污水处理低碳技术的现状与评价_周继.pdf

专题与综述-185-污水处理低碳技术的现状与评价周 继1，朱永斌2，刘一鸣2（1.天津创业环保集团股份有限公司，天津 300381；2.杭州天创水务有限公司，浙江 杭州 310018）摘要：城市污水不只是居民的生活污水，也包括工厂的生产废水，这些污水如果处理不当，会对人们的生活产生影响。因此，在应用传统的活性污泥法进行污水处理的同时，引进低碳技术，不仅可以保证污水的达标处理，也在一定程度上实现了环保资源化的目标。本文主要是对污水处理厂中低碳技术的应用与评价途径进行分析。关键词：污水处理；低碳技术；现状与评价中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-04-64Current Situation and Evaluation of Low Carbon Technologies for Sewage TreatmentZhou Ji1,Zhu Yongbin 2,Liu Yiming 21.Tianjin Chuangye Environmental Protection Group Co.,Ltd.,Tianjin 300381,China;2.Hangzhou Tianchuang Water Affairs Co.,Ltd.,Hangzhou 310018,Cina)Abstract:Not only the daily domestic sewage of residents,but also the production wastewater of factories.If the sewage is not properly treated,it will have certain impact on the daily life of people.Therefore,it is necessary to take corresponding measures to treat the sewage.While applying the traditional activated sludge method for sewage treatment,the introduction of low-carbon technology can not only ensure the sewage treatment up to the standard,but also achieve the effect of environmental protection and recycling to a certain extent.This paper mainly analyzes the application and evaluation approaches of low carbon technologies in sewage treatment plants.Key words:sewage treatment;low carbon technology;status quo and evaluation污水处理厂是专门处理雨水、生活废水、工业废水等污水的工厂，属于现代化城市建设中的基础设施，对社会生活和生产活动，以及对生态环境保护等，起到了十分重要的意义与价值。现阶段，污水处理厂在生产管理方面，提出了技术性节能减排的改进目标，这就需要在污水处理低碳技术上加以创新与改进，以降低污水处理过程中的能源过度消耗的问题。1污水处理基本流程（1）排放污水全部集中在厂内；（2）结合具体情况选择合适的处理工艺进行污水处理；（3）污水放置到格栅加以处理，然后流入到沉砂池继续处理；（4）一级处理完成上述处理的污水，然后放置到暴晒池中；（5）处理完成的污水流入沉池然后氯气进行消毒；（6）经过以上处理流程的污水，将其排进水体。通过上述处理污水流程可以满足达到排放标准，但该过程也会消耗大量的能源资源，加之一些污水处理厂缺少功能完备的节能处理设备，而且低碳技术使用效果有效，导致其污水处理低碳技术工作不到位1。2污水处理资源能源消耗现状2.1药剂消耗絮凝剂是国内污水处理厂一种常见的处理药剂。据相关数据统计表明，10 000 t污水会消耗9 kgPAM絮凝剂。按照市场行情来看，使用聚丙烯酰胺絮凝剂1 t花费的费用约25万，药物消耗的高昂价格在很大程度上提高了污水处理厂的整体成本。不仅絮凝剂的使用会增大处理厂成本，同时会带来严重的环境污染问题，这是因为使用之后的絮凝剂不能回收，所有后续处理也相对繁琐。2.2电力消耗2018年全国用电量调查数据中表明，各地污水处理厂造成的电能消耗大约占据整体电量3%左右。相关研究人员提出，其在今后15年内，造成的电能消耗可能达到20%，但这也从侧面反映出，污水处理拥有较大的节能进步空间。当前，投入使用的污泥提升、生化处理供氧等相关系统会有巨大的电力资源消耗。2.3水资源消耗因为污水处理领域的起步较浅，所以大部分污水处理技术相对落后，致使处理之后也无法达到排放标准。另外，一些处理厂没有构建回用水资源装置，这样污水可能没有进行分离便直接排进水域中。由此来看，这种模式不仅导致大量水资源被消耗，而且和生态环境保护视域下的污水处理原则相违背。第一作者简介：周继（1976-），男，本科，高级工程师，研究方向：环境保护.专题与综述-186-3污水处理低碳技术的现状分析3.1污水处理设备不能满足实际需求相关数据调查中我们发现，当前我国个别地区或城市的污水处理设备相对比较落后，这些落后的设备不但无法满足人们生产生活中污水处理方面的需求，并且非常容易造成水源的二次污染，甚至会造成周围水源大面积损害。另外，个别企业在污水处理方面不够重视，忽视了企业污水处理设备的维修、保养与更新换代，导致污水处理不达标的情况下直接排放到周边水源中，造成生态系统失衡，直接影响我国生态环境。3.2污水处理效率低下现阶段，我国现有的污水处理设备中有34%处于正常运行状态，33%处于闲置状态，33%出太阳不能正常运行状态，导致污水处理率只能达到50%左右，总结原因：一是污水处理方面资金问题，二是污水处理技术问题。多年来，我国积极引进国外发达国家的污水处理技术，虽然我们优化并创新了一套符合我国国情的污水处理技术，我国整体的污水处理工作也获得了重大突破，可是依然落后于国外污水处理水平，存在污水处理效率低、污水处理耗能高以及污水处理设备维修率高等问题2。3.3污水二次利用率低现阶段，大部分城市都在实施城市雨污水分流规划工作，能够将收集到雨水于相对比较干净地污水利用不同地管道进行分流、运输、排放，便于污水处理工作进行。可是，在城市排水系统中加入雨污水分流设备后，污水处理工作量依然很大，并且由于部分污水在处理后进行直接排放，使污水二次利用率明显下降。另外，我国当前污水处理技术应用还处于逐渐推广、应用、优化阶段，大面积污水处理工作时成本比较高。3.4污水处理厂的专业人才稀缺我国地形复杂，水资源分布也不均衡，很多地方并不适合建造大型的污水处理厂。造成很多地方对污水处理不够重视，缺少污水处理相关人才，导致污水处理人员匮乏，业务水平低下；对污水处理流程工艺了解不多，污水处理方式不当，这一系列的问题对低碳技术有很大的影响。4污水处理厂低碳技术的具体应用4.1污水处理厂潜能技术的开发（1）在进行污水处理的过程中，污泥属于一种处理之后的产物，污泥的内部含有大量的有机物、重金属、氮元素、磷元素等成分，因此污泥属于一种就有较大潜力的可持续使用的资源。对于污泥的处理来讲，常用到的处理方式有两种：第一种是焚烧发电，主要是通过污泥干化焚烧的方式进行，这种处理方式属于最直接、最有效的处理方式之一，对污泥内部能源的转化率能够达到85.0%以上，但是需要耗费大量的资金与能源，并不经常使用；第二种是厌氧消化产甲烷，通过处理将COD转化成甲烷，然后在甲烷燃烧的过程中进行电能与热能的回收利用，这是一种较为简单高效的处理方式，在北京小红门、高碑店等污水处理厂中都有应用，在处理的过程中能够减少10万吨左右的二氧化碳气体。在这两种处理方式的作用下，可以充分地进行污泥内部能源的转化。（2）回收污水热能。污水中不仅有大量的污染物，也蕴藏着很大部分的热能，将近占到了污水化学能的4倍以上，几乎达到了城市总废热排量的一半，对此在进行污水处理时，需要采取适当的措施进行污水中热能的回收。在进行污水中热能回收时，基本上是通过污水源热泵进行的，在污水源热泵的作用下抽取污水内部的余热3。对于污水源热泵来讲，主要是在污水温度变化小、流量大小稳定的条件下进行工作的，对污水中的地位热能进行充分的回收，这些热能可以作为清洁能源使用，但是污水的热能回收受到距离的限制与影响，热量的传输效率较低，基本上只能维持在4千米左右，因此回收到的热能只能用来向周围的建筑供暖。这种处理方式在沈阳北部的污水处理厂中有着较大的应用，在这种方式的影响下，使得煤炭资源的消耗量降低了10万吨左右，二氧化碳的排放量减少了20万吨左右。（3）利用再生能源，在进行污水处理时，可再生能源的使用能够使污水处理的效率得到增长，像风能、太阳能等就属于较为常用到的可再生能源。污水处理厂自身的地理位置较低，因此在发电时基本上是通过太阳能完成的。对于太阳能发电进行的污水处理来讲，我国仍旧是处于摸索的状态，一些企业尝试在污水处理池上铺设太阳能板，像初沉池、曝气池等，这样可以在发电的同时起到除臭与保温的效果。在北京的小红门、清河等污水处理厂中，太阳能发电的使用，使得污水厂的年发电量达到了2 000万千瓦时左右，也使污水处理过程中二氧化碳的排放量降低了2万吨左右。太阳能发电时需要具备较大的投资，在使用过程中需要大额的维护，对于一些经济条件一般的污水厂来讲，基本上是不会选择使用的。4.2污水处理厂低碳技术研发4.2.1 可持续脱氮技术在传统的脱氮过程中，基本上是按照氨气二氧化氮三氧化氮氮气的流程进行的，这种处理方式不仅会造成曝气的大量消耗，也会使污水处理后产生大量的污泥，在处理的过程中也会生成一些温室气体，像一氧化二氮、二氧化碳等。可持续脱氮技术，是将硝化作用控制在了二氧化氮生成的阶段，这样可以使污水处理过程中的氧气消耗，以及碳能源消耗得到控制与降低，同时对于曝气的消耗量能够节省65.0%左右，污水处理后的污泥产生也能具有80.0%左右的减少。这种处理方式在北京的排水集团中有着一定的应用，预计每年可以减少1.5万吨左右的二氧化碳排放。4.2.2 反硝化除磷技术反硝化除磷技术主要是通过反硝化聚磷菌使传统方式中的脱氮除磷过程结合在一起，然后在共同的作用下进行污水的脱氮除磷。在反硝化除磷的过程中，细胞中的PHA不仅能够作为反硝化的碳源使用，也能够作为吸磷的碳源使用，促使PHA实现两用的效果。相较于传统的脱氮除磷，反硝化除磷技术的应用，专题与综述-187-不仅能够节省一半左右的COD与氧气，也能够使污水处理后的污泥产量缩减到一半。这种处理方式在南京的污水处理厂中进行了实验，达到了80.0%左右的脱氮除磷效果，同时也能够使污水处理过程中的能耗情况得到缓解。5污水处理低碳技术的认证及其未来 5.1升级污水处理体系改进升级城市的污水处理体系，才能使污水处理技术走向绿色环保。现在技术有了很大的进步，城市建设要与现在的污水处理技术同步，及时更新现有的处理体系，尽可能的在降低成本的基础上，提高污水的处理程度，节约水资源。在处理污水时，可以在沉淀池等污水处理环节中使用一些活性污泥，用活性污泥去净水，吸取污水中的污渍等，净化水质。也可以利用CCAS处理等进行污水的净化处理，国内外有很多先进的技术，都是我们可以借鉴利用的，从而在不同的环境下采用合适的方式进行处理。另外，我们要系注重污水处理设备的定期维修，以免因故障造成更大的浪费。5.2强化污水再利用机制由于水资源浪费问题，人均水资源占有量不足。面对这样的形势，污水处理与污水再利用机制应发挥出应有的作用，强化污水再利用机制，能够有效缓解工业、农业甚至人们生活用水的压力。所以，应转变污水再利用的思想误区，建立污水二次利用机制，有助于水资源的保护，相关企业与研究人员，应加大污水处理技术以及污水二次利用技术的开发力度，全面提升污水再利用效率与质量。不仅如此，不同地区在污水二次利用中，应结合当地实际生产生活情况，判断进行污水再利用的项目，将处理后的污水作为农业生产区域作为农田灌溉用水，或是适当运用到工业生产区域工作中。5.3采取自动化污水处理技术自动化处理技术的应用，一方面，更好地助力低碳设施建设，另一方面，污水处理厂会高经济效益，确保处理设备可以在高效、安全情况下，进行污水处理。因为污水处理具有较高的环境要求，加之流量、温度和压力等均会伴随外界条件而发生改变，所以为提高技术效率应降低外界条件带来的影响，通过污水自动化处理技术，可以随时检测与调整流量、温度和压力等相关因素，由此为处理设备整体工作效率提供保障，提高处理设备质量。针对集水池处理而言，应该确保来水量频率维持和抽水频率相一致，如果来水量超过抽水量，很容易致使浸泡格栅间，但是如果抽水量超过来水量，水泵很容易出现干烧问题，因此会导致处理设备被损害。基于此，通过推广大力这项技术，才会让污水处理达到低碳目标4。5.4加大对污水处理低碳技术的资金投入污水处理低碳技术改进，需要大量的资金支持，特别是在新型的污水处理节能设备方面，应当加大对污水处理低碳技术改进方面的资金投入，为新技术研发应用奠定坚实基础。例如，为缓解技术研发资金短缺的问题，污水处理厂可以寻求社会企业的帮助，尤其是那些生产过程中产生并排放废水的企业，这在一定程度上能够解决技术研发资金的短板。又如，污水处理厂多为市政部门或者税务部门建设，属于社会服务性、公益性基础设施，所以相关部门可以提供一部分技术改进资金，以便帮助污水处理厂完成低碳技术改革任务。5.5加强水资源回收系统的建设要想污水处理技术走向绿色环保，那不仅仅要从设备上去更新换代，也要尝试换些角度去看待污水处理的问题，其中至关键的是水资源的重复利用。我们要加强水资源回收利用系统的建设，尽可能二次使用处理后的污水。比如：将在道路上收集的污水进行净化处理，因为这些污水大多是雨水，其中所含的毒物质很少，经过处理后，可以将处理后的水灌溉城市的花草，进行绿化。在工业中使用的水资源，也可以采用处理后的城市污水，尽可能地节约水资源，比如城市路面洒水车、一些基础绿化设施等，都可以采用经过净化处理后的水资源。5.6重视长久性布局对于我们国家来说，污水处理工作使一项长久性工作。可通过合理地进行分部建设，实现最终的污水治理目标；通过缩小城市于乡镇污水处理技术水平之间的差距，整体化、系统化提升农村地区污水处理水平。同时，由相关部门出台合理的帮扶政策，全面提升农村地区水污染治理工作，并且在合理解决农村污水处理问题的前提下，达成下一项工作目标。另外，做好污水处理工作的同时，可以有效缓解我国水资源紧缺的问题，积极研发与创新污水处理技术，倡导高校与企业之间建立合作关系，由高校培养专业的污水处理技术研发人员，由企业提供污水处理技术研发资金以及相关设备，以大局为重，做好长远布局，实现我国污水处理长效目标。5.7加强低碳技术评价体系的构建相关机构和人员通过对低碳技术评价体系深入了解，可以发现低碳技术能源结构和技术产业结构在运行过程中，同时会带来的一些有用的数据信息。这些数据信息有助于相关部门对低碳技术评价体系进行全方位地了解和管理，从而加大资金的投入，使我国污水处理低碳技术得到全面地应用。6结语在城市污水处理的过程中，低碳技术能够使提升污水处理的效果，是一种值得大力推广使用的现代化处理技术。参考文献：1沈耀良.城市污水处理技术：走向低碳绿色J.苏州科技大学学报：工程技术版，2021，34(3):16.2李尉.污水处理厂低碳降耗技术J.当代化工研究，2021（20）：105-106.3关重庆.污水处理厂低碳降耗技术的思考J.绿色科技，2022（18）：94-95.4付喻珊.污水处理厂低碳降耗技术研究及途径有效分析J.资源节约与环保，2021(2)：9-10.