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年终盘点 | 2017全球水处理创新趋势

    热点技术研发方向与趋势

    污水处理再生水回用

    新加坡PUB:(1)用前置生物吸附工艺提高产能(2)深度处理工艺的全规模验证【六月】

    英国萨里大学超分子技术去除水中的新兴污染物【七月】

    美国南加州将建全球最大再生水厂补给地下水系统,超越目前橙郡GWRS【七月】

    佛罗里达州Falkenburg污水处理厂建设本州第一个再生水直饮试点项目【七月】

    污泥处理

    WEF发布关于污泥厌氧消化工艺的报告【六月】

    WERF发布实现A类污泥标准的技术蓝图【六月】

    WERF发布《污泥热氧化过程中的能量回收报告》【七月】

    美国能源部赞助南加州的污泥热水解项目【七月】

    连续式热水解工艺(cTHP)进驻英国污水市场:Turbotec®【八月】

    加拿大不列颠哥伦比亚大学提出一种降低污泥厌氧消化异味和成本的新技术【十一月】

    资源回收工艺

    WERF发布低耗能、低碳的同步脱氮除磷以及回收工艺【六月】

    PUB发布协同消化提高厌氧消化沼气产率的工艺【六月】

    WERF发布纽约州CHP项目的优势和成本评估分析【七月】

    欧洲公布关于可持续磷研究的公众平台【六月】

    美国查尔斯河流域协会(CRWA)提出资源回收新思路【七月】

    英国英国巴斯大学(BathUniversity)和英国瓦西克斯水务集团(WessexWaterutility)开展“绿色除磷工艺”研究【八月】

    英国SevernTrentWater除磷技术实验进展【十月】

    芬兰阿尔托大学(AaltoUniversity)研发回收营养物新工艺【九月】

    膜工艺

    新加坡南洋理工大学发明新型低压中空纤维纳滤膜【七月】

    MABR技术获得沙特阿拉伯石油国家公司的大额投资【六月】

    Fluence公司在美国大陆的首座MABR设备落户斯坦福大学【十一月】

    沙特将建全球最大反渗透膜海水淡化工程【八月】

    结语与分析

    本年度的污水处理与污泥处理领域,再生水回用、资源与能源的回收与利用成为年度热点。虽然可持续污水处理理念早在20年前便已在欧洲出现,但是真正提上各国议程,也不过是近几年的境况。在全球能源危机、气候变化和资源紧缺等背景下,污水处理的传统模式不得不发生巨大改变,发展节能低碳和污水中可用物质有效循环和深度回用的污水处理新模式,受到了国际社会的广泛关注。然而,如何认识污水处理模式的环境可持续潜力缺乏科学且系统的方法。

    人类社会可持续发展对城镇污水处理存在多目标要求:提高出水水质,满足水污染控制和水资源可持续利用的需要,节能降耗、控制碳排放,实现低碳污水处理;开发污水潜能,提高能源自給率,并逐步实现清洁能源净输出;回收有机和无机资源,实现资源的循环利用。

    在能源消耗方面,美国城镇污水处理电耗占全社会总电耗的3%,以色列为10%,中国城镇污水处理电耗已突破100亿kWh,约占全社会总电耗的1%。而污水处理厂蕴含巨大潜能,污水处理的潜能是处理污水耗能的10倍。因此,全球每日产生的污水潜能相当于1亿吨标准燃油的能量。一些地区部分污水处理厂能源自给率可达到60%以上,甚至完全自给。奥地利Strass城市污水处理厂,采用A/B两段生物处理法,处理规模为25000m3/d,1996年就达到能量自给率49%,2006年就达到108%。

    为避免、甚至消除传统污水处理“以能消能”、“污染转嫁”的弊端,欧美学者本世纪初已提出污水处理应向着“碳中和(CarbonNeutrality)”目标方向发展。应对这一挑战,美国计划到2030年时基本实现污水处理碳中和运行目标。率先提出可持续污水处理概念的荷兰等欧洲国家也不甘示弱,为此早已制定了着眼于包括碳中和在内的2030年污水处理技术路线图。

    目前已有一些以“碳中和”为目标的新型污水生物处理技术逐渐在国际上得到应用,诸如,厌氧氨氧化技术、好氧颗粒污泥技术、新型微污染物去除技术、磷回收技术、污泥热水解与厌氧消化技术、极限去除营养物技术、再生水回用技术等,都是围绕可持续污水处理理念发展出来的新型技术,这些技术基本代表了污水处理技术领域的未来主要发展方向。

    除此之外,转变观念的步伐应当尽快落实于行动。

    在过去,水与能源经常被分开管理,但是在“未来城市”,整个水循环系统应采用可持续性管理方式,限制能源消耗的同时最大程度地回收能源。在水处理系统的末端环节,污水处理过程优化能源回收和水回用。污水不仅应被看作是一种实现再利用的潜在的替代性水资源,还应被视为是一种富含营养物质和有机成分的潜在的能源来源。

    在传统污水处理观念下,处理后的再生水被视为“主”产品,而在可持续污水处理理念下再生水实际上变成了“副”产品,因为将主产品磷回收与碳中和完成后,污水随之得到净化,这与传统目标异曲同工。减量化-稳定化-无害化-能源化是传统污泥处理/处置的四项基本原则与顺序。在以强调碳中和运行的时代,这个四项基本原则并没有改变,只是顺序颠倒,以能源化作为核心。

    事实上,只要能将剩余污泥最大程度地转化为能源,减量化、稳定化、无害化也随之实现。可见,可持续污水处理理念的核心并不是研发“高大上”的技术,而是对传统观念的否定与转变。其实,大多数传统工艺在可持续理念下依然可以发挥它们的有效作用,即使在荷兰也没有一座全新NEWs理念下平地而起的污水处理厂,大多数既有污水处理厂一般都是根据现存工艺因地制宜地按NEWs目标逐渐完成升级改造。目前荷兰正在实施的一些案例包括回收生物塑料、回收磷;Apeldoorn污水厂能量自给、Raalte污水厂回收污水中的热能、Tilburg污水厂沼气提纯后外供、Kaatsheuve污水厂出水做公园景观、Terneuzen污水厂采用膜过滤后供陶氏化学工业应用、Harnaspolder污水厂出水用作灌溉。

    所以,未来污水处理的基本变化是实现向资源、能源、水回收的转变,与此同时寻求降低费用的方式,并且在这个过程中要灵活可行。


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