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看完瑞士这座最大规模污水厂,100%的污水处理流程都懂了!

2020-03-25信息来源 : 环保水圈 零COD

提到瑞士,大家一般会联想到什么呢?雪山,钟表,奶酪或者是瑞士军刀?

在瑞士这片面积仅仅4.1万平方公里土地上,星罗棋布的盘踞着山川、河流、湖泊和森林,它享有着“世界花园”的美誉,被称为世界上最干净的国家。(由耶鲁大学等单位发布的《2018年全球环境绩效指数(EPI)报告》,瑞士以87.42的EPI位居世界第一。)

所以,今天我将给大家介绍瑞士最大的污水厂:Werdhoelzli(韦德霍兹利)污水处理厂,看看它是如何为瑞士环境做出贡献的?

p.s.韦德霍兹利是全球最大的去除微污染物污水处理厂,拥有独特的臭氧去除微生物和污泥热处理技术。

污水厂全貌

01、工厂概况

韦德霍兹利污水处理厂由苏黎世ERZ(Entsorgung+Recycling)运营,处理周围6个社区的生活污水以及工业废水,服务约47万居民。

厂区坐落于瑞士第一大城市苏黎世的西北部,临近利马特河和苏黎世湖。水厂每天的处理量约为15万至50万吨,年处理量大约为8000万吨。处理后的水排入利马特河,流入苏黎世湖(处理后的水可直接饮用)。

剩余污泥和其他残留物将进入垃圾发电站,经筛选和焚烧后可转化为生态电力。

工厂历史(160年扩建了3次)

工厂的建成(始于一场传染病)

韦德霍兹利的历史要从19世纪中叶说起。

19世纪中期的苏黎世

当时苏黎世居民发生大规模的伤寒传染现象,人们认为随意排放污水是伤寒病菌的主要传染途径。

于是在1860年,苏黎世建立了韦德霍兹利污水处理厂。

第一次扩建(处理规模较小)

然而,第一座污水处理厂并不能解决污水对环境的影响,很多污水仍然被排到苏黎世河中。

在1923年,苏黎世政府引进了一套当时最先进的综合污水处理系统(耗资约400万瑞士法郎),能将污水和固态污物分离。

第二次扩建(工业革命)

随着第二次工业革命带来的经济高速发展,大量工业废水被排放到河里,水体变得浑浊发臭,直接影响到苏黎世人的饮用水源。

在1964-1969年,苏黎世政府对韦德霍兹利进行了第二次扩建(耗资约6000万瑞士法郎)。

这次改建增加了污水的生物净化过程,同时在污泥消化设施中添加了一个污泥脱水厂。

第三次扩建至今(引入现代化设备)

到了1985年,韦德霍兹利经过第三次扩建后,变为了一个由电脑控制,包括机械、生物、化学、渗透四个处理过程(耗资约3亿瑞士法郎)的工厂。

这个污水处理厂成为了欧洲现代化程度最高的污水处理厂之一。

之后,虽然没有大规模的扩建,韦德霍兹利仍在积极引进最先进的污水处理技术。

2012年,苏黎世通过国际招标建造一座新的污泥处理厂(于2015年建成)。

污泥处理厂

Outotec污泥焚化设备

2016年,苏黎世耗资5,000万瑞士法郎购买了八台臭氧系统以作进一步的生物处理。

臭氧处理设备

02、工艺流程(“五阶段”深度处理)

韦德霍兹利污水厂设施图

废水从进入韦德霍兹利污水处理厂中将经过五个阶段的深度处理过程:机械,生物,化学,臭氧氧化和过滤。

机械处理阶段

预处理厂房(带有粗沙坑和格栅)

机械处理过程包括预处理和沉淀池。

预处理过程主要是为了去除废水中的不溶性污染物。一些体积较大的污染物例如纺织品,纸张和木材会被格栅拦住;石头,金属块会沉淀在沙坑底部。

去除大颗粒污染物后的废水会流入沉淀池中,其中不溶性污染物(例如食物残渣和粪便)会沉淀并形成污泥。同时,通过不断吹入空气,油脂和油也会浮在水面上而被刮去。

生物处理阶段

生物滤池

在这里,微生物(活性污泥)可以进一步净化废水。微生物分解了大多数有机溶解的污染物。

通过切换水箱,实现好氧和厌氧阶段切换,将铵盐转化成硝酸盐,然后将其转化为气态氮。

化学处理阶段

化学滤池

该过程与生物清洁同时进行。主要目的是为了去除废水中来自洗涤剂,清洁剂和食物的磷酸盐。

因此,将铁盐添加到废水中,形成的不溶性化合物会与活性污泥絮凝沉淀到澄清池底部,通过刮臂回流至生物滤池中。

多余的污泥与来自机械处理过程产生的污泥一起送至污泥消化系统。

臭氧氧化阶段

臭氧发生器

该系统在2016年才引入,为韦德霍兹利污水厂提供臭氧(该系统每小时能够产生153千克臭氧,以处理每秒6500升的流量)。

装置原理是使用人造闪电从氧气中产生臭氧。氧气的主要来源是周围的空气,通过真空变压吸附将其分解为氧气和氮气。

废水中的气态臭氧会分解微量污染物,例如药物残留,农药或激素。(该技术目前能够去除废水中80%的微量污染物同时不会产生有害的氯代副产物。)

过滤阶段

过滤器

这里是清洁废水的最后一步,用细砂过滤器过滤细小的污泥和悬浮物

过滤器会定期进行空气和水的反冲洗。产生的污泥被泵送回机械处理阶段。

根据水质,可以再次添加硫酸铁进一步降低磷酸盐含量。

最后,净化后的水会通过三个入口流入利马特河。

03、污泥处理(二级消化+焚烧)

在韦德霍兹利,污水处理过程中产生的污泥会先进行消化处理,然后送入污泥焚烧厂,具体过程如下:

一级消化过程

一级消化池

从初沉池流出的污泥经过浓缩后进入一级消化装置。在这里,不断进入的污水和循环泵确保污泥不断混合发酵。

新鲜的污泥通过热交换器加热至约38°C,微生物发酵大概三周的时间,分解有机物质并产生甲烷气体,二氧化碳和水。

二级消化过程

二级消化池

二级消化池主要是为了分解的有机物质的其余发酵服务。在这里,污泥继续变稠却不再混合。

消化后的消化水与污泥浓缩液一起进入污泥脱水装置。加入絮凝剂并用离心机将液体消化污泥脱水(水分含量从97%下降到70%)。

过程中产生的浓缩污泥(占干物质的30%)通过螺旋输送机被送入污泥回收厂并在那里进行回收。而消化水会在脱氮后回流至生物滤池。

污泥回收厂

韦德霍兹利的污泥回收厂是瑞士最大的热污泥处理设施,能够回收处理来自周围70多家污水处理厂的污泥,每年达10万吨(对应的干物质含量约为3万吨/年)。

工厂本身包括一个污泥接收大厅,一个流化床燃烧工厂,和一个烟气净化系统。

污泥焚烧流程图

脱水后的污泥经混合后运送到干燥器。经过蒸汽部分干燥后,污泥被送入Outotec流化床(FB)焚烧炉。

流化床焚烧炉示意图

从干燥器中蒸发出来的水在一个蒸汽冷凝装置中冷凝,回收的热量用于苏黎世市区供暖。

热电联设备图

焚化炉的热烟气用于与热电厂联合产生电力以及预干燥污泥。而冷却下来的烟气则进入静电除尘器,99%以上的灰可以在这里被分离出来。

除尘后,利用喷雾干燥系统、吸附反应器、袋式除尘器等装置对烟气进行净化。

整个污泥处置过程可将污泥处置成本降低近50%。

污泥焚烧装置相关参数

04、总结

总的来说,虽然瑞士在抗疫过程中态度有些消极,但在污水处理方面还是秉持着严谨和积极的态度的。

每年,韦德霍兹利污水厂的工作人员都要持续监测1000公里长的污水渠网络,他们会利用地下摄像机检查结构情况,24小时提供疏通下水道服务。

仅下水管道的维护费用,苏黎世每年就要投资4000多万瑞士法郎(约3亿人民币)。

当然,韦德霍兹利污水厂是非营利单位,过程中产生的利润会用来研究和改进技术设备。

10年前,苏黎世曾向伦敦取经,尝试把污水处理厂私有化,但“结果是灾难性的”。若要尽心尽力地保障1000多公里的下水道网络,只有非营利部门才能做到。

由此可见,我国大型污水处理厂所追求的并不全是技术上的先进,更应该关注设备的运行和维稳技术。

国外大型污水厂始终把“零二次污染物排放”的理念放在首位,尽可能挖掘处理过程中废物的利用价值。

污水处理说到底还是一件需要长期投入的产业,“挣快钱”的想法并不适合做环保,着眼长远才是正确的心态!