实现能源回收。超过75%的污泥现在都是这样处理的。
 
  对污泥进行处理的过程中通常会产生污泥液,由于不适合直接排放到水道中,因此需要对污泥液进行处理。如果污泥处理中心与污水处理厂位于同一地点,则污水处理厂可提供液体处理。然而,在某些情况下,污泥处理中心会选择安装特别的液体处理设施,以处理全部或部分的液体,以减轻污水处理厂的负荷。
 
  03

  水资源数字化应用
 
  水资源数字化这一名词可能比较抽象,具体包括以下四个方面的应用:
 
  水资源规划—模拟资源系统的行为,最大程度地提高产量,保护供应并最小化成本。
 
  水网调度–使用实时信息,优化能源消耗率,对水库概况和相关的泵的运行进行预测,将运营成本降至最低。
 
  水和废水网络控制–提供控制室功能,以使用实时信息优化网络性能。
 
  资本和运营计划–确定最佳的组合投资和运营策略,以确定可维护性和成本目标。
 
  自英国开发数字化公用事业后,适用市场的智能水渗透率将从2010年的9%增长到2020年的29%,这给企业带来了更多的机会。
 
  智能管道监控
 
  管道维护和更换是昂贵的,所以智能管道提供了一个可行的低成本的替代方案。
 
  PODDS(谢菲尔德大学,配电系统预测)通过建模系统模拟了长时间的生物膜在管道表面的再生情况。在智能网络中,该程序还可以管理与当前预测管道相关的水流。
 
  在威塞克斯和诺森伯兰水公司的实际应用中发现,在某些情况下,智能管道可以管理更换、擦洗、冲洗或喷射操作,从而将假定成本降低了28-98%。
 
  优化水压,降低抽水成本
 
  水网络内的压力越大,系统中的漏洞将会把更多的水从管道中被挤出,从而造成由压力导致的管道寿命降低。
 
  压力管理可以通过确保配电系统内的压力不超过实时最佳水平来减少泄漏。
 
  i2O sonet 在英国和马来西亚已经实现了泄漏减少26-36%和水管爆裂率降低40-48%。优化水压还可以降低抽水成本。
 
  减少泄漏和爆裂
 
  在北美、英国和欧洲,Syrinixs pipeminter正在帮助公用事业公司减少其供应网络的泄漏和爆裂,并对其废水网络的故障做出更快的反应。
 
  通过以每秒超过100个样品的速度持续监测管道,Syrinixs帮助公用事业公司识别由泵、阀门和主要用户引起的压力波动的来源。
 
  通过与包括旧金山地区的安格利安水务、泰晤士水务和东湾市政设施区在内的组织合作,Syrinixs为公用事业公司提供以数据为导向的对其活动的洞察,使其能够从对泄漏和爆裂的反应迅速转变为积极减少其原因并延长管道寿命。
 
  PYTERRA 和 IMGEOSPATIAL
 
  PyTerra (英国概念化有限公司)正在开发智能风险水管理系统,通过内部优化系统将水风险数据集成到一个基于GIS、卫星图像、大数据和水文模型的公共平台上。当新数据可用时,将更新输出。
 
  PyTerra通过开放数据的基本层提供了一个单一的、统一的事件视图。商业用户可以使用高级数据工具,他们可以选择特定的数据输出。
 
  IMGeospatial开发了一个自更新的数字地形模型(数据地图),使用来自卫星、地图和规划应用程序的数据创建洪水危险地图、优化、泄漏和水部门的其他警报。
 
  IMGeospatial正在与欧洲航天局、世界银行、盎格鲁水公司和亲和水公司合作,展示这种全自动系统如何改善水行业客户的体验。
 
  监测下水道溢流量探测器
 
  Detectronic超声波流量排污仪系统集成了降雨和下水道水位数据,并与外部天气、下水道资产和历史数据混合。
 
  它的设计目的是接受来自其他监视器的旧数据,以提供历史基准数据。使用该系统的试验发现,每100个监测仪中有31个预测得到证实,而每100个监测仪中有4-11个监测到污染事件。
 
  160项防止污染或洪水的干预措施为他们的客户节省了500万美元的潜在罚款,以及声誉损失和事后补救工作,而不是22.5万美元的投资。
 
  智能废水计量动态流动技术
 
  由Dynamic flow Technologies有限公司开发的微波生活污水流量监测仪正由威塞克斯水务公司试用,以消除与实际污水计量技术相关的障碍。
 
  污水监测仪
 
  04

  英国废水治理的4点启示
 
  在本文的最后一部分,我想和各位水友谈谈我国中小型污水处理厂的现状以及我们能从英国治理废水的经验中得到哪些启示。
 
  我国中小型污水厂发展的3个趋势
 
  随着我国城镇污水处理厂水量的持续增长和相关环境标准的日趋严格,我国中小型污水厂呈现三大发展态势。
 
  1. 数量和规模剧增
 
  2019年,全国共有10113个污水处理厂核发了排污许可证,其中 9873座污水处理厂公布了污染物排放总量或排放浓度的限制信息。从数量按规模分布来看,1-5 万吨/日污水处理厂占比最多,达3147座,占比34.2%;5000-10000 吨/日共 989座,占比 10.7%;1000-5000 吨/日共 2,282座,占比 24.8%;1000 吨/日以下共1602座占比 17.4%。
 
  2. 投资主体和融资渠道多元化
 
  污水处理厂的建设已由过去的政府独家包揽,变为财政投入、国家贷款和专款、国外贷款、民营资本参股、社会集资等多种形式。
 
  3. 新技术和新工艺不断得到推广
 
  AB法、A/0工艺、A/A/O工艺、CASS法、氧化沟法、稳定塘法等得到了广泛应用。
 
  我国中小型污水厂存在的5个问题

  1. 污水厂运行质量不高
 
  我国已投产运行的污水处理厂中,超过一半的平均负荷率低于70%。有的污水处理厂虽然正常运行,但出水水质不能稳定达标排放。
 
  2. 工艺技术路线可行性得不到保证
 
  一些中小型污水处理厂在投资建设之前,对进水的水量和水质缺少充分的调查。同时,选取的工艺、各项参数及、设备仪器等又没有经过专家反复的科学论证。所以导致工艺技术路线的可行性不强。
 
  3. 污水厂运营不顺
 
  我国大多数污水处理厂属于市政公用行业,是事业单位但不具有监管职能,是企业又不具有对成本和收益的控制权。这导致污水处理厂的日常管理和运作困难,也抑制了污水处理厂的发展活力。
 
  4. 二次污染严重
 
  污水处理厂普遍面临产泥量大的问题,如果不能妥善处置污泥,容易造成二次污染。国内的中小型污水处理厂的资金和技术力量有限,目前一般采用外运填埋等方式进行处置。
 
  但在全国所有的城市污水处理厂中,对污泥进行了浓缩、消化稳定和干化处理的还不到30%,真正进行了无害化、资源化处理的就更少。
 
  同时,污水处理厂的进水池、曝气池及污泥处理系统都会产生不同程度的恶臭,容易对周边环境产生污染,甚至影响周围居民的正常生活。
 
  5. 各地污水厂建设进展不一
 
  城市污水处理设施投资大、运行费用高,经济效益不明显,因而受经济水平影响尤其突出。
 
  目前,我国污水处理厂虽然已具一定的规模和数量,但绝大多数都集中在大城市和一些经济发达的中小城市,在经济欠发达的地区有的还属空白。
 
  英国治理经验的4点启示
 
  英国的污水厂以民营中小型污水厂为主,排水服务几乎覆盖了整个国家。并且,英国的污水处理已经全部实现了二级处理,基本上污泥全部都能得到消化或更高级利用。
 
  因此,英国在废水治理领域的先进理念和成功经验可为解决我国废水困境提供以下启示。
 
  1. 加快建设中小型城市污水处理厂,提高污水处理覆盖率
 
  所以,一些污水处理设施建设相对滞后的地区,必须加快建设。
 
  建设资金是制约污水处理厂发展的主要因素,破解这个难题的唯一办法,就是坚持走市场化发展道路。利用集资、合资、融资、BOT、TOT等多种方式,调动社会一切力量,投资中小型污水处理厂及污水管网等配套设施的建设。
 
  2. 建立良好的行业合作和管理机制,提升污水处理厂效益
 
  针对市场经济发展的新形势和污水处理厂现行运营管理体制中存在的诸多问题,通过改制,使现有的国有污水处理厂以股份制企业或有限责任公司的形式,按市场经济的管理理念和模式进行经营,实行独立核算、自负赢亏、依法纳税、自我发展。
 
  此外,还应建立良好的行业合作机制。例如厌氧消化产生的沼气发电需要和电力公司协调,沼气提纯后并入天然气网需要和燃气公司协商,污泥土地利用需要和农业、林业等部门协商。
 
  在英国目前的运行体制下,不同部门之间的沟通比较顺畅,相关利益方立足于解决问题的基础上,秉持各自利益进行谈判和协商,达成一致后共同实施,所产生费用最终由消费者通过水资源费、排污费等方式承担。
 
  而我国在污水过程中,相关利益方的协调机制不是很顺畅。建立健全行业合作机制,有效协调水务、环卫、电力、燃气、交通、建材等部门之间的利益,对国内中小型污水厂具有重要意义。
 
  3. 重视宣传教育,提高公民环保和纳污付费意识
 
  在英国的污水处理厂、污泥处理中心等市政设施中,均设有科普宣教中心,定期对所服务范围的中小学生和市民进行宣传教育。
 
  通过宣传教育,使得公众对环境问题给予理解和重视,积极缴纳排污费等相关费用,形成良性循环,值得我国污水处理厂和污泥处理中心借鉴。
 
  4. 提升创新,加快设备国产化
 
  我国目前污水处理模式仍然较为粗放,为实现可持续发展,需要加大科技创新力度。
 
  相关科研院所和专业生产企业要针对我国中小型污水处理厂的发展现状,进行科技创新。研究出污水处理新方法和应用新技术,加快研制国产的设备和仪表,解决污水处理厂投资大、费用高和运行质量低的问题。
 
  同时,国际污水处理行业目前提出NEWs理念:

 
  表示可持续理念下的污水处理厂是营养物、能源和再生水三位一体的生产工厂。
 
  这意味着探索污水、污泥综合利用新途径,是未来中国污水处理厂面临的一大挑战。不过从另一个角度看,这也意味着中国环保产业具有很大的发展和增长的空间。

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关键词: 污水处理   环保技术   环保管家  

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