大型污水厂节能减排技术研究与综合示范
“节能减排”是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，污水处理厂是实现节能减排的主要承担者。
污水处理厂既可去除有机污染物，又可去除氮、磷等营养物质。“十一五”末，全国城镇污水集中处理能力达到10000万m3/ d左右， 处理量达到300亿m3 /年左右，污染物（COD）年消减量 600 万t以上。
污水处理是高能耗行业，能耗为0.15~0.28kW·h/m3污水。如按每立方米污水节省0.01kW·h 计，全国每年可节省能耗1亿多元。
研究背景
白龙港污水处理厂是上海市完成节能减排目标的主战场，白龙港污水处理厂属特大型城市污水处理厂，近期设计规模为200 万m3/d，远期达到342万m3/d，处理量占上海市城市污水总产生量的1/2左右。白龙港污水处理厂年能耗近1亿kW·h，年COD消减量达13.5万t左右。
做好白龙港污水厂的节能减排工作，对实现上海市节能减排目标具有重要支撑作用中国污水处理厂的处理设施不如发达国家完备，但能耗却高于发达国家。城市污水处理厂电耗约占总能耗的60％～90％。在所有电耗中， 污水生物处理占50％～ 70％ ，污水提升和污泥处理分别占10％ ～20 ％ 和 10％～25％。
污水处理厂主要节能减排途径节能主要选用节能设备、运行控制（控制曝气量、优化运行参数）、采用节能新工艺（反硝化除磷、厌氧氨氧化、短程硝化反硝化）几种途径。减排主要选用提高出水标准（如白龙港污水厂出水从二级标准提高到一级B 标准，年COD减排量将增加3万t 左右）的途径。
采用的主要关键技术，节能技术有水力高效分配与混合节能技术；同步节能减排技术有多模式A/A/O工艺高效低耗运行技术和复合式高效脱氮除磷工艺；减排技术有安全运行技术和污泥厌氧消化强化技术。
节能技术
1、稳定分流技术
折线堰修改：局部拆除折线堰，减小堰前堰后水位差，充分利用折线堰后空间的过流能力，提高总配水渠的利用率，以降低总配水渠最高水位。
2、均匀配水技术
（1）A配水渠总流量大于B 配水渠总流量，但是差异很小；二沉池段各单池进流量差异较小，均不超过单池设计平均进流量的5％。
（ 2）配水渠内水流水面平稳。配水渠通过配水孔配水水头损失很小，进水渠和配水渠进、配水总水头损失最大值为0.058m （最大流量工况），小于原设计方案水头控制的要求。
3、水力混合技术
（1）第一汇流井前方下层箱涵高度采用1.65m，后方下层箱涵高度采用1.1m，变截面处采用1： 4斜坡过渡的方案，下层箱涵两孔出流较为均匀，水流经两孔分配后能够均匀进入两侧汇流井。
（ 2）将两侧汇流井底部下层箱涵出水孔设计为多个小孔，可以充分利用下层箱涵的富余水头，能够有效提高两种不同水质水流的水力混合效果。
4、同步节能减排技术
1）多模式A/A/O工艺高效低耗运行技术阶段研究结果
（ 1）白龙港污水厂进水具有良好的可生化性，易于微生物利用，但碳源含量不足，未达到同时脱氮除磷的最优碳源含量；
（ 2）对于倒置A/A/O工艺而言，适宜混合液回流比范围为 1.0~2.0，水温较高时好氧池DO 应不超过~ L，厌氧池进水量宜为工艺总进水量的30%；
（3）白龙港污水厂生化工艺进水规模达200万m3/d时，夏秋季节倒置A/A/O工艺出水一级 A达标率可保持95%以上；
（4）采用A/A/O工艺时， 1.5倍混合液回流比即可满足工艺需要；
（ 5 ） 冬季低温环境条件下，进水规模为80万m3 /d时，出水一级B达标率可保持90%以上，进一步提高进水规模，出水可满足二级标准。
2、复合式高效脱氮除磷工艺
复合活性污泥工艺对氨氮的去除能力明显优于单一活性污泥工艺。复合活性污泥工艺对TN 的去除能力明显优于单一活性污泥工艺。
5、减排技术
（1）安全运行技术
目的：为污水处理厂可能受到的冲击威胁建立应急预案。冲击： 低C/ N比、低溶解氧、pH突变等。
冲击过程：调整进水氨氮浓度约100 mg/L左右，保持系统进水中C/N比为2.0，持续冲击48 h 后，考察冲击效应。
冲击结果：
（1）出水COD从50mg/L增加至150mg/L。
（2）出水氨氮从1mg/L增加至50mg/L。
（3）出水总磷从0.9mg/L增加至1.7mg/L。
（ 4 ） 出水正磷酸盐从 0.75mg/L增加至1.5mg/L。
冲击后， 污泥沉降性能变差，SVI从80上升至150，SV从 24%上升至45%。
污泥生物活性降低了5%~ 90%。
调控措施： 提高污泥回流比。
选择原因：① 增加污泥回流比r可提高混合液中MLSS的含量，降低系统的有机N负荷，减少过高N负荷对系统产生的不利影响。② 增大污泥回流比可以人为缩短活性污泥微生物在沉淀池中停留时间，降低沉淀池中缺氧和无营养的环境条件对活性污泥微生物的抑制作用， 使更多的活性污泥微生物循环在曝气池中， 利用曝气池中充足的溶解氧和丰富的营养物质帮助微生物恢复活性。
调控措施： 污泥回流比从 50%提高到100%。
调控结果： 从出水COD、氨氮、总磷、正磷酸盐等指标来看，人工调控措施使系统恢复至正常所需时间明显少于自然修复。
5.2污泥厌氧消化强化技术
化学预处理、生物预处理和物理预处理可破坏污泥絮体结构和细胞壁,溶出胞内物质,提高污泥中溶解性有机物质含量。厌氧消化可加速水解过程，最终提高厌氧消化效率。超声波可迅速释放胞内物质。碱可促进固体碎屑水解。
利用超声波为强化预处理手段，研究污泥破解情况与破解后产生有机物的性质和成分，并分析减量化程度。强化预处理手段与厌氧消化相结合对污泥中重金属的控制，稳定和降低污泥中重金属的毒害作用，对污泥进行无害化和稳定化研究。强化预处理手段与厌氧消化相结合对污泥产酸产沼气研究，最大程度回收沼气等清洁能源，强化污泥资源化利用。
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