污水處理概念廠工藝路線該如何選擇?
今天我們宜興的概念廠已經(jīng)啟動,北京目前也在建廠,上半年我們和北京分管水方面的副市長做了一次系統(tǒng)的匯報,市長也確定下來要建,北京水務(wù)局局長也有一個明確的說法。目前廠址已經(jīng)選定,技術(shù)路線正在論證,形成了系統(tǒng)的技術(shù)方案。
以下結(jié)合概念廠具體工作當(dāng)中的一些體會,尤其是技術(shù)路線選擇方面,跟大家分享一下。
第一,我們覺得工藝路線應(yīng)該瞄準未來社會對污水處理行業(yè)的要求;第二,工藝路線應(yīng)該體現(xiàn)出未來污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢;第三,工藝路線不必追求盡善盡美或陷于極端概念。我們說概念廠是面向2030、2040年的,面向二十年以后的,這就得先研究二十年以后的社會是什么情況,二十年以后的社會對污水處理的要求是什么。我們做了一系列研究后得出未來的社會必須面對許多挑戰(zhàn):第一個,與我們相關(guān)的挑戰(zhàn)是缺水;第二,能源短缺;第三是資源匱乏;第四是鄰避。這些問題我們必須面對。
一、工藝路線應(yīng)瞄準未來社會對污水處理的要求
1未來社會缺水
缺水要求我們污水處理行業(yè)必須滿足水資源可持續(xù)循環(huán)利用的需要。水的總量可能并沒有減少,但用的越來越多。另外,氣侯變化越來越明顯,導(dǎo)致極端天氣事件越來越多,可利用的水越來越少。缺水要求我們污水處理行業(yè)必須為實現(xiàn)水資源的可持續(xù)循環(huán)利用提供一個基礎(chǔ)。
2社會越來越缺能源
這就要求污水處理首先得自己的能耗越來越低,其次,還要利用污水中的能源和能量進行開發(fā)利用。我國是第一能耗大國,能耗非常大,在國家的能源戰(zhàn)略中,給污水處理行業(yè)留了多少能源呢?沒有太多的規(guī)劃。發(fā)達國家數(shù)據(jù)表明,污水處理行業(yè)雖然小,但卻占了全社會總電耗的1%左右,美國是1%,日本是0.9%,德國也接近1%。因此,對于一個成熟發(fā)達的社會,我們可以說污水處理行業(yè)要占全社會總耗電量的1%,這是一個不變的概念。這就要求未來的污水處理行業(yè)盡量提高產(chǎn)耗比,盡量實現(xiàn)產(chǎn)耗的平衡。
3資源匱乏
這個要說起來概念比較多,我們有機資源越來越匱乏,無機資源也越來越匱乏,最典型的就是磷,我們看到全世界57%的無機磷竟然貯存在摩洛哥這樣一個很小的國家,我們中國很缺,日本非常缺,歐洲也非常缺,北美可能不太缺,各地的情況不完全一樣。我們的土壤板結(jié)問題越來越嚴重,需要增加有機質(zhì),磷也越來越少。國際上的統(tǒng)計,污水處理磷循環(huán)通量,占了全社會總磷循環(huán)通量的34%,所以說磷必須高效地循環(huán)起來。
4鄰避
這個現(xiàn)象我們自己的體會比較深,未來社會一定要求污水處理廠不要起負的作用,必須融入到周圍的社會環(huán)境,利用自己在水、能、景觀方面的優(yōu)勢,發(fā)揮正能量。
5追求
綜合起來我總結(jié),未來污水處理要有四個追求:追求水質(zhì)的可持續(xù)性,追求能源的最大回收、資源的高效循環(huán)利用、環(huán)境和諧友好。
二、工藝路線應(yīng)該體現(xiàn)出污水處理技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
一出水水質(zhì)的可持續(xù)性分析
第一,水質(zhì)應(yīng)該滿足水生態(tài)健康的要求、公眾健康的要求。第二,應(yīng)恢復(fù)水資源基本功能,滿足使用要求,實現(xiàn)水資源可持續(xù)的循環(huán)利用。第三,工業(yè)污染物要自己處理掉,不得排入生活系統(tǒng),而生活中產(chǎn)生的污染物必須由未來的市政污水處理廠處理掉。
二膜過濾技術(shù)的應(yīng)用
對于膜過濾技術(shù)的應(yīng)用,我個人認為未來的概念廠的工藝選擇,離不開膜分離技術(shù),因為這個技術(shù)可以使水變得清澈,感官指標改善的程度比較高。感官指標一改善,水的可循環(huán)利用的程度就高了。不只是人需要看著水越清澈越好,即便是水當(dāng)中的魚類,也需要一個清澈的水質(zhì),無論從人體健康的需要,到水生態(tài)的需要,都需要有一個清澈的水質(zhì),所以我們說膜過濾技術(shù)是概念廠不可回避的。
三高級氧化技術(shù)的應(yīng)用
以臭氧為主的高級氧化的技術(shù),剛才我們說了,我們生活當(dāng)中PPCP,包括EDC、藥物和化妝品等一系列新興污染物,不能讓它們進入水的循環(huán)中,需要用高級氧化技術(shù)將其摧毀。
四高效節(jié)能降耗技術(shù)裝備
現(xiàn)在,大量的節(jié)能降耗技術(shù)裝備的應(yīng)用力度不夠。高級曝氣控制、最佳回流比控制等技術(shù)方面,與西方的差距還是比較大的。
五低能耗新工藝
我們關(guān)注的低能耗新工藝,即可持續(xù)性新工藝,門類比較多,體系較大,現(xiàn)在熱議的主要是主流厭氧氨氧化技術(shù),屬于工藝原始創(chuàng)新?傮w的技術(shù)狀態(tài),側(cè)流厭氧氨氧化技術(shù)已經(jīng)成熟,國際上已經(jīng)進入到了設(shè)計及運行優(yōu)化階段,說明這個技術(shù)基本已經(jīng)成熟。主流厭氧氨氧化技術(shù)還在實驗室內(nèi),沒走向生產(chǎn)實踐。學(xué)術(shù)界的大部分意見認為,主流厭氧氨氧化沒有問題了,克服了低濃度和低溫,但是一進入中試就有問題,還沒有一個穩(wěn)定成功的中試的案例。目前這個技術(shù)什么時候突破,觀點不一樣。我個人認為,一個技術(shù),當(dāng)實驗室的開發(fā)證明這種現(xiàn)象是客觀存在的,實驗室階段的研究就已經(jīng)基本完成了,再接下來的開發(fā)一定要有工業(yè)界的參與。一個技術(shù)如果只停留在實驗室階段,就很難突破。遺憾的是,國內(nèi)只有幾個高校學(xué)術(shù)團隊在做,還沒有企業(yè)參與其中。
六污水化能開發(fā)技術(shù)
污水的能源化,污水化能的開發(fā)技術(shù),我們有非常多的技術(shù),相信在座同行都比較清楚。
七污水水源熱泵技術(shù)
污水水源熱泵,可開發(fā)污水中蘊含的熱能,消耗1Kwh電,可輸出45Kwh~5Kwh的熱量,這些熱量可用于加熱污泥水解酸化、污泥厭氧消化、側(cè)流厭氧氨氧化、建筑供熱與制冷。
八碳資源循環(huán)技術(shù)
碳資源的循環(huán)技術(shù),人類已經(jīng)實現(xiàn)上百年了,但是實現(xiàn)的力度不高,效率不高,比如有機物往有機質(zhì)發(fā)展,我們土地需要什么,不是簡單的有機質(zhì),是腐殖質(zhì),我們必須還有一個環(huán)節(jié)銜接起來?偠灾,把有機碳的資源,更高效合理的和土地循環(huán)起來,需要做的工作很多。
九磷資源循環(huán)技術(shù)
35.9%的磷以鳥糞石(MAP)成為高效磷肥,39.8%的磷隨腐殖質(zhì)進入土地。
十以水、能、肥為核心的城市生態(tài)綜合體構(gòu)建技術(shù)
我們要說一個特殊的技術(shù),以水、能量、肥為核心的城市生態(tài)綜合體的構(gòu)建技術(shù)。要降低噪聲,要除臭,要把這些技術(shù)進行有效集成,形成以水、能、肥為核心的城市生態(tài)綜合體系。
三、工藝路線不必追求盡善盡美或陷于極端概念
實踐中,工藝路線不必追求盡善盡美或陷于極端概念,我們既然做面向二十年以后的工作,不一定現(xiàn)在每一步都嚴格按照三十年以后做。我們應(yīng)該怎么做呢?在北京概念廠的技術(shù)路線選擇中我們提出立足現(xiàn)在,面向未來,實現(xiàn)不同階段工藝的無縫切換。我們開始做的每一步對未來提出社會的需求變化和未來技術(shù)的發(fā)展都要留下足夠的空間,現(xiàn)在全國一些污水處理廠周圍的占地小,被居民包圍,我們?nèi)狈﹂L遠的規(guī)劃。再一個,概念廠經(jīng)過一年多的努力,我個人認為社會效應(yīng)已經(jīng)比較大了。一個明顯的體會:大概七、八年前,國家提出來污水處理廠可研編制必須要有節(jié)能降耗篇,很多報告的節(jié)能降耗篇是虛的,最近這一兩年發(fā)現(xiàn)很多比較有規(guī)模的污水處理廠可研報告的節(jié)能降耗是實的,是在想方設(shè)法降低能耗。因此,不管概念廠未來面臨什么樣的困難,我們的理念已經(jīng)得到了一定的傳播。