世界杯上演精彩“英國內戰”，英國的污水處理廠也值得觀摩一下

卡塔爾世界杯已經風風火火地舉辦十幾天了，如球迷們所見，卡塔爾在當一種很新的東道主，創下了世界杯史上多個“首次”記錄。

 

史上最豪舉辦國；首次出現女裁判；首次在賽場中采用半自動越位系統；史上第一支小組賽三場都輸、積零分的東道主球隊……

 

卡塔爾除了懂如何拿第一，還是懂分組的。

 

德國日本二戰時的倒霉兄弟，成球場上的火藥對手；冤家狹路相逢，伊朗死磕美國；英格蘭遇威爾士，上演“英國內戰”。

 

只能說卡塔爾把收視率拿捏得死死的。

 

言歸正傳，看過了世界杯上演的精彩“英國內戰”后，讓我們也觀摩一下英國的污水處理廠及對我國污水治理有哪些啟示。

 

01

歐洲最大的污水處理廠之一Beckton

每年實現節能50%

 

英國是資本主義國家中發跡最早的國家，發明了蒸汽機并得到廣泛的應用，現代工業顯赫一時，污染也成了泰晤士河的一大社會問題。

 

1856年，倫敦成了“奇臭年”，泰晤士河的臭氣使河岸上議會大廈內的議員們無法開會。

 

1878年，英國“愛麗思公子”號游船沉沒，死亡的640人中，大部分受到了污水的毒害。

 

為了解決這些問題，英國很早就開始了污染治理工作，沿泰晤士河興建了兩座大型污水處理工廠。

 

其中的貝克登（Beckton）污水處理廠甚至是當時歐洲最大的污水處理廠。

 

目前該污水處理廠依舊在運行處理400多萬人產生的廢水，通過風力渦輪機、沼氣發電和其他措施，該地區已經產生了超過50%的能源。

 

然而，該廠每年的電費成本高達900多萬英鎊。于是，英國泰晤士水務對貝克登污水處理廠進行了評估，以尋找潛在的節能措施。

 

發現在第四活性污泥廠(ASP4)中較新的曝氣管道具有最佳的節能潛力。通過將ASP4活性污泥廠的溶解氧(DO)監測儀的數量增加一倍，并提高向儲罐中泵入空氣的鼓風機的效率，來實現節能。

 

持續測量溶解氧確保最佳的工作效率，再加上高效的風機控制，通過減少空氣消耗能達到節能的目的。

 

這種實時控制設備，不斷監控和調整過程，確保它使用最少的能源，在最佳條件下運行。

 

在調整前，管道上的空氣控制閥失靈會導致過曝和曝氣不足，不但會引起流程合規性問題，而且過曝會浪費能源，還會將更多的泡沫帶到表面，使得泡沫被留在表面并且擴散。

 

這些閥門被更換為偏心旋塞控制閥，這樣更適合環境且使用壽命更長。

 

貝克登的團隊還通過熱水解過程最大化發電來節省資金，并替換第三個活性污泥廠的所有15,000個圓頂擴散器。

  

02

Newton Aycliffe污水處理廠

 

英國Newton Aycliffe地區的污水處理廠包括預處理、一級處理、二級處理和三級處理。

 

圖：污水處理廠處理流程圖

 

預處理

格柵和沉砂池被應用在預處理中，通過使用格柵移除污水中的碎布和一些大粒徑的固體例如塑料與金屬。

圖：格柵設計概圖

 

曝氣沉砂池有著恒定的移除效率, 可以提升下流水處理構筑物的性能、允許添加化學藥品試劑并且可以放置在曝氣池之前。

 

圖：曝氣沉砂池設計概圖

 

一級處理

在初沉池中，加入陰離子聚合物與鋁和鐵鹽進行結合，以提升沉降效率。

 

聚合電解質的效率也是很重要的，微粒的pH、密度、尺寸大小和電荷都可以影響聚合電解質的效率。pH最優范圍是6.4到7。

圖：初沉池設計概圖

 

二級處理

對比其他水處理單元，活性污泥單元（曝氣池）對降解合成有機材料有著更高的效率，并且該建造工程較容易與較低花費開銷。

 

間歇曝氣過程被用于在活性污泥單元（曝氣池），此過程可以提高移除營養物質的效率。

 

因此，整個污水處理系統中沒有額外的移除營養物質的水處理構筑物。

 

 

圖：活性污泥單元（曝氣池）設計概圖

 

二沉池目的是分離流入的活性污泥并且促進沉降的固體回流到活性污泥單元中。分為兩種：平流式二沉池和圓形輻流式二沉池。

 

前者有較長的水力停留時間和較低的效率。后者有著較短的沉降污泥停留時間和較好的動力沉降效果口旳。

 

圖：二沉池設計概圖

 

三級處理

紫外線輻射消毒殺菌（UV處理方法），目的是減少污水中致病生物體的數量。

 

氯消毒是美國大多數地區進行污水處理的方法。然而UV處理方法是英國絕大多數地區使用的。

 

對比氯消毒，UV處理方法是更有效更經濟的選擇。氯消毒會產生致癌物在出流中。

 

然而，UV處理方法是一種清潔技術，不會產生化學添加物和有毒成分在污水中。使用UV處理方法能夠在60s內殺死99.9%的大腸桿菌。

 

圖：紫外線輻射消毒殺菌（UV處理方法）設計概圖

 

 

污泥處理

Newton Aycliffe污水處理廠污泥處理方法包括污泥調理、脫水、堆肥。

 

污泥調理目的是為了促進污泥脫水和幫助釋放污泥中的自由水和毛細水。凝聚劑和絮凝被應用在污泥調理中。

 

在帶式壓濾機脫水過程中糞便大腸菌群不能再生。液化二甲醚有助于污泥中水分的抽提，污泥中仍可保留96%的熱值。

 

堆肥系統主要有三種，包括條垛式系統、通氣靜態垛式系統和發酵倉式系統。

 

需氧堆肥用于污泥處理過程中,與厭氧消化相比，需氧堆肥在降解有機物方面效果更好。污泥中重金屬含量低，養分含量高，污泥中的病菌可顯著減少。

 

03

英國廢水治理的4點啟示

 

在本文的最后一部分，小編想和各位水友談談我國污水治理能從英國治理廢水的經驗中得到哪些啟示。

 

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，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. 提升創新力度，加快設備國產化。

 

先進的技術能夠加快污水處理模式進程，強化污水處理效果。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：“Nutrient(營養物)+Energy(能源)+Water(水)+factories(工廠)”，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。

 

  水質檢測