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Changi再生水厂的工程应用
Changi再生水厂是目前新加坡最大的再生水厂,位于新加坡的东边。污水厂的进水主要是生活污水。该厂采用紧凑设计,并且加盖运行,由两条主线组成,每条主线分别由两条平行的分段进水活性污泥工艺(step–feed activated sludge process)组成。Changi再生水厂的MBR项目时通过两阶段实现的:
第一阶段是下图5中的3.1和4.1红色区域,合计处理能力为60,000 m³/d;
第二阶段是下图中的1.1和 2.1红色区域,处理能力同上。
MBR的成功改建将使该厂的处理能力从原来的800,000 m³/d 提升到920,000 m³/d,从而缓解现有二沉池的压力和确保新生水NEWater的供应。
▲ Changi再生水厂的MBR改建平面图
尽管该厂原来的设计(包括二沉池)就已经相当紧凑,但MBR的反应器还是比原设计的单位处理面积少25%(见下图)。
▲ MBR跟Changi原紧凑设计的占地面积对比
他们对MBR3.1反应器的单位能耗进行了30天的跟踪测试,时间是2015的4月18日到5月18日,结果显示日平均单位能耗为0.5kWh/m³。而在验收阶段的最后两周,通过减少曝气量,单位能耗更是降低至0.4 kWh/m³以下。该厂至今还在对MBR的能耗作长期跟踪,目前的膜通量约为25L/㎡/h, SRT为7d,并满足所有出水标准。
▲ MBR的出水标准
除了上述参数,团队成员还对其他指标进行密切监测。因为MBR的出水是不含悬浮固体的,所以例如TSS等传统参数在这里就没用了。相反,COD/BOD的去除效率是关注重点。监测数据显示,MBR在BOD5和COD去除表现上也有优于传统活性污泥法。
▲ Changi再生水厂的MBR出水的BOD5和COD表现与传统处理的对比
而液相色谱的测试也显示MBR出水的溶解有机碳的浓度是最低的。这些结果都显示了MBR的处理效果是很理想的。
下一步的研发计划
PUB将继续完善MBR技术在新加坡实际工程的应用。目前的研发项目包括:
位于Jurong再生水厂的处理能力为4,550 m³/d的陶瓷MBR示范项目;
位于Ulu Pandan再生水厂的处理能力为1,000 m³/d的IVP整合式验证厂(Integrated Validation Plant, IVP)。
后者是在基于全球各地的污水处理工艺和新技术的研究的新探索,IVP厂运用的工艺包括了强化初沉处理和低能耗MBR。目前这个IVP厂能实现脱氮除磷和优质出水,SRT降至5天。进一步的优化工作正在进行中,下一步计划是一个12500 m³/d的示范污水厂,施工单位是日本三菱集团,预计在今年完工。
这个创新MBR项目是新加坡充满雄心壮志的超级工程DTSS深层隧道排污系统2期的重要组成分。DTSS深层隧道排污系统,它也新加坡公用事业局(PUB)近几年重点打造的项目之一。这条造价34亿美元的地下管廊被称作“污水高速公路”,预计在2024年完成。届时,Tuas再生水厂将取代目前的Jurong和Ulu Pandan再生水厂,并且能同时处理生活污水和工业废水(比例约为8:2)。Tuas再生水厂的设计理念是基于能耗和占地更加高效的MBR-RO工艺,在处理污水的同时生产NEWater新生水。
经过十多年的努力,MBR工艺在新加坡得到了长足发展,从2003年中试规模的3,300m³/d到2016年接近22万m³/d的实际工程应用,而且包括Tuas再生水厂、Changi再生水厂等中试和扩建项目正在进行中,期待书写新的传奇。
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