作者｜零COD

各位水友大家好，这是我给大家带来的国外污水厂系列文章的第15篇。

今天我想看看“花园国家”新加坡是如何处理污水的。

樟宜水回收厂是目前新加坡最大、最现代化的污水处理厂，日处理能力约为80万吨。

它综合了目前污水厂几乎所有的先进技术，采用主流的厌氧氨氧化工艺处理污水。处理后的污水可直接排入自然水体或输送至新生水厂进一步处理成高纯度新生水（NEWater）。

为了节省空间，樟宜水回收厂的处理设施采用堆叠式设计，这在全球尚属首例，也是新加坡最深的地下开挖工程（设有防渗墙）之一。

此外，美国一些水厂一直在进行的一个意义深远的项目也可以在樟宜找到——深层隧道污水处理系统（DTSS）。该系统是一条跨岛深隧道，可以拦截所有污水并将其输送到相应的水厂。

废话不多说，我们直接开始正文▼

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樟宜水回收厂概览

我们在开头提到，樟宜水回收厂是新加坡最大、最先进的水回收设施。该厂日处理污水80万吨，占地面积约32万平方米。有些设施建在地下并堆放。共同实现最大的紧凑性和优化土地利用。

樟宜水回收厂实际上只是深隧道污水处理系统（DTSS）的一部分，该系统由新加坡公用事业局（PUB）运营。整个系统耗资约30亿美元（约210亿元人民币）。

进入DTSS系统的每一滴用过的水都可以被收集、处理并进一步净化成NEWater（新加坡自己的再生水品牌，被认为是新加坡水可持续发展的支柱，目前满足该国总用水需求的30%）。

樟宜水回收厂概览

DTSS 分两个阶段开发，包括两条大型深水隧道、两个集中式水回收厂（樟宜是其中之一）、深海排水管和下水道网络。

DTSS第一期工程于2008年竣工。除了樟宜回水厂外，第一期工程还包括一条从克兰芝到樟宜的48公里长的地下隧道、60公里长的连接下水道和两条5公里长的深海排水管。

DTSS第二阶段将包括南隧道及其相连的下水道网络、另一个水回收厂以及位于新加坡西南部的深海排污口。 （工程于2016年开始，现有泵站和填海厂预计将于2045年退役。）

DTSS深层系统内部结构

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樟宜水回收厂处理工艺

刚才我向大家简单介绍了DTSS系统和樟宜水回收厂。我相信你一定想知道这个污水厂是如何运作的。下面就让我来给大家介绍一下吧。

樟宜水回收厂的处理过程分为三个部分。第一个是核心处理单元，废水经过处理后符合国际标准。

由于新加坡淡水资源短缺，部分处理后的水将进入NEWater回收厂进一步处理，生产高纯度的再生水。

污泥将与其他水厂运来的污泥一起进入污泥处理设施，通过浓缩、消化、高温干化脱水等过程减少污泥体积。

具体流程见下图。 ▼

樟宜水回收厂处理流程图

DTSS深埋管道的污水首先进入DTSS泵站。泵站深度约60m。每个泵站配备5台进水泵和粗格栅，总抽水量为60万立方米/天。

废水处理工艺

废水从DTSS泵站送往樟宜水回收厂处理设施后，首先进入预处理过程，利用网格去除大的固体污染物。

DTSS进水泵站内部

接下来，污水被泵入核心建筑进行废水处理。该建筑包括初沉池、生物池和二沉池。整个建筑采用叠层式设计，池体位于地下，更好地利用了土地资源，也利于臭气治理。

废水首先进入初沉池，废水中的重颗粒以污泥的形式沉降在底部，油脂浮在表面。这些固体和油脂通过缓慢移动的刮刀臂去除。

去除较重的有机颗粒后，废水被送至生物反应池，利用微生物分解杂质和胶体有机物。具体流程见下图。 ▼

樟宜污水处理厂分阶段进行生物处理

废水中天然存在的微生物有助于消耗和分解废水中悬浮的杂质和胶体有机物。

好氧区的空气从生物池底部的扩散器释放出来，提供好氧状态，有利于微生物的生长和积累。

经生物池处理后的废水再送二沉池沉降废水中的活性污泥或微生物。这些沉积物有的被回收进入生物池，有的则被送往污泥处理设施。

处理后的废水从二沉池通过长约5公里（直径约3m，低于海平面约35m）的深海污水管道排入新加坡海峡。

NEWater再生水厂

由于新加坡淡水资源匮乏，海水淡化成本极高，部分处理后的水需要输送至NEWater再生水厂进一步处理。

在新生水工厂，回收水利用先进的膜技术和紫外线技术进一步净化并适合饮用。

目前，新加坡有四座NEWater再生水厂。位于樟宜污水处理厂的NEWater再生水厂是其中最新、最大的工厂。于2010年5月开业，日处理能力约20万吨。

NEWater 被认为是新加坡水资源可持续发展的支柱，目前满足该国总用水需求的 30%。

污泥处理和热电联产设施

沉淀池收集污泥的处理过程与水处理同时进行。污泥首先通过重力浓缩，然后进入消化池。

污泥消化池

在消化池中，特殊的微生物会分解并稳定污泥。约20～30天后，污泥体积减少，即可脱水干燥。

分解的有用副产品是沼气，富含甲烷，可用作污泥干燥机的燃料来干燥污泥。

消化后的污泥被送往焚烧炉（在850-1000摄氏度之间燃烧），焚烧过程中释放的能量用于在锅炉中产生蒸汽。

然后，这些蒸汽被用于涡轮机发电。

污泥烘干机

自动化工程技术控制

除了上述特点外，樟宜水回收厂也被认为是一座非常现代化的污水处理厂，正是因为该厂应用了自动化工程技术。

在污水厂的运行中，由于每个处理过程中使用的设备制造商不同，往往会提供不同的监测或校准工具。对于水厂运营商来说，这意味着他们必须熟悉大量的维护流程并操作不同的昂贵设备。

此外，如果服务人员无法准确获取实时信息进行维护和管理，当不同系统或通信协议并行运行时，情况会更加复杂。

因此，樟宜再生水厂采用现场设备工具服务器（FDT）来统一控制现场所有PA仪表（如压力变送器、温度变送器、液位变送器和定位器），并使其能够随时通过总线进行控制。网络传输至水厂控制室。

FDT技术控制

FDT定义了现场设备供应商和分布式控制系统工程工具之间的接口，但不影响现场设备本身。

该技术使来自 15 个不同制造商的仪器能够在樟宜水回收厂协同工作，包括来自施耐德电气、西门子、Vega、横河电机等的设备。

此外，樟宜回水厂的深层隧道项目也非常成功。这条隧道几乎覆盖了新加坡所有的住宅区。不过这里我不会详细介绍Shen Shen的原理和使用（因为Changi并不是Shen Shen项目的模型）。有兴趣的水友可以看我之前的文章()，里面详细介绍了Shen Shen的工作原理。还附有视频讲解。

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樟宜水循环厂处理效果

说完樟宜中水厂的处理流程，自然要说说它的处理效果。

樟宜中水回用厂处理效果表

从上表中我们可以看出，樟宜中水回用厂对BOD和总氮的去除效果非常好，去除率​​分别达到97%和86%。

虽然COD和总磷的去除率不是太高，但对于第一家实施活性污泥PN/A工艺的污水处理厂来说，这样的出水效果已经很好了（即使对于一个能源完全自给自足的先驱者来说）消耗）斯特拉斯水厂也未能稳定实现全流程自养反硝化）。

樟宜再生水厂分级进水生物脱氮工艺的平衡分析

上图为樟宜循环水厂生物系统总反硝化率。可以看出，该过程中同时存在两种反硝化过程（常规异养反硝化过程和短程硝化-厌氧氨氧化过程）。两种过程的总反硝化同时存在。氮量可达65%左右，其中厌氧氨氧化的贡献较高。

根据曹野石博士2016年发表的论文，TN的物质平衡分析得出主流自养反硝化过程贡献了62%。

樟宜循环水厂出水硝态氮脱氮效果与传统生物脱氮效果对比

事实上，正如我在上次分析中提到的，维持污水的温度对于实现主流厌氧氨氧化非常重要。

这也是樟宜水循环厂得天独厚的地理优势：新加坡地处热带，污水温度常年保持在27-32度。这个水温是其实施PN/A工艺的先天优势。

由于该装置的好氧SRT仅为2.5天左右，这是实现稳定硝化过程的关键原因；系统总SRT仅需5天，即可实现PN/A流程，这在其他地区是难以想象的。

比如生活污水厂根本就不能走这条技术路线（除非调整设计规范和排放水质指标）。即使在南方地区也很难实现，因为目前设计的SRT都在15d以上，在这样的条件下很难压制NOB。

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总结

樟宜水厂作为新加坡近年新建的水厂，在国际上也极具代表性。它不仅是新加坡最大、最先进的污水厂，也是世界上第一个实施主流厌氧氨氧化的污水厂。

因此，除了当地的热带自然条件外，樟宜项目的成功还得益于另一个重要原因——PUB（新加坡公共事业局）强大的世界级应用研究技术团队和卓有成效的研究。技术团队的研究方向与国际标准紧密接轨。

对于其他污水厂来说，未来主流厌氧氨氧化技术在低水温地区的应用还有很长的路要走。当水温从30度降至10度时，Anammox的比活性会降低10倍。这个技术瓶颈仍然存在。没有突破。

我国大部分地区全年水温变化较大，实现厌氧氨氧化主流稳定化进程还有很长的路要走。

此外，樟宜水回收厂也是DTSS系统的核心部分。整个系统包括废水收集、输送、处理和水再生。这些技术包括管道系统、深层工程、污水处理（樟宜水回收厂）和NEWater再生水。加工，其中缺一不可。

我国现在上海、广州、武汉等地也在建设此类污水处理工程（深工程），但目前都处于试建阶段。