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          未来污水处理技术发展方向的思考与探索

          发布时间:2014/11/11 11:22:10点击数(0)

           

              回顾百年来的发展变革,污水处理技术为改善人类居环境,推动人类文明进步产生了巨大影响。面对气候变化、能源危机、资源紧缺等全球环境变化的挑战,结合可持续发展的要求,污水处理系统未来发展方向应从碳减排和资源利用的角度来探索思考。结合集中式和分散式处理理念各自的优点,依托膜混凝技术的末端分离分散处理模式是一种有益的创新尝试。
              一、影响世界的污水处理技术和系统概念

              当今社会,由抽水马桶、下水道和污水厂构成的污水处理系统已经成为现代城市文明的象征之一。污水处理系统的发展从无到有,与各个时代的社会需求紧密联系的,经过近一个世纪时间几经变革才形成今天的模样。回顾污水处理系统发展历史上的重大变革,有利于人们对污水处理进行系统的理性思考。

              虽然城市的排水设施起初并不系统,但古今中外历来有之。从字面意思可以看出,早期的排水系统承担的主要任务既非收集也非处理,而仅仅实现污水的即时排放。首个变革世界污水处理系统的事件是抽水马桶的出现。从污水处理系统层面上讲,马桶的出现对现代管网系统的形成起到了决定性的变革作用,从家庭到管网到污水处理厂形成了相对完整的污水处理系统。到20世纪60年代美国又提出了具有超前思维的“21世纪水厂”的概念,即将污水处理达到饮用水的标准,对水业未来发展产生了深远影响。沿此思路,在新世纪初新加坡开发了Newater 工艺,通过传统的生物处理加双膜法,实现了从污水到饮用水的回用,带动了新加坡水业跨跃式发展,使其一跃成为世界性水务中心。

              污水处理系统的概念也得到进一步扩展,如果再考虑到污水中蕴含的生物质能和营养元素,广义污水处理系统已经扩大为包括生活污水、雨水、工业废水、污水处理厂,再生水厂,以及再生水管理和资源回收设备的完整体系。未来的污水处理技术也应该从广义的系统角度出发,综合的考虑污染物的去除和资源能量的循环利用。

              二、面向未来的污水处理技术的考虑

              1 、我国传统污水处理工艺路线面临的挑战近年来,为应对全球气候变化、能源紧缺等问题,碳减排在各行各业如火如荼地进行。我国目前如对电力能源、汽车等行业,整个社会都提出了降低能耗、减少二氧化碳排放的要求。然而对环境行业,这个理应最“绿色”的行业,却并没有充分发展利用切实符合可持续发展理念的环境技术。污水处理高能耗的现状亟待改变,二氧化碳的排放问题也需引起人们思考。诚然,就现阶段来讲,环境行业重点或许在于治理污染。作为非生产性行业,碳减排的问题可以暂缓考虑。但以长远的发展性眼光来看,我国传统污水处理工艺路线在不远的未来注定面临以下诸多挑战。

              (1)节能降耗的挑战——缺乏着力点污水处理是典型的高能耗行业。通过污泥厌氧消化过程,可以回收利用污水中的部分能源,然而目前我国建设的厌氧消化厂仅不足3%,短期无法实现未来碳减排的要求。基于活性污泥法的传统污水处理技术在曝气等环节上的节能降耗潜力也相对有限。

              (2)技术发展方向面临挑战——距可持续理念渐行渐远目前污水处理厂大量采用延时曝气等工艺和取消初沉池的设计,与国际主流技术不一致。在系统规划理念上相对落后,导致资源再生利用存在先天不足,例如目前回用水往往需要经过长途的输运才能实现真正的回用。针对各自国情,欧美发达国家分别就再生水回用、污水生物质能利用、氮磷回收等领域展开不同侧重的研究,而我国目前就污水处理技术在未来可持续发展方向上还没有特别明确的讨论和思考。

              2、源分离污水处理模式在我国的发展与应用

              与传统集中式系统不同,源分离作为颠覆性的变革,采用在源头对污水进行分别的方式收集和处理污水。源分离式收集利于将氮、磷元素进行彻底的回收,同时缓解污水末端处理过程中产生的运输以及生产化肥产生的能源消耗、污染排放等问题。源分离处理系统摒弃污水输运管网,以符合清洁生产、循环经济和可持续发展的源头减量、循环利用、全过程控制为原则,实现最大程度污水能源与资源回收。

              源分离系统在世界范围内得到广泛关注,我国在源分离领域也进行了积极的探索实践。奥林匹克公园和鄂尔多斯生态城镇是其中两个典型项目,却都没有取得良好的实际效果。总体上,目前技术和管理上还存在一定不足,高速城市化的中国承担不起分散处理的缓慢推进,中国庞大的管理体系也限制了分散式处理技术的本土化,源分离技术也没有与现有的管理体系相结合,间接导致社区民众接受程度低。

              3、末端分离分散污水处理系统

              污水处理模式由目前的集中式向集中与分散相结合发展是未来发展可能的趋势之一。集中与分散问题专家聂梅生教授认为未来应用新技术更倾向分散式的。住房和城乡建设部仇保兴副部长指出“要超越福特式大规模、集中式处理的旧框框,这是一个工业时代的观点,不是文明时代的观点”。结合我国国情而言,基于“末端分离”的分散污水处理系统或许是更适用于我国的新模式。与源分离模式不同,基于“末端分离”的资源化处理路线指污水在管网系统的末端,即在进入污水厂时先完成浓缩预处理后,分别得到富含有机物的污水浓缩液和低浓度污水,之后再进行下一步的资源化利用的污水处理方式,最终实现污水充分的资源化。

              末端分离的污水处理系统的发展面临的不仅仅是技术问题,同时要考虑技术人员的接受程度,公众接受程度以及社会管理体系。寻求符合可持续发展理念的有效合理污水处理模式还需要不懈地探索努力。

              三、结语

              现有污水处理系统的优势与弊端值得反思和总结。结合可持续发展的要求,污水处理系统未来的发展方向应从碳减排和资源利用的角度来设计思考。结合集中式和分散式处理各自的优点,末端分离的分散处理模式是一种值得探讨的创新尝试。然而末端分离的分散式处理系统的设计和开发还需要更多的研究和探索。

           

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