戴曉虎：對國內外污水污泥技術集成的思考＆國際研究熱點解析

時間： 2015-09-17 16:36

來源：中國水網

作者：戴曉虎

現場發(fā)言視頻實錄

《水十條》的發(fā)布，表征著效果時代的到來，對污水、污泥處理提出了更高的要求。今年是“十二五”規(guī)劃的收官之年，對行業(yè)來講，任務更加艱巨。這一背景下，如何更好的提高處理水平，也是行業(yè)普遍思考的問題。行業(yè)在關注市場空間的同時，也在不斷探索技術的突破。9月11日，2015上海水業(yè)熱點論壇上，同濟大學環(huán)境科學與工程學院院長、城市污染控制國家工程研究中心主任戴曉虎主要圍繞“國內外污水污泥技術集成”進行了分享。并重點分析了目前國際上的研究熱點。

以下為戴曉虎院長的發(fā)言實錄：（根據現場發(fā)言整理，未經本人審閱）

各位好，非常高興有機會和大家就有關國內外污水污泥技術集成方面的思考做一個簡單的交流。

我的發(fā)言主要有四個方面：

第一部分，介紹污水污泥處理發(fā)展歷程。

第二部分，污水污泥處理國際熱點問題。

第三部分，關于我國污水污泥處理的思考。

第四部分，針對以上問題做簡單總結。

污水污泥處理發(fā)展歷程

從1900年開始到現在，污水處理經過了生物過濾系統和污水灌溉階段，到活性污泥階段，經過長時間的發(fā)展和完善，到現在的資源回收/持久性有機物去除技術。

污水污泥處理發(fā)展歷程.png

污水處理的發(fā)展歷程

在污水處理過程中，會有污泥產生。污泥處理也會伴隨污水的生物處理技術而不斷的進步、更新。可以看到，從一開始簡單化的厭氧穩(wěn)定到現在的干化焚燒等等，所以污水、污泥處理應該是相伴而行的。

污泥處理處置的發(fā)展歷程.png

污泥處理處置的發(fā)展歷程

總體歸納污水處理發(fā)展經歷了四個階段：

第一階段：污染控制---污水去除有機物。主要是為了解決水污染的問題，重點是去除污水當中的有機物。

第二階段：水質提標--污水脫氮脫磷。80年代后期，提到了水質提標，也就是污水的脫氮脫磷。

第三階段：提出了健康生態(tài)，也就是持久性的有機物。

第四階段：更綠色、低碳、健康。這也是未來的一個發(fā)展反向。

四個發(fā)展階段給行業(yè)的啟示很大。污水當中的有機物去除，這對污水處理貢獻最大。脫氮脫磷，是要根據不同水體的情況來決定的。包括尼羅河流域還有直接用污水灌溉的。實際上，氮和磷，并不是污染當中一定要控制的指標。為什么會提出污水的脫氮脫磷？這主要是從歐洲開始的。我個人的理解，這主要是為了提升污水廠的處理水平，提升污水廠的最后出水標準。因為脫氮脫磷之外，還有其它的污染物也會被取出。脫氮脫磷技術很早就已經相對成熟了，在德國推行脫氮脫磷時，因為德國的水費是按家家戶戶的用水量來收取的。政府感覺到這樣的壓力，一旦要做脫氮脫磷，很多老百姓可能會問，水排到萊茵河，氮和磷會產生多大的影響？1987年的時候，北海大量海豹死亡，在這樣的推動，德國一刀切要求污水廠脫氮脫磷，但是標準和中國的標準相比還是要寬一些。脫氮脫磷本身，對流動水體來說，我認為主要是提升污水的水質，和人們的生活水平息息相關。

第三階段，隨著社會性的發(fā)展，持久性的有機物越來越多，歐洲現在也在制定相關的標準。將來可能污水處理廠在持久性有機物方面也會有新的要求。未來，我們的標準還會繼續(xù)提高，綠色、低碳、健康都是未來的發(fā)展方向。

污泥方面，可以歸納成“四化”。

污泥處理的四化.png

首先是減量化。減少污泥的重量和體積；其次是穩(wěn)定化。降解污泥中的易腐有機物質；接下是，無害化。通過處理，使其不對環(huán)境造成二次污染，不對人體健康產生危害；現在是資源，回收具有使用價值的物質和資源。

污水處理整個歷程，和人們的生活水平提高、老百姓對環(huán)境的要求密切相關。在這樣的大背景下，當然我們也有一系列的技術變革。

我自己一直很郁悶，在50年代的時候，曾經有兩個流派。一個是主張生物處理，還有一個流派主張化學處理。那時候正好也是污泥膨脹，最后還是生物處理占了主導。如果當時污水處理就放在化學工程中，或許現在的主導工藝會有相應的變化。所以，這些都是值得我們深思的。污水處理走到今天為什么會這樣？值得反思。

污水污泥處理國際熱點問題

去年是活性污泥法100周年，比同濟大學還年輕。 100年來，消除污染物為主導的理念沒有改變，所以相對來說我們的能耗比較高，效率比較低。相比工業(yè)廢水處理，市政廢水基本沒有什么大的、原創(chuàng)性的技術突破。所以，我們一直認為，污水處理的活性污泥法遠遠滯后現有的科技發(fā)展水平。現在高鐵開得很快了，化學工業(yè)發(fā)展很快，但是污水處理技術方面，我覺得滯后于科技發(fā)展的水平和現有的條件。

國際上，現在對污水、污泥處理方面研究的熱點，主要是抓住資源能源短缺問題；提倡全球氣候變化；綠色、低碳、健康。研究的熱點主要包括，污水深度處理（持久性有機物）；污染物資源回收利用；高效節(jié)能降耗工藝。

隨著科技的進步，將來的污水可能也是資源。作為資源物質，污水中有多大的價值？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，實驗室里面都有很好的應用。包括氮和磷資源的回收，目前都有相應的技術。

污水源分離，里面的主要物質在黃水里，碳的指標在黑水里。上世紀90年代人們試圖把灰水、黃水和黑水分開，通過污水源實現分離，就可以回收當中的物質。在這方面，國外做了大量的工作，芬蘭、瑞典、德國已做了大量的研究，并在一些小型公共設施得以推廣。主要體現在灰水和黑水的分離，對黃水分離有一定的難度。盡管是這樣，我相信將來還是值得去思考的方向。

污水源分離.png

好氧顆粒污泥技術，我國也有很多團隊做這樣的工作，新加坡也在做這方面的工作。總體來說，如果污泥能夠作為好氧顆粒，可以達到一定的濃度，二沉池可以縮小。首個工程應用DHV公司Nereda?好氧顆粒污泥技術的污水廠——荷蘭Epe污水廠。包括在南非也有這樣的工程，我也去看了這個廠，并且和運營廠長交流。還是有些問題，但總體來說通過好氧顆粒污泥技術培養(yǎng)，提高反應速度也是一種方向。

荷蘭污水處理廠.png

荷蘭Epe污水廠

厭氧氨氧化技術，主要在奧地利Strass污水處理廠的應用。

strss污水處理廠.png

Strass污水處理廠流程圖

A 過去處理手段，用硝化/反硝化處理過程水

B 2004年開始使用厭氧氨氧化技術（DEMON）處理過程水

C 厭氧氨氧化技術處理污水

第一階段主要是用在硝化和反硝化處理過程，用在污泥硝化，需要一定的溫度。

同時，在擴建的維也納污水處理廠，通過系統優(yōu)化實現污水廠能耗自給自足，這也是目前的熱點。

維也納.png

如果我們要提高污泥的品質，通過污泥高溫熱水解資源高質回收技術。目前世界最大的污泥熱水解項目在華盛頓，準備建世界最大的厭氧氨氧化項目

磷回收方面，磷相比其它資源是最緊缺的。這方面西方國家也研究了很多，從污泥當中回收磷，這是國外的研究熱點。磷回收目前需要全產業(yè)鏈的體系。

我國污水污泥處理思考

發(fā)達國家上百年的污染途徑在我國改革開放的三十年集中呈現；國際現有水處理技術無法解決我國復合污染問題；現有水處理工藝研究本身的突破無法解決水環(huán)境治理問題。

我個人認為，中國的污水處理可能還是需要自己的創(chuàng)新來解決。原因很簡單，污染的形態(tài)復雜，特別是我們的環(huán)境承載率不足。現有在國外的理念和技術，要真正實現我國綠水青山，還有一定的難度，所以需要有很好的技術創(chuàng)新。

技術創(chuàng)新方面，我國的排放標準和歐盟、美國相比差距較大。現在污染控制為目標，嚴格出水標準，國外各種工藝路線均有應用，擁有一批中國特色的創(chuàng)新技術，污水大規(guī)模MBR、MSBR、濕地處理、地下污水廠、厭氧氨氧化。污泥：污泥高干脫水、高含固厭氧消化、多級多項厭氧消化、大型好氧堆肥、滾筒發(fā)酵、真空脫水干化、噴霧干化、超臨界/亞臨界、射流干化、污泥微氧/無氧碳化、污泥提取蛋白等。我認為，要解決我國的問題，還需要創(chuàng)新技術的提升。

在我國，從工藝技術的集成方面，我們也提出污水廠要成為資源回收工廠。在這個大前提下，一方面是污染物要強調協同的處理處置，最好能夠實現再生水的回用，實現能源就地消納，這是我們追求的目標。當然，我們面臨的還是各部門的瓶頸問題。從理想狀態(tài)來說，協同處理是我們可以實現的方向。

結語

隨著“水十條”的頒布，“污水污泥處理處置”會成為下一輪環(huán)保發(fā)展的熱點之一；針對我國國情，迫切需要在傳統技術上集成提升、突破一批原創(chuàng)技術；預計在現有“點”上技術開發(fā)逐步過渡到“全生命周期的系統解決方案”是未來技術創(chuàng)新的方向；面臨氣候變化，能源資源短缺，環(huán)境承載力缺乏等問題，“資源循環(huán)”是未來新技術創(chuàng)新的重點；巨大的市場需求和科技投入，相信會有一批適合中國國情的 “污水污泥資源化利用新/原創(chuàng)技術”進入市場。

編輯：陳丹丹

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