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革新再生水集成技術(shù) 新污水處理系統(tǒng)出爐

2017-05-22 10:16:36來源:《中國(guó)環(huán)境管理》 任南琪 編輯:Leven 關(guān)鍵詞:中水回用污水處理水資源利用閱讀量:28350

導(dǎo)讀:“城鎮(zhèn)污水低碳資源化利用技術(shù)集成與示范”項(xiàng)目圍繞“城市污水處理過程中物質(zhì)流與能量流內(nèi)在機(jī)制”,提出“灰色” “綠色”的污水處理及回用系統(tǒng)。
  【中國(guó)環(huán)保在線 技術(shù)前沿】2016年8月,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源開發(fā)利用”重點(diǎn)專項(xiàng)“城鎮(zhèn)污水低碳資源化利用技術(shù)集成與示范”項(xiàng)目正式啟動(dòng)。該項(xiàng)目由哈爾濱工業(yè)大學(xué)牽頭,14家單位共同參與,提出了“灰色”+“綠色”的污水處理及回用系統(tǒng)。

革新再生水集成技術(shù) 新污水處理系統(tǒng)出爐
 
  城市污水處理廠深度處理水的再利用是開源節(jié)流、改善生態(tài)環(huán)境、解決城市缺水的有效途徑之一,《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》也明確規(guī)定了2020年水回用20%的要求。經(jīng)處理的城市污水廠出水回用普遍面臨建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用高、微污染物殘留及氮/磷深度削減難、生態(tài)安全不明確等問題。
 
  污水處理
 
  生態(tài)處理雖然具有節(jié)能、低碳優(yōu)勢(shì),但日益嚴(yán)重的城市水環(huán)境污染導(dǎo)致城市水生態(tài)功能退化、生態(tài)凈化功能難以發(fā)揮。因此,如何建立低碳、的城鎮(zhèn)污水資源化利用技術(shù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)“水安全、水環(huán)境、水景觀、水文化、水經(jīng)濟(jì)”五位一體的城市水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)模式,是我國(guó)水資源可持續(xù)利用的國(guó)家重大需求。
 
  2016年8月,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水資源開發(fā)利用”重點(diǎn)專項(xiàng)“城鎮(zhèn)污水低碳資源化利用技術(shù)集成與示范”項(xiàng)目正式啟動(dòng)。該項(xiàng)目針對(duì)城市工業(yè)、景觀生態(tài)等再生水利用需求,基于“產(chǎn)品”與“生態(tài)服務(wù)”一體化的研發(fā)思路,以建立“綠色”+“灰色”的耦合城市污水處理、多目標(biāo)回用技術(shù)系統(tǒng)為總目標(biāo),開展城鎮(zhèn)污水低碳、安全、資源化利用及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)研究。
 
  形成加強(qiáng)型生態(tài)修復(fù)與恢復(fù)技術(shù)體系,研發(fā)新型節(jié)能污水生物處理及污泥安全處理處置技術(shù)、再生水中微量有機(jī)物削減技術(shù)與裝備等,建立污水處理多目標(biāo)回用全過程風(fēng)險(xiǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法和體系,完成示范工程建設(shè)與運(yùn)行。污水回用既可以有效地節(jié)約和利用有限的和寶貴的淡水資源,減少污水或廢水的排放量,縮小水循環(huán)的空間范圍,可減輕水環(huán)境污染,還可以緩解城市排水管道的超負(fù)荷現(xiàn)象,具有明顯的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
 
  該項(xiàng)目由哈爾濱工業(yè)大學(xué)牽頭,聯(lián)合北京大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、天津大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、中科院地理科學(xué)與資源研究所、北控水務(wù)等14家單位共同參與,項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為任南琪院士,由城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任馮玉杰教授協(xié)助任南琪院士進(jìn)行項(xiàng)目具體實(shí)施。開展時(shí)間為2016年7月至2020年12月,專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)3500萬元,設(shè)置8個(gè)課題,項(xiàng)目技術(shù)路線見圖1。

  項(xiàng)目圍繞“城市污水處理過程中物質(zhì)流與能量流內(nèi)在機(jī)制”,提出“灰色”+“綠色”的污水處理及回用系統(tǒng),設(shè)置如下研究?jī)?nèi)容:
 
  1)污水/污泥低碳、處理與資源化與能源化
 
  主要包括智能曝氣、顆粒污泥技術(shù)、厭氧流化床技術(shù)、微生物電催化強(qiáng)化剩余污泥產(chǎn)甲烷、污泥內(nèi)碳源定向合成聚羥基烷酸酯等技術(shù)研發(fā),推進(jìn)污水/污泥低碳處理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
 
  2)再生水中氮/磷深度削減技術(shù)與裝備
 
  通過城鎮(zhèn)污水再生利用氮、磷深度削減技術(shù)的研發(fā),解決城市污水廠的深度處理出水作為景觀回用水或工業(yè)回用水普遍面臨的氮、磷污染物的問題。氮、磷深度削減技術(shù)的集成與應(yīng)用顯著提高污水處理廠的出水水質(zhì),滿足工業(yè)用水、生活雜用水的高品質(zhì)要求。
 
  3)強(qiáng)化生態(tài)凈化技術(shù)處理污水廠出水的“綠色”技術(shù)系統(tǒng)
 
  主要包括研發(fā)集微納米材料、強(qiáng)化微生物電子轉(zhuǎn)移的加強(qiáng)型生態(tài)凈化技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建、城市雨水徑流凈化再利用、生態(tài)浮床技術(shù)研究,構(gòu)建涵蓋污染物原位監(jiān)測(cè)、材料-植物-微生物一體的加強(qiáng)型生態(tài)凈化系統(tǒng),為綠色系統(tǒng)建立提供成套技術(shù)體系。
 
  4)再生水中微量有機(jī)物削減技術(shù)與裝備的“灰色”技術(shù)系統(tǒng)
 
  針對(duì)城市污水處理廠排水在回用過程中,常規(guī)物化深度處理工藝存在的建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用較高、對(duì)水中殘留的污染物質(zhì)去除能力不足等問題,開發(fā)復(fù)合介體吸附強(qiáng)化混凝處理技術(shù)及其耦合處理技術(shù),建立復(fù)合介體(磁、沸石、粉末炭等)吸附強(qiáng)化混凝過濾和負(fù)荷介體沉淀耦合膜過濾、低耗強(qiáng)化氧化/吸附-膜分離成套污水再生利用技術(shù)集成與優(yōu)化等研發(fā)。
 
  5)污水多目標(biāo)回用全過程風(fēng)險(xiǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法和體系
 
  開展污水多目標(biāo)再生回用的生態(tài)毒性和健康效應(yīng)評(píng)價(jià)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)研究,提出合理的再生水多目標(biāo)回用評(píng)價(jià)的技術(shù)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,為優(yōu)化城鎮(zhèn)污水回用技術(shù)提供評(píng)價(jià)方法。
 
  本項(xiàng)目提出的新技術(shù)、新材料、新裝備,代表了當(dāng)前城市污水廠節(jié)能低碳運(yùn)行及高品質(zhì)再生水處理領(lǐng)域的發(fā)展方向。項(xiàng)目攻關(guān)形成的研究成果,將成為城鎮(zhèn)污水廠再生水處理領(lǐng)域發(fā)展的推動(dòng)力,促進(jìn)城鎮(zhèn)污水的深度處理和回用率的進(jìn)一步提高,緩解當(dāng)前緊張的水資源供需矛盾。利用本項(xiàng)目的成果,示范企業(yè)的高品質(zhì)再生水處理規(guī)模可以在短時(shí)間內(nèi)大幅度提高,按7元/m3的高品質(zhì)再生水價(jià)格,每年的收入將超過億元。
 
  項(xiàng)目研制的微納米材料光降解有機(jī)污染物的方法、微納米材料-植物-微生物耦合修復(fù)系統(tǒng)以及水生植物強(qiáng)化凈化系統(tǒng),將提升城市河(湖)水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)效率,顯著改善了修復(fù)水體周邊的環(huán)境,整體提升區(qū)域投資環(huán)境并加快沿線區(qū)域的建設(shè)和開發(fā),引導(dǎo)該區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整。
 
  進(jìn)行再生水回用的綜合生物毒性測(cè)試和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及生態(tài)服務(wù)綜合評(píng)價(jià),能夠有助于控制再生水多目標(biāo)回用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的負(fù)面效應(yīng),促進(jìn)再生水的回用。經(jīng)過對(duì)城市水環(huán)境的修復(fù),城市水體環(huán)境具有明顯的改善。水體質(zhì)量得到凈化,區(qū)域水環(huán)境容量明顯增加,對(duì)水量的調(diào)節(jié)能力增強(qiáng),可以消減暴雨帶來的內(nèi)澇,緩解排水管網(wǎng)的負(fù)載。
 
  濱岸緩沖帶和濕地為眾多的生物提供了棲息地,促進(jìn)物種多樣性的增加,提高了物質(zhì)資源的豐富度,改善城市小氣候和居住環(huán)境,美化城市市容。此外,濱岸緩沖帶具有娛樂和觀賞的作用,為散步休閑或者郊游踏青提供了等戶外運(yùn)動(dòng)提供了場(chǎng)所,提高了人類的文化生活質(zhì)量,同時(shí)帶動(dòng)商業(yè)、建筑業(yè)、運(yùn)輸業(yè)及旅游業(yè)等的迅速發(fā)展,從而促進(jìn)項(xiàng)目影響區(qū)域的經(jīng)濟(jì)繁榮。
 
  此外,本項(xiàng)目通過污水污泥資源化途徑,可實(shí)現(xiàn)污泥減量50%以上,回收污泥碳源達(dá)到70%——80%,回收了污水中蘊(yùn)含的碳素資源,并減少了后續(xù)污泥處理處置的壓力。污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體、合成的PHA產(chǎn)品及好氧發(fā)酵產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)等實(shí)現(xiàn)了未來水廠輸出有價(jià)值能源及化學(xué)產(chǎn)品的目標(biāo),改變了傳統(tǒng)污水處理廠的末端處理位置,使其成為能源資源循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。
 
  綜上,該項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容具有重要科學(xué)研究?jī)r(jià)值、環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益突出。利用本項(xiàng)目研究成果,開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料、新工藝和新設(shè)備,將進(jìn)一步提高未來的核心競(jìng)爭(zhēng)能力。通過本項(xiàng)目研究成果的應(yīng)用示范,展現(xiàn)高品質(zhì)再生水集成技術(shù)的新成果,使參與企業(yè)的產(chǎn)品、設(shè)備或技術(shù)搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
 
  作者簡(jiǎn)介:任南琪,中國(guó)工程院院士,哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院,主要研究方向?yàn)槲鬯幚砑百Y源化、海綿城市建設(shè)理論與實(shí)踐。
 
  責(zé)任作者:馮玉杰,哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授,主要研究方向?yàn)槲鬯幚砑百Y源化。
 
  原標(biāo)題:任南琪:城鎮(zhèn)污水低碳資源化利用技術(shù)集成與示范
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