芬兰旧都图尔库市(Turku)为芬兰第二大海港和重要工业基地。市区面积24 km2,加入2号站城市人口24万人,计划至2029年全1面实现碳中和目标。该市Kakolanmäki污水处理厂为能源利用和热能回收结合的典型案例。
1 Kakolanmäki污水处理厂的工艺流程
图尔库市污水处理有限公司(Turun seudun puhdistamo Oy)将一处位于地下的废弃岩石场改造成为Kakolanmäki地下式污水处理厂,于2009年1月1日建成并投入运行。目前,该厂承担了图尔库市及其周边14个城镇的市政污水及其工业废水处理,服务人口近30万人。该厂平均进水量为89 280 m3×d-1,2020年污水处理总量达32 587 333 m3·a-1。该污水处理厂运行稳定,平均进出水水质指标全部达到当地1标准(见表1)。
污水处理厂
Kakolanmäki污水处理厂处理工艺主要包括机械、化学和生物处理3个单元,有4条平行处理线,2号站注册水处理流程如图1所示。
污水处理厂
1)初级与一级处理。主要包括粗/细格栅、沉砂池、初沉池。进水在通过粗格栅后即投加硫酸亚铁进行除磷。后续水流离开生物池进入二沉池时也会再投加硫酸亚铁,使得 TP去除率高达99%。
2)生物处理。生物处理段采用传统活性污泥法缺/好氧工艺(A/O)。实际运行中,进水亦可跨越初沉池直接引入曝气池,以获得充足的碳源,并根据碳源需求调整跨越初沉池直接进入曝气池的水量。
3)深度处理。二沉池出水通过升流慢速砂滤池进行深层过滤。过滤净化后的出水直接排入附近港口海域。
4)旁路水处理单元。为应对污水处理厂在融雪期间和夏季暴雨期的洪峰流量,设置了2条由Actiflo®装置组成旁路水处理单元。这是一种紧凑的超高速澄清工艺,具有沉降速率高、停留时间短、整体占地面积小等优点。
2 Kakolanmäki污水处理厂的能源回收模式及能量平衡核算
2020年,Kakolanmäki污水处理厂综合能耗为35 GWh×a-1,共1产能225 GWh×a-1,即产能已超过能耗的6倍。
2.1 化学能的回收
2020年,该厂共输送37 871.5 t·a-1脱水污泥至Gasum沼气处理厂进行厌氧消化处理。产生沼气经CHP用于该地区供暖和电力。部分处理后的污泥被加工为肥料制剂,或用作土地改良剂。