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看完香港最大污水處理廠,可能90%的污水工藝流程都懂了

專題網友投稿2022-08-14A+A-

看完香港最大污水處理廠,可能90%的污水工藝流程都懂了

工業水處理
工業水處理

iwt1981

公眾號為中國化工學會工業水處理專業委員會運營專業平臺,平臺專注于水處理及環境領域學術、技術、項目、產業、資本、政策等多維度探討,致力于多方面資源融合。以科研、技術、項目、工程、運營、投融資等信息資源,助推工業行業綠色發展、助力環保產業發展。

收錄于合集

沙田污水處理廠位于香港新界沙田區馬料水水廠街1號,鄰近沙田馬場,是一所傳統工藝污水處理廠,始建于1982年,面積約相等于30座足球場,采用二級(生物)處理程序處理由沙田、馬鞍山及大埔白石角地區排放的污水。

第一期及第二期已完成,而第三期擴建工程亦于2010年年中完成,每日可處理23萬立方米污水和120公噸污泥。

沙田污水處理廠是香港目前最大規模的二級污水處理廠 ,服務沙田及馬鞍山約60萬居民。將來,此污水處理廠將重置于一河之隔的亞公角山體內(以巖洞方式建造),而面積將比赤柱污水處理廠大15倍。

鳥瞰沙田污水處理廠

沙田污水處理廠歡迎銘牌

    歷史

沙田污水處理資訊中心

沙田污水處理計劃于1973年開始研究以配合新界第一個衛星城市沙田的發展。1975年在現時賽馬會體藝中學的位置建造臨時污水處理廠,采用多間隔式組合處理池及表面曝氣機操作,待永久污水處理廠啟用后才告拆卸。

另外,香港中文大學亦在1968年建造了私家污水處理處,專門處理大學建筑物排出的污水(除范克廉樓使用化糞池至今外),直到1982年才并入沙田污水處理廠排污網絡。

沙田污水處理廠第一期的入水口、基本及初級處理設施于1982年投入服務,整個第一期污水處理設施包括二級處理在1984年落成后全面操作。第二期于1986年相繼完成,兩期設施可為沙田及馬鞍山區居民處理每天約20多萬立方米的污水。

隨著沙田及馬鞍山急速發展,第三期擴展于2001年2月開始興建,第一及第二階段設施于2004年底及2005年底先后落成啟用,余下工程在2010年全部完成,可以處理84萬人每天生產約34萬立方米的污水。

     第3階段擴建工

  • 建造污水入口設施,包括1條曝氣沉砂槽、2套隔濾砂礫設備、2條流量控制及測量槽和1個細隔柵;

  • 建造10個初級沉淀池和相關的污泥泵房;

  • 建造10個曝氣池、1間鼓風機房和相關的排水泵站;

  • 建造20個最后沉淀池和相關的污泥泵房;

  • 設置紫外光消毒設施;

  • 建造污泥處理設施,包括6個污泥消化池、1間鍋爐房、1間污泥脫水房連附屬設施,以及擴建現有的污泥濃縮房;

  • 建造1座化驗所,包括設置所需設備、辦公室和相關的貯物地方;

  • 修建12個現有的曝氣池和24個現有的最后沉淀池。

     搬遷巖洞

時任發展局局長林鄭月娥于2010年考察北歐城市有關巖洞的發展后,聘請顧問作出開拓山洞成本及釋出土地價值等相關財務評估, 于2011年2月24日透露將沙田污水處理廠搬遷到對面亞公角巖洞內(女婆山)的可行性極高,從而釋出約28公頃高價值、優質的臨海土地作為房屋及其他用途。

2013年3月,研究顧問及獨立專家評審團經復檢后,確定與沙田污水處理廠相隔城門河的亞公角女婆山為最佳重置選址,該處屬于堅固的花崗巖地質,無明顯的軟弱帶及斷層,非常適合建設大型巖洞,而且于上址進行搬遷工程不需要征用大量私人土地。

顧問報告正在評估搬入巖洞后的沙田污水處理廠的氣味影響;通過實驗室風洞測試,就亞公角女婆山一帶的環境、風速和風向分析,初步評估顯示,透過適當的氣味控制措施及山上遠離居民的通風口,重置后的沙田污水處理廠不會產生不良氣味滋擾附近社區;研究顧問將會進一步計劃最合適的氣味控制措施及通風口位置的方案。有關部門最快將會于同月月底在上址進行土地勘測工程,于同年年中展開第二階段公眾參與活動。

初步資料顯示,如果采用鉆爆方法建造項目的主體部分的巖洞,由于鄰近樓宇與有關巖洞位置有相當距離,以現今先進技術及監控措施,能夠有效果地防止工程對鄰近樓宇結構造成不良影響。

2018年10月立法會財務委員會通過20.7億元撥款展開工程,首階段工程于2019年開展,2030年完成,建成后將成為亞洲最大型人工巖洞污水處理廠,并設立全港首個“經處理污水冷卻系統”,透過“已處理的污水”為廠房內的機器降溫,而騰出原址28公頃土地可用作發展用途,擬議作住宅、高科技和知識型產業用途。

遷入巖洞后的通風豎井設于女婆山西南,即亞公角山路末端,與最接近的較大型居民區富安花園保持約1公里距離以避免氣味問題影響。不過由于建筑成本增加,工程費用超過300億元(2017年估算),較2014年估算的250億元多50億元。

沙田污水處理廠入口

沙田污水處理廠鳥瞰一

沙田污水處理廠鳥瞰二

沙田污水處理廠模型

     收集污水

沙田污水處理廠集水區模型

沙田污水處理廠入水

沙田污水處理廠集水區面積達69平方公里,沙田及馬鞍山,以及大埔區白石角共有18個污水泵房,將收集到的污水送到沙田污水處理廠,外圍泵房以沙田主污水泵房及馬鞍山污水泵房為主,合占總輸水量的97%,各泵房的輸水比例如下。

沙田主污水泵房(76.8%)(簡稱沙田大泵房)

馬鞍山污水泵房(19.5%)

中文大學污水泵房(2.5%)(簡稱新大學泵房;取代于1969-1982年間使用的中大私家污水處理廠)

大圍污水泵房(0.9%)

亞公角污水泵房、白石角1-3號污水泵房及其余泵房(0.3%)

沙田污水泵房

馬鞍山污水泵房

大圍真空泵房

亞公角污水泵房

     處理污水

細隔柵

沉砂池

曝氣池

混合液分配槽

平流式最后沉淀池

幅流式最后沉淀池

放流水毒性測試

     一級處理

幼隔篩(Screening)

沙田污水處理廠有8臺細隔柵,可篩除污水中直徑6毫米或以上的大尺寸渣滓。

螺旋式運輸帶(Screw Conveyor)

用以收集篩除出來的廢物。

除砂(Grit Removal)

經隔篩的污水會流入曝氣沉砂池(Aerated Grit Channel),沉淀后的砂礫會被抽到分砂機(Grit Classifier),污水再流往流量槽。

流量測量(Flow Measurement)

沙田污水處理廠有8條特別設計的流量槽(Flume Channel),利用超聲波水位感應器準確計算入水流量,作為污水處理廠重要的運行指標。

初級沉淀池(Primary Sedimentation Tank)

污水繼而進入初級沉淀池,大約50%懸浮固體廢物會在此沉淀成為初級污泥(Primary Sludge)。沙田污水處理廠共有21個初級沉淀池,每個池的體積為55x13x3米。水力停留時間約2小時,較重的懸浮物會積聚在池底,較輕的則浮在水面,池內裝設自動鏈刮系統(Automatic Chain and Flight Scraper),將沉底及浮面的污染物收集后作進一步處理。

     二級(生物)處理

二級(生物)處理(Secondary (Biological) Treatment)是利用微生物分解污水中的污染物。沙田污水處理廠采用A/O活性污泥法,即使活性污泥懸浮于污水中,同時曝氣,讓活性污泥與污水中污染物與溶解氧充分接觸,污泥中微生物利用污水中污染物作為營養生長繁殖,污染物得以降解。

曝氣池(Aeration Tank)

沙田污水處理廠共有22個曝氣池,單體尺寸為88x13x5米,有效容積5,720立方米,分為前端的缺氧區(不用曝氣,占28%全池面積)和之后的曝氣區(占72%全池面積)兩部分,缺氧區設有攪拌機(Mixer),而曝氣區設有約2000個空氣擴散器(Air Diffuser,每天耗氣量約40,000-100,000立方米)、回流泵及管道,有機污染物最終分解為二氧化碳、水及氮氣等。

經初級沉淀的污水流入曝氣池作生物處理,壓縮空氣經管道及擴散器輸送到曝氣區,為微生物提供生長所需的氧氣。污水中的有機物在好氧環境下被好氧微生物氧化分解,同時硝化細菌進行硝化作用,將銨鹽氧化為硝酸鹽。富含硝酸鹽的污水被回流到曝氣池前端的缺氧區(Anoxic Zone),進行反硝化作用,將硝酸鹽和亞硝酸鹽被還原為無害的氮氣,釋放于空氣中,污水中含氮污染物得以降解。

     最后沉淀

混合液自曝氣池出水,經配置有流量控制水閘(Flow Control Penstock)的分水槽進入最后沉淀池。

最后沉淀池(Final Sedimentation Tank)

沙田污水處理廠共有24個幅流式最后沉淀池(直徑27.5米)及20個平流式最后沉淀池(42x12x5米),利用物理沉淀或浮除原理,將污水中大部分活性污泥和懸浮物質清除,上層澄清的放流水經收集槽輸往池側的磚紅色泵房作排放。

沉淀池底的活性污泥會經由地下管道輸往回流活性污泥泵房的水井,大部分會回流至曝氣池曝氣段,余下的稱為剩余污泥(Surplus Activated Sludge),經濃縮后再送往消化缸處理。

     消毒

經過二級處理的污水可清除污水中達99%的病菌,為要進一步減低病菌的風險,處理后的污水需再經消毒然后才排放到附近水體。沙田污水處理廠使用紫外光照射消毒技術,合乎經濟效益而又符合環境標準。整項紫外光消毒工程將于2008年初展開,于2009年完成。

空氣擴散器

溶解氧測量計

沉淀池底的活性污泥

回流混合液槽

初級沉淀池

曝氣池池面

最后沉淀池池面

清潔的放流水

    處理污泥

回流活性污泥泵房

氣提式消化缸

發電機房

    

污泥儲存缸

污泥脫水機房

    污泥消化

回流活性污泥(Return Activated Sludge,簡稱RAS)

在最后沉淀池底部的活性污泥由4臺離心泵(Screw-Centrifugal Pump)回流到曝氣池曝氣段入口,以確保池內有足夠活性污泥量和微生物量,維持污水處理廠的正常運行。每臺泵由一個68千瓦馬達帶動,最高流量每秒0.517立方米,回流比為100%。

剩余活性污泥(Surplus Activated Sludge,簡稱SAS)

剩余活性污泥由污泥泵送到6臺離心機〈Centrifuge〉加以濃縮,再輸送往厭氧污泥消化缸。

     剩余污泥處理與處置

1、厭氧消化

沙田污水處理廠共有14座厭氧污泥消化缸(Anaerobic Sludge Digestion Tank),第一及第二期8個是氣提式(Gas Mixing Type)消化缸,每個缸容量2960立方米,利用壓縮沼氣攪拌污泥,其余6個位于第三期是機械攪拌式(Mechanical Mixing Type)消化缸,每個缸容量3720立方米,利用內置機械循環攪拌泵攪拌污泥。

初級污泥及濃縮后的剩余活性污泥在污泥消化缸內進行厭氧消化過程,消化缸內保持在攝氏35度左右,利用有機生物在厭氧的環境下發酵分解污泥中有機物質達到穩定狀態。

2、沼氣

在厭氧消化過程中會產生沼氣,內含甲烷,可作燃料推動發電機。沙田污水處理廠配備雙燃料發電機(Dual Fuel Generator),以沼氣或柴油發動,可輸出1100千瓦電力。

3、污泥脫水(Sludge Dewatering)

消化后的污泥先以離心式脫水機(Dewatering Centrifuge)脫水,然后運往屯門污泥焚化爐處理。

雙燃料發電機

甲烷氣缸

柴油缸

發電機房變壓器

氣提式攪拌器

旋轉輸送帶

離心式脫水機

回流活性污泥泵房內設施

    污泥及污水測試

沙田中央化驗室(Shatin Central Laboratory)于2004年5月搬遷到沙田污水處理廠化驗室大樓,由1名化驗師、5名一級技術員、14名二級技術員及1名服務員協同運作,每月負責測試約3,000個污水及20,000個污泥樣本,主要測試包括生化需氧量、化學需氧量、總懸浮固體、總固體(Total Solids)、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮(Nitrite Nitrogen)、總克氏氮量(Total Kjeldahl Nitrogen)、正磷酸鹽(ortho-Phosphate)、總磷量(Total Phosphorus)、氯化物、硫化物、重金屬、微生物顯微鏡觀察、毒性、大腸桿菌及紫外光透光率等。數據結果用于確定放流水能符合香港環保署排放標準及為污水處理廠工作人員用以控制處理程序。

     活性污泥回流技術

傳統的污水處理包括了兩輪沉淀程序,在初級沉淀池和最后沉淀池之間的生物處理池,加入可以侵蝕微細污染物的微生物,處理初級沉淀時未能夠分解的污染物,而微生物則會留在沉淀的剩余活性污泥中,可以回流到最終沉淀池池內再用,其余污泥則濃縮處理,經過脫水后運輸至屯門源.區污泥焚化爐。

2012年,渠務署成功研發“混合沉淀”技術,新技術將微生物直接回流到初級沉淀池,提早分解污染物,改進污泥質素,以減少后期處理的程序及時間。

應用此技術所需要的設備的成本約12萬港元,每年運作費用約8萬港用,使用新技術比較以往每年節省560萬千瓦時能源,減少碳排放3,000公噸、減少排固體廢物700噸,節省約430萬港元電力費用。同年,渠務署為沙田污水處理廠引入上述。

此技術獲得了由香港環保卓越計劃頒發的2012年“環保創意卓越獎”優異獎及由香港工程師學會頒發的“工程創意大獎2012/13”科技組別冠軍[7]。

     殺泥技術測試

香港科技大學發明殺泥技術污水處理方法,將硫酸鹽還原菌應用于污水處理,能夠減少逾9成的污泥量,節省逾半污水處理費用、凈化時間及儲存污泥空間。硫酸鹽還原菌的好處是生長速度慢、然而效率高,能夠減少污泥量及緩和臭味。以香港的污水量計算,傳統技術每日產生約2,000公噸污泥,殺泥技術則可以大幅度地減少至200公噸以下。

于2013年4月起至2015年4月,沙田污水處理廠進行該項技術的大型試驗,每日平均處理1,000立方米污水。項目獲得渠務署和創新及科技基金等資助共約2,460萬港元,為香港資助金額最高的獨立環境保護科技研究項目[8]。

     處理水排放

大埔污水處理廠經生物處理過的放流水,經海底壓力管道輸送到沙田污水處理廠,聯同沙田污水處理廠的放流水,由放流水排放泵房(Effluent Export Pumping Station,位于污水處理廠近側門入口位置磚紅色建筑物)經過橫越城門河兩條單車及行人橋(俗稱孖橋)下層的壓力管道,再穿越一條直徑3米、長達7.4公里的輸水隧道(由鄰近污水處理廠新址的亞公角隧道入口至鳳德邨終端出水口)及鳳德道箱形雨水暗渠,排向啟德明渠,再排放入維多利亞港。

本項排放工程于1987年由土木工程署立項,1994年完工;其中,由亞公角隧道入口至花心坑一段排水隧道以隧道鉆挖機興建,其余部分包括花心坑村施工豎井以鉆爆方式建造。

(來源:環保設計師)

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編輯:文海|審核:麥西夫

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