雖然自2008年以來,我國提高了部分工業行業的污染物排放標準,但達標排放的工業污水依然比城鎮污水污染物濃度高出幾倍。清華大學環境學院教授、水污染處理專家王占山指出,現在大的問題是工業企業的排污標準大大低于地表水標準。這導致工業污水排放到河流中,對農業、漁業和飲水造成了污染,亟需提高工業污水的排放標準。
污水處理目標的多元化與標準的提升
我國水體富營養化的日趨嚴重,以及完成COD減排指標的推動作用等因素,促使我國污水處理廠加快了提標改造的步伐。提標改造能夠提高污水處理廠的出水水質,減少污染物排放負荷,降低水體富營養化的風險,提高缺水地區的水資源利用率。污水處理廠排放標準從從一級B到一級A的主要變化是,要求出水的氮磷濃度更低,這在技術上是可行的,但會增加建設投資和運行費用。要做到一級A的穩定達標,需要大幅度提高運行的技術水平,投加碳源、化學除磷和智能控制是保證一級A達標的有效技術措施。
一級A提標改造中涉及的幾個主要技術問題包括:
一級A提標改造的主要技術路線;一級A升級改造的主流技術;新建構筑物,增加HRT;改造已有的構筑物和工藝組成。其中,一級處理包括:初沉池改造,提高部分內源有機碳源;適用進水碳氮比偏低情況。
二級處理包括:
(1)投加外部碳源(醋酸、醋酸鈉、甲醇),調整進水特性,改善反硝化,適用于進水碳源很低,無法總氮達標的情況;
(2)化學除磷,提高污泥磷含量,或設前置反硝化段,改善除磷效果,適用于生物除磷不穩定的情況;
(3)投加懸浮填料,提高好氧段生物量,改善硝化效果,適用于冬季水溫偏低導致的氨氮超標情況;
污水處理提標改造是長期任務
我國污水深度處理的規模仍然較低,粗略統計只占到處理總量的20%到30%,進行提標改造必須提高深度處理的水平,另外還要以流域為核心著力降低污水中的營養物濃度。綜合西方國家有機污染物和無機營養物的處理發展歷程,我國的污水處理標準只是一個基本標準,并且與流域水體狀況沒有相關性,考慮我國的水環境特征,我國污水處理廠的提標改造工作任務艱巨。
提高處理的能效物效
節能降耗、降低物料的消耗是污水處理的另一個重要的發展方向。提高處理的能效物效需要從四個方面進行考慮:處理工藝、機電設備、控制策略、優化運行技術。
歐洲的污水處理領域已經展開了大規模的提效改造工作,以提高能源的自給率為目標,但我國的污水處理行業內還沒有全面的展開這方面的工作,很多技術和設備都有很大的提升空間,如超微孔曝氣產品、低密度曝氣器、氣(磁)懸浮鼓風機線性攪拌器,這些低能耗、低物耗產品并未大規模應用,進行完全的節能增效改造可大幅提高污水處理廠效益。
開發污水潛能
污水中蘊藏著巨大的能源潛能。據了解,美國污水處理年耗電210億度,污水中的發電潛能為2000億度,如開發利用,可解決全美國12%的用電量。
另外,生物電化學技術中的微生物燃料電池、微生物電解電池技術,是未來污水能源化研究的重點,理論上這兩項技術的能量回收率都大于80%,前景誘人。但業內專家同樣指出,目前這兩項技術出水水質差、成本高、反應器難以放大,想要工業化還需要不斷地研發與創新。
專家表示,“兩個提高和一個開發”是我國未來污水處理領域的發展方向,但更大的問題在于將這三點“耦合”形成適合我國污水處理的技術路線。