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城市污水处理技术问题的思考

发布日期:2020-03-10 20:13:12来源:土木工程网推荐:土木龙


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导读:
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对于引进的工艺技术,在与国外咨询公司合作过程中,大部分较好的实现了预定的目标。但是,往往我们自己设计的污水处理工程项目,在实施的过程中有会出现各种应用不当的问题。这是因为以往我国污水处理技术研究偏重于工艺开发研究,对一种工艺的了解缺乏足够的系统性、完整性,也缺乏对整个处理工艺综合性的比较研究和技术经济评价体系。这也造成我国城市污水处理,在技术选择上摇摆不定、不断刮风。
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一、关于城镇污水处理主导工艺的思考 

  对于引进的工艺技术,在与国外咨询公司合作过程中,大部分较好的实现了预定的目标。但是,往往我们自己设计的污水处理工程项目,在实施的过程中有会出现各种应用不当的问题。这是因为以往我国污水处理技术研究偏重于工艺开发研究,对一种工艺的了解缺乏足够的系统性、完整性,也缺乏对整个处理工艺综合性的比较研究和技术经济评价体系。这也造成我国城市污水处理,在技术选择上摇摆不定、不断刮风。首先80年代末流行AB工艺、然后在90年代出开始流行三沟氧化沟(其他形式的氧化沟),目前又流行SBR(或UNITANK)工艺的原因所在。缺乏全面和综合比较能力,在很长的一段时间内国外的新技术和新产品就不断冲击国内市场,成熟技术和国产技术总是无法在市场上占有一席之地。这是我国城市污水领域存在的问题之一。 

  西方国家经过一、二十年的治理工作,一些国家污水处理率达到90%以上。在这一时期(1960-1970年)在城市污水处理领域出现大量各种形式的污水处理新工艺,如:活性污泥的AO工艺、A2O工艺、卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、SBR工艺(IECAS、CASS等等)、纯氧(富氧)曝气、深井曝气、流化床和厌氧-好氧处理等一系列新的处理工艺。而进入90年代,西方国家城市污水处理市场需求萎缩,一个国家一年仅有一、两个城市污水处理厂的建设,所以在技术上失去了开发新工艺的动力。可数的新工艺的发展,也是基于这些国家老的污水处理厂超负荷改造的需要(曝气生物滤池)和水回用的需求(膜生物反应器)。社会需求是技术发展的最好驱动力,而我们国家对污水处理工艺有极大的迫切的需求,我国对污水处理技术开发仍有巨大的动力。 

  二、从可持续性思考城镇污水处理工艺技术 

  目前我国城市污水处理厂普遍采用的工艺是国外在水污染控制过程中,被证明是行之有效的技术。并且是欧美等发达国家所采用的主导技术,我国与欧美等国家与工艺几乎处在同一水平上,但是我国的国民生产总值远远低于上述国家,采用以上技术是否能够完全适合我国的国情,是我们需要考虑的一个问题。这需要从技术的先进性和是否代表了可持续发展的方向两个方面来考虑。 

  目前政府往往简单认为一个城市有污水处理厂,就是经济和环境协调发展,符合了可持续发展的原则。对可持续发展全面理解应该根据世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》的报告中对可持续发展的定义:“可持续发展是即满足当代人的需求,而又不损害后代人满足其需求的能力的发展”。从技术层面考虑需要判断污水处理工艺是否符合可持续发展原则,需要从可持续发展的公平性原则(是否体现资源和环境共享)、持续性(是否满足资源和环境的永续性利用)和共同性原则(是否有利于解决全球性环境问题)方面来考虑。 

  目前国内大多采用国外引进的延时曝气的氧化沟、SBR等工艺。首先,这些工艺是上世纪六、七十年代开发的工艺,是根据西方,特别欧洲国家排放标准制订的工艺。例如采用延时曝气低负荷工艺特别适合北欧国家的气候条件(冬季低温),而延时曝气对污泥是采用好氧稳定的方法,采用耗能的方法进行污泥稳定化处理。适合了这些国家的国情和社会、经济发展情况。 

  事实上,低负荷曝气池的池容和设备是中、高负荷活性污泥工艺的几倍,在建筑材料和土地资源上是高消耗,相应的投资要高数倍;其次,延时曝气系统能耗比中、高负荷活性污泥要高40~50%左右。同时,能耗增加会带来了直接运行费的增加,能耗增加也会还要增加间接投资。据资料报道目前国内每kW发电能力除尘脱硫需要投资500~1000元,则每万吨污水增加的脱硫投资需要25~50万元。按脱硫投资为电站投资10%计,则增加的电厂投资为250~500万元,是污水处理投资的50%以上。对于我国这样一个资源不足、能源日益短缺、人口众多的发展中国家,是否适合推广这种低负荷的活性污泥工艺是值得推敲的问题。从可持续发展角度讲,采用延时曝气这种高资源占用和能源消耗的低负荷工艺,并以耗能的方式取得污泥的稳定工艺是不适合可持续发展的基本原则的,也是不适合中国国情的。我们应该开发科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少反应器。 

  三、关于城镇污水处理厂污泥处理的思考 

  城市污水污泥处理和处置方面在我国还刚刚起步,与国外先进国家相比尚有较大差距。随着大量污水处理厂的投产,污泥产量将会有大幅度的增加。污泥厌氧消化的投资高,污泥处理费用约占污水处理厂投资和运行费用的20%~40%。在我国仅有的十几座污泥消化池中,能够正常运行的为数不多,有些池子根本就没有运行。这也是导致我国近年大量采用带有延时曝气功能的氧化沟等技术的原因。采用高效(高负荷)、低耗污水处理工艺的关键之一是解决城市污水厂污泥处理技术和问题,可以讲具有特点的解决我国城镇污水工艺的进步,在很大程度上取决于污泥处理和利用技术的进步。为了解决这一问题有必要加强污泥处理与利用的研究。 

  另外,在一个小区域内的物质、能量(粮食、蔬菜等)是从周边地区流向中小城镇,污水处理产生的污泥是这种流动的结果,从生态平衡角度讲这些物质是需要回到周边的生态系统中,否则长期发展会造成一个区域内土壤生态的失衡。因此从污泥最终处置的出路来看,中小城镇的污泥农用是最为可行和现实的处置方案。 

  四、我国城市污水处理技术发展思路和对策 

  对于我国这样一个污染严重、资源短缺的不发达国家,先进的水处理工艺开发的标准应该是适合我国国情、高效、低耗和低成本的污水处理技术。各类效率高、投入低、可达到一定治理深度的城市污水处理新技术,对经济尚不够发达而污染亟待治理的我国,尤其是绝大多数没有污水处理设施的17000多个建制镇,在一段时期内都将具有重要意义。以厌氧-好氧生物处理工艺、水解-好氧处理工艺、流化床和曝气生物滤池等为代表的低耗、高效工艺有希望满足这一需求。 

  水污染控制技术涉及到处理技术研究开发、工程设计、工程实施、设备加工和运营管理等各方面。从市场化和产业化的观点,我国城市污水处理的主要任务是在以上三个方面重点发展: 

  1、大力发展先进的水处理工艺技术 

  2、大力推进水处理技术和设备的产业化 

  3、大力鼓励水处理设施运营产业化 

  以往人们对于工艺技术、工程建造和设备制造和设施运营三者之间的关系着重于工艺技术的开发和研究。工艺开发无疑是很重要,不同工艺的选取可能会很大程度的影响到污水处理厂的投资和运行费用(比如采用低负荷的延时曝气系统和高负荷的生物曝气滤池,两者负荷可能会相差十倍)。但是,当工艺确定以后,应该注重工程和制造环节,提倡新材料、新技术、新设备和新的施工方法的改进和革新。在这一方面过去没有引起足够的重视,事实上,过去不乏这样的实例,例如:高效曝气装置的应用可以大幅度的降低能耗;如Biolock工艺、Lipp制罐技术等等,是新的建筑材料和方法的应用,形成了新的工艺。 

  污水处理设施的运营业是传统的技术服务范围;而BOT方式的引入在水处理领域也会逐步打破传统甲、乙方概念,产生甲、乙方角色互换,导致了类似于物业管理型的技术服务需求。对技术服务提出了更高层次的要求。 

  采用BOT方式大大减轻地方政府当前的经济压力,加快基础设施建设步伐,满足全社会对公共工程和基础设施的需求。目前各种基金、上市公司、投资公司和各种社会资金将加速投入这一市场,将加剧这一市场的竞争,但是同时无疑会促进水污染控制市场的成熟和发展。因此,水污染控制市场具有设备化、专业化、资本化和开放性的特点。

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