今天的德國依然走在解決污水處理新問題與新挑戰(zhàn)的路上 【放眼國際 · 獨家連載】德國污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應對措施——末端處理以及結論篇
發(fā)布日期：2015-06-10 瀏覽次數(shù)：
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核心提示：今天的德國依然走在解決污水處理新問題與新挑戰(zhàn)的路上 【放眼國際 · 獨家連載】德國污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應對措施——末端處理以及結論篇
今天是《德國污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應對措施》5篇連載的最后一篇——末端處理以及結論篇。完整連載可點擊文章末尾閱讀原文查看。
作者：Michael Sturm, Prof. Dr.越來越多的有機微污染物在河流、湖泊，甚至地下水中，都已經被檢出，這些微污染物包括農藥殘留、激素等。污水處理廠的出水中含有這些物質，是因為現(xiàn)在的污水廠工藝中，都還沒有涉及處理此類物質的去除工藝。即便如此，現(xiàn)在的污水處理廠通過活性污泥的吸附以及生物降解或者生物轉移作用，也能去除相當一部分的微污染物。然而，殘留的污染物包括農藥、激素及其他有機微污染物雖然濃度不高，但也有可能引發(fā)水生態(tài)系統(tǒng)的問題，甚至影響到供水系統(tǒng)。
在原水中，這些微污染物的濃度可達幾百ug/L，在處理后的出水中，其濃度為10-100ug/L。目前，還沒有一部法律法規(guī)對出水中農藥殘留物的濃度有明確的規(guī)定。降低地表水中有機微污染物含量的方法之一是在污水處理廠整體工藝中加入處理微污染物的技術與工藝，這些技術包括： 正常情況下，這些工藝應當放在污水廠整體工藝流程的最末端，比如，置于二沉池之后。 臭氧是一種強氧化劑，許多有機物都可以被臭氧氧化。但是，使用臭氧的一個問題是有機物有時不能被臭氧完全礦化，而只是發(fā)生了一些形態(tài)轉化，結果是有可能產生更為有害的物質。活性炭具有巨大的內表面積（1000 m2/g），并且可以吸附大量的溶解態(tài)物質�；钚蕴课綄τ谌コ⑽廴疚锒�，是一種非常行之有效的方法，對于大部分微污染物，活性炭吸附去除比例甚至可以高達80%以上。在工藝上，活性炭可以以粉末的形式投加到水中（顆粒直徑是10~15um），或者單獨設置一個填充有顆粒活性炭的活性炭柱（顆粒直徑是1~3mm）。如果采用投加粉末活性炭的方式，在整體工藝末端要將粉末活性炭與水體進行分離。分離的方法可以通過沉淀（輔以絮凝）、砂濾或者膜過濾，其中膜過濾需要更多的能量消耗。使用過的活性炭需要被焚燒，吸附在其上的有機物將被完全礦化。如果采用的顆�；钚蕴恐姆绞�，污水在進入活性炭柱之前必須進行充分的預處理，尤其是懸浮顆粒和鐵必須被完全去除。活性炭柱里的顆�；钚蕴靠梢栽偕⒅貜褪褂谩� 納濾和反滲透膜對于去除藥物殘留都非常有效。操作壓力在5~40bars時，就可以從廢水中提純出純水。在生物處理之后，出水通常要進行預過濾（微濾）以防污染。膜元件需要進行化學清洗。產水/廢水的比例通常在75%~80%之間。也就是說，將有20~25%的含有殘留物的水需要進行進一步的處理。由于操作壓力較高，能耗基本在1~2 kWh/m3 。
由于以上的這些問題，膜過濾還不太適宜大規(guī)模使用。膜元件也可以在MBR中使用，MBR可以替代傳統(tǒng)活性污泥法中的曝氣反應池和二沉池。通常情況下，超濾膜的工作壓力是1bar以下。為了防止膜污染，必須采用更高壓力的空氣流對膜進行“沖洗”，這也就是為什么膜過濾的能耗會高達1 KWh/m3的原因。在這種工藝中，藥物殘留的去除率會高于傳統(tǒng)工藝的污水處理廠，但是并沒有高很多。 圖11 臭氧氧化、活性炭吸附、納濾工藝的工藝流程圖通過以上附加的工藝段，水中的微污染物可以得到一定程度的削減，但是不能完全消除。只有找到產生這些微污染物的化學品的替代品或者減少對這些化學品的消耗才是徹底解決問題的方法。今天的德國依然走在解決污水處理新問題與新挑戰(zhàn)的路上。
我們可以通過工藝的優(yōu)化來降低能量消耗。比如，優(yōu)化曝氣、水泵等。能量產生同樣可以通過工藝優(yōu)化得以提升，比如，污泥厭氧消化以及熱電聯(lián)產等。通過以上這些方法，污水處理廠完全可以實現(xiàn)能量自給。如果脫氮采用厭氧氨氧化工藝，將會節(jié)省更多的能量。如果將厭氧氨氧化工藝應用在主流污水處理工藝中，用其取代傳統(tǒng)厭氧消化脫氮工藝，將會產生更多的可揮發(fā)性懸浮固體，從而增加厭氧污泥消化罐的產能，即產生更多的沼氣。減少二氧化碳等溫室氣體的排放可以通過優(yōu)化能量平衡來得以實現(xiàn)。在活性污泥工藝中，溫室氣體甲烷并不是最主要的。關于N2O的排放問題只有少量數(shù)據(jù)可供參考，應當加強對該領域的研究。關于磷回收方便，截止到2011年只有德國的吉夫霍恩有較大的工程案例，它采用的是改良Seaborne Process工藝來處理消化污泥。德國的一個小型污水試驗場在進行從污泥灰分中分離磷元素的試驗。從污水中可以回收大量的磷元素，但是其成本也要高出回報好幾倍。可以采取其他污水處理工藝來去除水體中的微污染物，但是只能削減，不能根除。只有找到產生這些微污染物的化學品的替代品或者減少對這些化學品的消耗才是徹底解決問題的方法。
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