废水处理设备

30年总氮废水处理专家

对国内外污水污泥技术集成的思考&国际研究热点解析

2019-01-07
来源:

(来源:中国水网 戴晓虎)

 

污水污泥处理发展历程

1900年开始到现在,污水处理经过了生物过滤系统和污水灌溉阶段,到活性污泥阶段,经过长时间的发展和完善,到现在的资源回收/持久性有机物去除技术。

    

污水处理的发展历程

在污水处理过程中,会有污泥产生。污泥处理也会伴随污水的生物处理技术而不断的进步、更新。可以看到,从一开始简单化的厌氧稳定到现在的干化焚烧等等,所以污水、污泥处理应该是相伴而行的。

 

污泥处理处置的发展历程

总体归纳污水处理发展经历了四个阶段:

第一阶段:污染控制---污水去除有机物 。主要是为了解决水污染的问题,重点是去除污水当中的有机物。

第二阶段:水质提标--污水脱氮脱磷。80年代后期,提到了水质提标,也就是污水的脱氮脱磷。

第三阶段:提出了健康生态,也就是持久性的有机物。

第四阶段:更绿色、低碳、健康 。这也是未来的一个发展反向。

四个发展阶段给行业的启示很大。污水当中的有机物去除,这对污水处理贡献最大。脱氮脱磷,是要根据不同水体的情况来决定的。包括尼罗河流域还有直接用污水灌溉的。实际上,氮和磷,并不是污染当中一定要控制的指标。为什么会提出污水的脱氮脱磷?这主要是从欧洲开始的。我个人的理解,这主要是为了提升污水厂的处理水平,提升污水厂的最后出水标准。因为脱氮脱磷之外,还有其它的污染物也会被取出。脱氮脱磷技术很早就已经相对成熟了,在德国推行脱氮脱磷时,因为德国的水费是按家家户户的用水量来收取的。政府感觉到这样的压力,一旦要做脱氮脱磷,很多老百姓可能会问,水排到莱茵河,氮和磷会产生多大的影响?1987年的时候,北海大量海豹死亡,在这样的推动,德国一刀切要求污水厂脱氮脱磷,但是标准和中国的标准相比还是要宽一些。脱氮脱磷本身,对流动水体来说,我认为主要是提升污水的水质,和人们的生活水平息息相关。

第三阶段,随着社会性的发展,持久性的有机物越来越多,欧洲现在也在制定相关的标准。将来可能污水处理厂在持久性有机物方面也会有新的要求。未来,我们的标准还会继续提高,绿色、低碳、健康都是未来的发展方向。 

污泥方面,可以归纳成“四化”。

首先是减量化。减少污泥的重量和体积;其次是稳定化。降解污泥中的易腐有机物质;接下是,无害化。通过处理,使其不对环境造成二次污染,不对人体健康产生危害;现在是资源,回收具有使用价值的物质和资源。

污水处理整个历程,和人们的生活水平提高、老百姓对环境的要求密切相关。在这样的大背景下,当然我们也有一系列的技术变革。

我自己一直很郁闷,在50年代的时候,曾经有两个流派。一个是主张生物处理,还有一个流派主张化学处理。那时候正好也是污泥膨胀,最后还是生物处理占了主导。如果当时污水处理就放在化学工程中,或许现在的主导工艺会有相应的变化。所以,这些都是值得我们深思的。污水处理走到今天为什么会这样?值得反思。

污水污泥处理国际热点问题

去年是活性污泥法100周年,比同济大学还年轻。 100年来,消除污染物为主导的理念没有改变,所以相对来说我们的能耗比较高,效率比较低。相比工业废水处理,市政废水基本没有什么大的、原创性的技术突破。所以,我们一直认为,污水处理的活性污泥法远远滞后现有的科技发展水平。现在高铁开得很快了,化学工业发展很快,但是污水处理技术方面,我觉得滞后于科技发展的水平和现有的条件。

国际上,现在对污水、污泥处理方面研究的热点,主要是抓住资源能源短缺问题;提倡全球气候变化;绿色、低碳、健康 。研究的热点主要包括,污水深度处理(持久性有机物);污染物资源回收利用;高效节能降耗工艺

随着科技的进步,将来的污水可能也是资源。作为资源物质,污水中有多大的价值?污水里面主要是碳、氮和磷。碳可以有很多作用,可以制塑料、生物材料等等,实验室里面都有很好的应用。包括氮和磷资源的回收,目前都有相应的技术。

污水源分离,里面的主要物质在黄水里,碳的指标在黑水里。上世纪90年代人们试图把灰水、黄水和黑水分开,通过污水源实现分离,就可以回收当中的物质。在这方面,国外做了大量的工作,芬兰、瑞典、德国已做了大量的研究,并在一些小型公共设施得以推广。 主要体现在灰水和黑水的分离,对黄水分离有一定的难度。尽管是这样,我相信将来还是值得去思考的方向。

 

 好氧颗粒污泥技术,我国也有很多团队做这样的工作,新加坡也在做这方面的工作。总体来说,如果污泥能够作为好氧颗粒,可以达到一定的浓度,二沉池可以缩小。首个工程应用DHV公司Nereda®好氧颗粒污泥技术的污水厂——荷兰Epe污水厂。 包括在南非也有这样的工程,我也去看了这个厂,并且和运营厂长交流。还是有些问题,但总体来说通过好氧颗粒污泥技术培养,提高反应速度也是一种方向。

 

荷兰Epe污水厂

厌氧氨氧化技术,主要在奥地利Strass污水处理厂的应用。

 

Strass污水处理厂流程图

A 过去处理手段,用硝化/反硝化处理过程水

B 2004年开始使用厌氧氨氧化技术(DEMON)处理过程水

C 厌氧氨氧化技术处理污水

第一阶段主要是用在硝化和反硝化处理过程,用在污泥硝化,需要一定的温度。

同时,在扩建的维也纳污水处理厂,通过系统优化实现污水厂能耗自给自足,这也是目前的热点。

 

如果我们要提高污泥的品质,通过污泥高温热水解资源高质回收技术。目前世界最大的污泥热水解项目在华盛顿,准备建世界最大的厌氧氨氧化项目

磷回收方面,磷相比其它资源是最紧缺的。这方面西方国家也研究了很多,从污泥当中回收磷,这是国外的研究热点。磷回收目前需要全产业链的体系。

我国污水污泥处理思考

发达国家上百年的污染途径在我国改革开放的三十年集中呈现;国际现有水处理技术无法解决我国复合污染问题;现有水处理工艺研究本身的突破无法解决水环境治理问题。

我个人认为,中国的污水处理可能还是需要自己的创新来解决。原因很简单,污染的形态复杂,特别是我们的环境承载率不足。现有在国外的理念和技术,要真正实现我国绿水青山,还有一定的难度,所以需要有很好的技术创新。

技术创新方面,我国的排放标准和欧盟、美国相比差距较大。现在污染控制为目标,严格出水标准,国外各种工艺路线均有应用,拥有一批中国特色的创新技术,污水大规模MBRMSBR、湿地处理、地下污水厂、厌氧氨氧化。污泥:污泥高干脱水、高含固厌氧消化、多级多项厌氧消化、大型好氧堆肥、滚筒发酵、真空脱水干化、喷雾干化、超临界/亚临界、射流干化、污泥微氧/无氧碳化、污泥提取蛋白等。我认为,要解决我国的问题,还需要创新技术的提升。

在我国,从工艺技术的集成方面,我们也提出污水厂要成为资源回收工厂。在这个大前提下,一方面是污染物要强调协同的处理处置,最好能够实现再生水的回用,实现能源就地消纳,这是我们追求的目标。当然,我们面临的还是各部门的瓶颈问题。从理想状态来说,协同处理是我们可以实现的方向。

结语

随着“水十条”的颁布,“污水污泥处理处置”会成为下一轮环保发展的热点之一; 针对我国国情,迫切需要在传统技术上集成提升、突破一批原创技术; 预计在现有“点”上技术开发逐步过渡到“全生命周期的系统解决方案”是未来技术创新的方向; 面临气候变化,能源资源短缺,环境承载力缺乏等问题,“资源循环”是未来新技术创新的重点;巨大的市场需求和科技投入,相信会有一批适合中国国情的 “污水污泥资源化利用新/原创技术”进入市场。


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