低碳背景下蓝色水工厂引领污水治理行业未来趋势.docx
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1、传统污水处理固然可以清洁污水,但高能耗、高物耗摧毁其中资源/能源的作法难以持续维系。“蓝色水工厂”是“双碳”背景下应运而生。它以生态循环为依据,将资源与能源回收视为主要目标,目标资源/能源被回收后,污水也自然被净化,处理水可以“副产品”形式被加以利用。那么“蓝色水工厂”是什么?它涉及哪些技术,给污水治理带来哪些变革?本文带你一“碳”究竟。O1传统污水处理忽略了污水本身含有丰富的碳资源这一问题活性污泥技术是最传统的水处理工艺,其应用范围最广。在我国目前的城市污水处理厂中,有80%以上都是采用活性污泥法。以“预处理+活性污泥+厌氧消化”的传统污水处理工艺中仅有40%左右的进水COD进入初沉污泥及剩
2、余污泥,经污泥浓缩后进行厌氧消化,可产生16%-20%左右的沼气,为污水处理厂提供热能及电能.这种传统污水处理模式对于已建污水处理厂可实现少部分能量自给,且污泥经消化后得到减量,可减少污泥处置费用。但此方式最大特点即:未能对原水中COD进行高效捕获,导致原水中有约45%的COD经异养菌作用以C02的形式排入大气,加之厌氧消化效率较低,造成污水处理厂能源自给率较低。随着对水资源质量要求的提高,使得城市污水处理厂不得不开发许多改进型的工艺技术,如A/0法、氧化沟法、SBR法等,这些改进的工艺技法在我国被广泛运用:()CCAS工艺即连续循环曝气系统工艺,生物处理的核心是CCAS反应池,在主反应区内依
3、照“曝气、闲置、沉淀、排水”程序周期运行,使污水在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱氮,和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运行均由计算机集中自控。(二)传统活性污泥工艺活性污泥工艺是污水处理的主要工艺,传统活性污泥工艺采用中等污泥负荷,曝气池为连续推流式。若只要求去除有机污染物时,传统活性污泥工艺仍是一种可行的选择。(三)SBR工艺SBR是序批式活性污泥法的简称,又名间歇曝气法,其主体构筑物是SBR反应池。污水在反应池中完成反应、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序,使处理过程大为简化。(E3)A0工艺A/0工艺也叫厌氧好氧工艺,A(AnaCrobiC)是厌氧段,用于脱氮除
4、磷;O(OXie)是好氧段,用于除水中的有机物。(E)A20工艺即厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺,A2/0工艺将生物脱氮生物除磷综合到了同一活性污泥系统中。(六)氧化泡氧化沟是活性污泥法的一种变型,其曝气池是一种首尾相连的循环流曝气沟渠,污水处理的整个过程全部集中在氧化沟内完成。连续进出水所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定,不需设置初沉池和污泥消化池,处理设施大大简化。即使对现有工艺进行了改良,传统污水处理行业依然是我国的耗能大户,2023年全行业耗电约184亿kWh,且在社会总能耗中的比例逐年提高。目前我国城市污水处理主流工艺主要采用生化处理方式,在处理过程中会消耗大量能源和化
5、学药剂来实现水质净化,且会产生大量的CO2、氧化亚氮(N20)、甲烷(CH4)等温室气体,是公认的温室气体释放源之一,从某种程度讲这是一种“以能消能”“污染转移”“以能耗换水质”的非绿色手段。此外,传统的污水资源化处理也主要是针对水本身的回用,例如回用于绿化灌溉、洗涤或工业冷却水等方面,却忽略了污水本身含有丰富的碳资源这一问题。污水实际上是一种资源与能源的载体,据估计,污水中蕴藏的潜在能源(COD)为400-500mg/1的城市污水潜在化学能为1.5-1.9kWh/m3,每千克COD约能产生0.14X108J的代谢热,污水每升高或降低5所产生的热量几乎等于332座大型发电厂的年发电量,约为有机
6、物代谢热的4倍。污水中蕴含着如此巨大的能量,如果合理利用其中部分COD的化学能甚至是热能,并将其转换为电能,理论上可以实现能耗的“自给自足”,甚至可以向厂外输出能量(电能、热能)。然而传统的污水处理工艺以耗能供氧来去除COD,使得污水中所蕴藏的大量化学能和热能远未被提取和利用,有悖于碳中和的发展理念,这就需要不断开发和利用污水/污泥中蕴藏的潜在能源,亦要研发与应用具有“低碳”潜能的污水处理工艺和技术。因此,对污水处理中潜在能源进行回收与利用有着重要的实际意义。在此背景下,为探寻符合低碳发展理念、推进污水处理碳中和运行可持续发展,“蓝色水工厂”理念应运而生。02蓝色经济背景下的“蓝色水工厂”20
7、16年,首创环保集团和Mark院士、北京建筑大学联合成立了“中-荷未来污水处理技术研发中心”,共同研究新一代污水处理技术。Mark院士是污水处理及水资源再生领域世界顶级专家之一,中国工程院外籍院士、荷兰皇家科学院及工程院双院土、美国国家工程院外籍院士,被国际同行公认为21世纪污水处理技术的领跑者与风向标。2023年9月“中-荷未来污水处理技术研发中心”主任Markvan1oosdrecht受邀出席服贸会工程咨询与建筑服务绿色创新发展高峰论坛时提出了蓝色水工厂理念,同时,首创环保集团也发布了蓝色水工厂的实践案例。与绿色发展相比,蓝色水工厂属于蓝色经济。蓝色经济多了一重从废物资源中挖掘价值的过程,
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