江西婺源县污水处理厂污泥过程减量关键技术示范工程实施实施方案修改稿.docx

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江西婺源县污水处理厂污泥过程减量关键技术示范工程实施实施方案修改稿

婺源县污水处理厂

污泥过程减量关键技术示范工程实施方案

一、概述

1．项目名称

婺源县污水处理厂污泥过程减量关键技术示范工程。

2．总体思路

利用水蚯蚓和微生物的协同作用消解剩余污泥，实现城镇污水处理厂污泥过程减量。

基于生物捕食的污泥过程减量技术能从源头控制污泥产生，并且能耗低、运行费用省、无二次污染。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

对原有污水厂的改造，应尽可能不影响日常的工艺运行，实现污水处理厂污泥过程减量关键技术的应用示范。

3．预期目标

通过对婺源县污水处理厂的改造，将实现如下几个预期目标：

a）在不影响工艺效率和效能的前提下，实现污泥减量80%以上；

b）针对性的建立污泥过程减量关键技术的工艺操作及技术规范；

c）掌握以水蚯蚓原位消化为核心的工艺过程污泥减量成套技术；

d）形成具有自主知识产权的、处于国际领先水平的新一代污泥减量生物处理技术，为原位消解污泥的规模化安全应用提供技术支撑。

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4．项目背景

针对目前城镇污水处理厂污泥出路不畅，处理处置系统存在的工艺繁复、投资大、能耗高、重金属污染迁移、占用土地资源等关键共性问题，探索出一条使整个污水处理系统在保证污水处理效能的前提下,大幅减少污泥产量的工艺方法，具有重大的环境效益和经济效益。

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我公司自2006年诸暨市污水处理厂运行实践中发现水蚯蚓消化污泥现象以来，通过大量的实验室研究及不懈的探索调整污水厂实际运行，实现污泥减量81.7%。

在此基础上，公司于2008年9月开始实施浙江省重大科技专项（优先主题）社会发展项目《城镇污水处理与水蚯蚓原位消解污泥技术研究与示范工程》（2008C13018）。

经过对污水处理中UNITANK工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺的技术改造、长时间的实际运行，监测结果表明出水水质均稳定达标，污泥减量显著，高达64.5%~81.7%，分别验证了该技术对不同污水处理工艺、不同地域的适用性。

基于以上的试验研究，公司于2009年8月申报国家高技术研究发展计划（863计划）项目《城镇污水处理厂污泥过程减量关键技术开发与示范》（2009AA064301）。

深入研究水蚯蚓污泥减量的工程示范应用技术，在国家可持续发展实验区建立一批水蚯蚓污泥减量示范工程。

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二、污泥过程减量关键技术介绍

1.剩余污泥减量理论

剩余污泥减量化的理论基础主要有内源代谢、维持代谢和解偶联代谢等，通过细胞溶解、生物捕食、能量解偶联等技术来减少剩余污泥产量。

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基于微型动物捕食的污泥减量技术是根据生态学的理论，通过延长食物链或强化食物链中的微型动物包括不同种类的原生动物及后生动物的捕食作用达到减少剩余污泥产生量的目的。

其原理在于：

在微生物由低营养水平（细菌）向高营养水平（原生动物和后生动物）转化的过程中，由于维持代谢的需要和高等生命形式的其他过程的消耗，能量会有损失，使得用于合成代谢的能量减少，从而降低生物固体产量。

也就是说，食物链越长，能量损失越大，那么用来合成生物体的能量越少。

因此，通过建立微生物食物链来增加能量损失，就会减少生物固体的产量。

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2.水蚯蚓原位消解污泥技术介绍

水蚯蚓原位消解污泥技术是依据生态学原理和热力学第二定律，模拟水生生态系统，在污水处理系统中引入更高营养级后生动物--水蚯蚓（如图二），以延长污水处理系统中的食物链，促进物质循环和能量流动，构建一个人工强化的生态系统，利用水蚯蚓和微生物的协同作用原位消解污泥，实现污泥过程减量。

污水处理中常出现的水蚯蚓体色鲜红，营杂食性，主要食污泥中的有机碎片和细菌。

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图二不同种类的水蚯蚓

2.1水蚯蚓介绍

水蚯蚓是多细胞后生动物，隶属于环节动物门寡毛纲。

与单细胞微生物相比，水蚯蚓出现了组织和系统的分化，

体内已形成较完善的消化系统、

血液循环系统、链式神经系统

和生殖系统等。

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水蚯蚓感官发达，接受刺激

灵敏，能快速应对外界的不同刺激，图三水蚯蚓的消化系统

从而采取相应的生存对策，对外界环境变化的耐受性较强。

水蚯蚓种类繁多，有些种属之间差异很大，这些使其具有很强的适应性，在世界上广泛分布。

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水蚯蚓尚未形成高等的呼吸器官，其靠体表皮下毛细血管和外界水体进行气体交换而进行呼吸，氧从外界进入血液循环系统，运输到体内各个细胞，供分解代谢利用。

有些种类某个部位表皮出现特定分化，形成腮（多在尾部）。

这些有序的生命活动，使水蚯蚓具有很高的氧利用率。

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水蚯蚓的生命周期较长，一般在三四个月到一年左右。

大多数水蚯蚓为有性生殖，雌雄同体，异体受精，其在不同季节都能繁殖。

其受精后以蚓茧的形式产出，受精卵在蚓茧中发育成小蚯蚓。

蚓茧对受精卵具有保护作用，每个蚓茧内含多个受精卵。

一般情况下，一条水蚯蚓可产生几个蚓茧，一个蚓茧可能有一二十个卵，甚至更多卵，卵的孵化率也因环境而不同。

在恶劣环境下可进行无性分裂生殖，通过尾部形成芽体断裂而产生新的个体。

其生长繁殖特点使水蚯蚓群体数量不会明显的受季节干扰，有利于水蚯蚓原位消解污泥技术的稳定应用。

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水蚯蚓和陆生蚯蚓类似，它以水中和底泥中的有机碎屑颗粒、腐殖质、细菌和底栖藻类为食，促进了自然界的物质循环和能量流动，加速了自然界物质的再利用，对维持自然界生态平衡起着极其重要的作用。

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2.2水蚯蚓原位消解污泥技术原理

生态系统中生物的生长、捕食和死亡伴随物质和能量的转换，能量在生物之间每传递一次，从一个营养级流向更高的营养级时，大部分的能量就会通过生物体的生命活动而被降解成热而散失，各营养级能量逐级递减，各个营养级的能量逐级递减，利用率约1/10，当碳能量以食物的形式在生物之间传递时，相当一部分被降解，以热的形式消散，其余用于合成新的生物体组分或能源物质贮存下来。

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传统活性污泥法污水处理系统中，外界进入的有机物经活性污泥中的微生物消化分解，一部分转化为微生物的组成成分，一部分分解为小分子物质释放至外界环境中并伴随着能量的散失；微生物死亡后残体又被新的微生物吞噬分解。

引入水蚯蚓后，水蚯蚓既可以摄食一部分外界进入的有机物，同时还可以捕食微生物。

水蚯蚓对外界进入有机物的竞争摄食，可减少微生物的营养源，降低微生物的增殖量，水蚯蚓粪便和死亡后的残体又可被微生物和水蚯蚓摄食分解，三者间联系紧密。

物质和能量在各营养级传递过程中伴随着大量能量的散失，生物链的延长使这种能量的散失得到增强，加速了污水中污染物和污泥的消化分解。

剩余污泥从原来的“末端处理”转变为“源头控制”。

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图四水蚯蚓原位消解污泥技术原理图图五生物的捕食作用图

2.3水蚯蚓原位消解污泥技术研究应用

我公司对水蚯蚓原位消解污泥技术研究一直采用实验研究与工程应用相结合的方式。

自研发初期，公司就与中国科学院武汉水生生物研究所合作，开展水蚯蚓原位消解污泥的机理研究，并基于相关研究进行了工程应用。

研发至今，我公司已在水蚯蚓物种筛选、种群控制、生物载体选择、污泥减量等方面取得了明显成果。

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2.3.1水蚯蚓原位消解污泥技术的影响因素

水蚯蚓原位消解污泥技术是利用水蚯蚓和微生物的协同作用消解污泥，从源头控制污泥产生。

该技术会受到环境因子、工况条件、污泥性状和水蚯蚓自身活动等方面的影响。

研究表明，工艺的调整与优化能创造出宜于水蚯蚓原位消解污泥的优良条件，在保证污水达标排放的前提下，污泥减排率达64.5%～81.7%；并且，水蚯蚓原位消解污泥技术对不同污水处理厂具有很好的适用性。

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温度、溶解氧、pH值是影响水蚯蚓的重要环境因素。

较适宜水蚯蚓生长的环境温度为10～35℃，溶解氧>1mg/L，pH值为5～9，多数污水处理厂的污水处理系统中这些因子均在合适范围内，能满足水蚯蚓的生长和繁殖条件。

一般情况下，污水处理厂的污泥负荷为0.3～0.5kgCOD/kgMLSS·d，水力停留时间为10～18h，此工况条件基本能保证水蚯蚓的生命活动和污泥减量效果。

此外，污泥颗粒粒径越小、可生物降解有机物含量越高时，越有利于水蚯蚓的生命活动，从而促进污泥的原位消解。

这是由于污泥粒径影响水蚯蚓摄食污泥的有效性，污泥颗粒越小，水蚯蚓越易摄食，污泥减量效果也越明显；并且水蚯蚓对剩余污泥的减量主要集中在污泥的有机部分，可生物降解有机物含量越高，水蚯蚓对污泥的消化量就越大，污泥减量效果也就越明显。

研究表明，高有机物浓度更有利于水蚯蚓生长和繁殖（FinogenovaNP,1987）。

通过对水蚯蚓排泄物进行反复消化收集，研究水蚯蚓对自身蚓粪多次循环消化的减量比和各级蚓粪的MLVSS/MLSS值，发现食物的MLVSS/MLSS值与水蚯蚓的污泥减量效果密切相关。

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2.3.2水蚯蚓附着生物床的选择

通过对比研究及工程应用，我公司选择采用高弹性聚丙烯弹性丝绕中心绳编织而成的立体弹性填料，弹性丝均匀的向四周辐射，该填料具有比表面积大、易生物附着且附着量高等特点。

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2.3.3污泥减量工程性应用试验研究成果

我公司对诸暨污水处理厂和浏阳污水处理厂的三种工艺四项工程改造，耦合水蚯蚓原位消解污泥技术，进行工程性应用试验研究。

结果表明，耦合后工艺的污泥减量效果显著，其污泥产率最小为0.015kg/m³，污泥减量可达81.7%，污泥的沉降性变好，MLVSS/MLSS值降至36.7%。

工艺改造后的出水水质均稳定达到GB18918-2002《污水综合排放标准》一级B标准。

其中，COD、NH3-N去除率都有所增加，最高增量分别达8.9%和48.1%；TP、SS的去除率变化较小，分别能维持在75.2%、82.5%以上。

通过工艺调整和水蚯蚓-微生物的协同作用，可改善水体中营养物质含量升高的情况，保证出水水质能稳定达标。

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3．水蚯蚓的培养驯化

3.1水蚯蚓获取途径

在附近水域营养较丰富淤泥中寻找；

从花鸟市场或附近水蚯蚓养殖基地购买；

从已采用水蚯蚓消解污泥技术的污水厂获取。

3.2水蚯蚓筛选驯化简易方法

构建简易水蚯蚓筛选驯化装置，如图六；

图六水蚯蚓筛选驯化装置

将足够量的水蚯蚓带回实验室，用显微镜观测生物学特性，并作品种鉴定；

在水蚯蚓筛选驯化装置中加入污泥混合液，MLSS和曝气池中浓度相近即可，接种取回的水蚯蚓，开启曝气系统维持装置中DO浓度在2mg/L左右；驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

每天监测水质和系统中DO情况，适时添加污泥混合液，观测水蚯蚓种群生长状况；猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

每隔5天取水蚯蚓样品用显微镜对其进行观测分析，了解水蚯蚓个体生长状况及群落结构；锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。

一个月后将装置中的水蚯蚓连同活性污泥混合液一并放入改造后水蚯蚓污泥减量功能区。

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三、示范工程内容与实施计划

1．污水厂概况

婺源县污水处理厂日处理污水1.3×104m3。

进水水质：

CODcr：

140~180mg/L，BOD5：

mg/L，SS：

130~180mg/L，NH3-N：

14~18mg/L，TP：

1.3~1.8mg/L。

出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B排放标准。

采用卡鲁赛尔氧化沟工艺。

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2．示范工程内容

在污水处理环节中引入水蚯蚓，采用水蚯蚓原位消解污泥技术，实现污泥减量。

3．改造方案及实施步骤

3.1改造方案

根据目前污水厂实际运行情况，氧化沟内泥量少，不适宜水蚯蚓的生长繁殖，拟考虑在沉淀池后设置水蚯蚓污泥减量装置来实现污泥减量（如图七）。

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水蚯蚓污泥减量装置直径5m，

高5m，每天可消化含固率20%左右

污泥约300kg。

水蚯蚓污泥减量装置为同心

圆结构，外层为沉淀出水区，内

层为混合反应区。

混合反应区上部安装供水蚯

蚓栖息的生物床，用于接种霍甫

水丝蚓；在距池底20cm的位置

安装微孔曝气管，为水蚯蚓的生

长和繁殖提供合适的溶解氧条件；

底部设置排泥管路，被反复消化

后的下层底泥定期用污泥泵排除。

沉淀后的上清液排入生化池。

图七水蚯蚓污泥减量装置识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

3.2改造方案具体实施步骤

a）确定时间表、人员

方案确定

设备、

材料采购

生产制造

现场

安装调试

试运行

污泥减量统计

时间

人数

1~2

4~5

5~6

1~2

1~2

b）按材料采购清单及时采购

序号

项目

设备/材料名称

规格

数量

备注

1

槽钢

Q235-A

10

135m

2

碳钢板

Q235-A

δ=4

175m2

3

管件

镀锌管

DN25

24m

镀锌管

DN40

20m

碳钢管

DN65

25m

90°弯头

DN65

7

法兰

DN65

8

4

阀门

5

生物填料

立体弹性填料

ZX型

42m3

填料固定绳

φ16

160m

6

曝气管

微孔曝气管

7

电控箱

8

标准件

9

油漆

10

其它

电焊条

c）生产安排

统筹安排现场制作与外协加工，合理安排人员和工具，将现场制作安装时间考虑充裕紧凑。

d）现场安装改造

安排材料、零部件到改造现场；

现场制作水蚯蚓污泥减量装置箱体，并做防腐处理；

完成其余零部件制作并做防腐处理；

连接所有管道并做防腐处理，从沉淀池污泥回流管道上接一路至水蚯蚓污泥减量装置进水口，气源从现有的鼓风机房接出；凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。

安装微孔曝气管；

安装立体弹性填料；

各设备通电试运转。

e）调试运行

开启进水阀门，待液位至箱体1/3高度时开始曝气，在生物床上接种霍甫水丝蚓，控制池中的泥量及合适的溶解氧，为水蚯蚓创造良好的生长繁殖条件，经一段时间的培养，使之成为水蚯蚓生态反应器。

注意观察反应器内水蚯蚓的生长状况及污泥性状，定期排除池底高无机含量的污泥。

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f）污泥减量统计

作好进出污泥减量装置的泥量记录，适时统计水蚯蚓的污泥减量效果。

四、项目管理及实施计划

1．项目管理和施工计划

示范工程实施单位应成立示范工程项目

工作组（如图九），由管理人员、技术人员、

财务人员组成，实行组长负责制。

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调集具有工程改造施工经验的施工人员

进驻现场，根据工作进度随时调整和补充劳动力。

图八示范工程管理体系图

2．施工进度工期保证措施

按工程进度计划控制工期，合理安排各分部分项工程的穿插施工，使工程按计划进度进行。

强化内部管理，落实管理岗位的职责。

建立各工种专业人负责，既分工又协作的有机管理网络，对工程进度、质量、安全进行全过程控制，并与经济挂钩进行考核，调动生产班组的工作积极性。

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严格按工程进度计划表控制施工进度，把握关键线路上各分项工作的施工工期，决不允许关键线路上的工作事件被延误，如果由于某种原因造成进度滞后的，必须加班加人，随时赶上。

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五、经费预算

序号

科目名称

数量

单价（万元）

合计（万元）

1

改造工程款

2

设备费

3

材料费（填料、管路、电气等）

4

制作安装费

5

实验仪器及化学试剂

6

测试化验费

7

水电费

8

人员工资

9

差旅费

10

会议费

11

合作与交流费

12

专家咨询费

13

劳务费

14

燃料动力费

15

药剂

16

管理费

总计

六、环境影响及工程效益

水蚯蚓原位消解污泥技术从污泥产生源头对剩余污泥的产量进行控制，有效减少了剩余污泥排放，节省了污泥后续脱水、加药、外运和处置等过程，节约了土地（堆肥处置）和能源（焚烧处置），有效防止了二次污染，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益，对于遵循可持续发展战略、实现节能减排具有重要的现实意义。

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备注：

在施工过程中、施工完成、试运行等阶段,应留存影像图片资料备用。