废水最佳实践：奥地利废水处理厂是能源净生产商

你知道废水所含的能量是处理它所需能量的十倍吗?位于Strass im Zillertal附近的Strass污水处理厂(WWTP)服务于奥地利因斯布鲁克东部的Achental和Zillertal山谷的31个社区。该公司为夏季约6万人到冬季旅游季节约25万人的人口提供废水处理服务，处理要求包括去除有机和氮。作为一个能源独立的设施，电厂产生的电能超过其运行所需要的。

冬季峰值流量和负荷相当于10 mgd的电厂处理能力。采用双污泥系统（先高效去除BOD，然后进行硝化/反硝化），可分别从生物和化学两方面去除氮和磷。该工厂于1999年投产，过去十年中的连续优化工作已导致成本和资源显著降低。这些工作的重点包括：

• 污泥浓缩的化学成本降低50%。
• Reductioninsludgedewateringcostsby33%。
• 主要通过积极管理溶解氧（DO）设定值和将曝气系统从传统的细气泡曝气转换为超高效条形曝气，在大量处理的基础上，将能耗从2003年去除的约6.5欧元/千克NH4-n降低到2007/2008年去除的2.9欧元/千克NH4-n。
• 通过采用新型侧流脱氮系统(DEMON®)，侧流处理的能耗从350千瓦时/天降低到196千瓦时/天。
• 通过将蒸煮炉煤气转化为最先进的热电联产装置，提高蒸煮炉煤气的利用率，将电效率从33%提高到40%，蒸煮炉煤气的总体利用率从2.05 kwh/m3提高到2.30 kwh/m3。

Strass工厂运行的处理工艺

Strass工厂提供两级生物处理（A/B工厂），以处理60000-250000人口当量（周平均值）的负荷，在旅游季节负荷较高。具有中间澄清和单独污泥循环的高负荷A级可消除55-65%的有机负荷。A级以0.5天的污泥停留时间（SRT）运行，而B级的目标SRT约为10天。低负荷B级的脱氮是通过预脱氮实现的，在最大氨氮出水浓度为5 mg/L时，年脱氮效率约为80%。如果需要，所有活性污泥池都可以进行有氧操作。空气流量和曝气周期由在线氨测量控制。

所有多余的污泥都被增稠、厌氧消化和脱水。脱水产生的侧流经过处理后，再使用适合于使用DEMON®工艺去除氨的序批式反应器(SBR)技术重新引入主装置工艺。图3总结了Strass工厂主要子系统之间的化学需氧量(COD)平衡。

两级生物处理方法在a级系统中可以在没有过度好氧稳定的情况下高效捕获有机物。由于SRT的降低，有机化合物主要通过从a级吸附到固体上而被去除，并通过增稠和消化立即被输送，在那里有机物转化为沼气。

从能源消费者到生产者的转变

2005年全年能源消耗速率为7860千瓦时/天。b阶段的电力需求占总耗电量的47%。由于场地限制，Strass工厂在进水泵送(9%)和废气处理(13%)方面的能耗相对较高。

b级生物过程的空气供应主要受硝化要求的控制;在生物活性体缺氧区异养硝酸盐还原不需要空气供应。Strass污水处理厂采用可在有氧或缺氧模式下使用的摇摆区，交替使用以减少空气供应和能源需求。调节好氧硝化所需的反应器容积，使反硝化体积最大化，同时仍能达到充分硝化，这取决于瞬时实际负荷。摇摆区的间歇曝气是在在线氨控制的两个设定值之间进行的，导致下午的有氧间歇时间延长。如果氨氮浓度增加到最大阈值，则所有摆动区都曝气，而不是用于反硝化。这种控制策略导致稳定的氨去除和波动的出水硝酸盐浓度。

2005年，沼气发电机的发电量为8490千瓦时/天。许多单独措施的共同结果是，能源自给率从1996年的49%稳步提高到2005年的108%。能源生产的一个重大进步是2001年安装了一种新的、效率更高的八缸热电联产发动机，可提供340千瓦的功率。新的热电联产机组的平均转换效率为38%，比之前机组提供的33%的效率高20%。

从1997年到2004年，Strass操作人员采用SBR策略进行硝化/反硝化，使用a级系统的剩余污泥作为碳源。2004年之后，该工厂实施了DEMON®脱氨工艺，不需要补充碳(Wett, 2006)。这取得了两个有利的结果:侧流氨硝化的能量需求降低，侧流反硝化所需要的有机污泥现在可以在消化池内转化为沼气。a段污泥在饲料中所占比例越高，甲烷含量就越高，从59左右增加到62%。节省曝气能量和增加甲烷的综合效益使整个工厂的能量平衡减少了12% (Wett和Dengg, 2006年)。

来源:水环境研究基金会:案例研究:“可持续处理:Zillertal废水处理厂Strass的最佳实践”。www.werf.org