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发展循环的技术,就是要使物质能够实现最高效率的循环利用。在污水处理过程中,如果我们仅仅考虑水污染,考虑水质的安全,不考虑资源化能源化,不能够解决其中最重要的问题。只有考虑水污染、水安全与资源化能源化三重目标耦合,才能在环境污染治理中得到最佳的解决方案。
1、能源可否自给?
能源能不能高效利用,比如在污水处理厂当中的能源能不能自给,或者在污水治理场合当中,在其他的环境治理场合当中,我们能不能利用能源和降低能源使用?我认为完全可以做到,因为在污水当中有大量可以利用的物质,比如有机物质,可以通过生物处理成甲烷和甲烷气。在生物处理本身,利用它所含有的潜在能源,转化成可以利用的能源,大大降低在环境污染治理当中的能源消耗。另外,利用新工艺、新技术、新装备以及运营方式也能大幅提高污水处理能源自给率。
对于能源自给,国外有现成的技术已经可以实现。比如奥地利Strass城市污水处理厂,采用A/B两段生物处理,规模25000m3/d,能源回收率1996年达到49%,2006年达到108%,外源物存在时能源效率为200%。再如由IWA后任主席HelmutKroiss主导设计维也纳污水厂进行厌氧产能改造,规模约在80-150万立方/天,2020年改造完成,不仅实现能耗平衡,而且能够产生剩余能源。
如何找到适合中国的技术?我认为需从两方面做工作,一是能够最大程度地降低能耗,二是能把水中的污染物转变成能源。当前,我国污水处理厂的建设运营普遍粗放低效,节能空间巨大。污水中的有机物富含能源,合理利用通常能满足污水处理能耗的1/3到1/2;另一方面,污水处理新工艺、新技术、新装备以及运营方式也有广泛的节能效果。污水处理厂的大面积占地也为太阳能利用提供了可用空间。
2、物质可否合理循环?
除水资源循环利用外,污水处理过程还可实现有机质及磷等资源的循环利用。特别是磷,全球磷资源行将枯竭,中国储量也只能有效供给20-50年。因此,构建磷的持续循环体系引起重视,而污水处理将是实现磷循环的重要途径。日本相关机构曾经测算,如将污水中的磷(每年5万吨)加以回收,可解决本国磷矿石进口量的20%。美国最近提出,把污水中的磷和化学需氧量(COD),通过化学方法转化成无机磷,磷的回收和能量的转化同步进行,分离出的磷直接回用到农田或花卉等绿化中。总的来说,磷的回收技术现在基本可以实现,难点在于氮的回收。
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