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污水处理的最初目的是要保护公众健康,远离病菌。随着时间的推移,通过法律法规的设立,保护地表水质量的目的也加入其中。这一点将维持不变,但同时我们也逐渐意识到污水是一种宝贵的原材料资源。我们正处于一个激动人心的、新道路开端的时刻。
文:MarkvanLoosdrecht,TUDelftPaulRoeleveld,RoyalHaskoningDHV
译:盘德立
活性污泥系统发现于1914年(Ardern和Locket),它的原理是用微生物来协助处理污水。去年大家通过不同方式来纪念它的百年庆典,因为它有充分理由被视作污水处理历史的一个转折点。如今的基建设计很大程度上依然归功于当时发现的基本理论。
尤其在1970年到2000年期间,受出水标准进一步提高的影响,污水处理得到了迅速的发展。大批具有独创性的不同系统相继涌现,让我们能够整合不同工艺实现脱氮除磷。
在那三十年间,大批资金投入到污水处理中以满足出水标准的要求(和农业部门的减排工作相结合),使得大部分河流的水质得到了显著改善。
活性污泥的缺点
然而,活性污泥存在一些缺点。那些熟悉污水处理的人,在飞机上就能马上通过许多个圆形的黑色二沉池认出一座污水厂。占地大,这是一个明显的缺点。另一个大问题是长期以来那些不受欢迎的丝状菌的存在。这些丝状菌影响了活性污泥的沉降性(荷兰语里因此也被称作“轻泥”,即膨胀污泥)。我们与此展开了一场斗争,并自认为成功地把这个不受欢迎的入侵者拒之门外,消除了活性污泥法的一次危机,但却不知道这些丝状菌可以成为生产原材料的有用成分,例如用于生产生物柴油的脂质的储存。
与此同时,用于曝气的巨大能耗是另外一个问题。通过引进更高效的曝气系统和先进的自控设备能显著地降低这一部分的能耗。但要想使活性污泥处理系统获得A级的能量标签,我们还需要通过新的生物工艺技术获得突破。
活性污泥处理系统产生大量的污泥。这个听起来有用的产品在我们荷兰主要被当做垃圾来处理。如今我们对它的能量含量有了更深的认识。在很短的时间内涌现了许多可以优化污泥消化工艺的新技术。高温消化和各类型的高温热水解已经迫不及待地快速投入实践。突然间大环境看起来容不得我们再有时间去通过一些示范项目去获取经验了。
不同的视角
污水处理持续地展示出它是一个不断创新的试验沃土。过去50年的大部分重大创新都源于对那些能够净化污水的微生物的科学驯化的研究。
通过生物方法从污水中回收磷依旧是个很好的例子。通过厌氧、缺氧和好氧条件的变换,所有生物处理工艺能整合在一起实现出色的出水水质。生物除磷不仅大大降低了化学药剂的使用量,而且能让污水厂的磷回收变得更加有效率。
我们注意到许多水委会正把可持续发展作为管理目标来实践生物除磷,这是一件喜人的事。但是一间污水厂仅仅通过这种方式并不能实现磷的完全闭合的循环回收。如果我们想达到100%的回收率,就必须对污泥做最终的处理。对污泥焚烧产生的灰渣进行处理的分布计划已经出炉,但这个挑战不该是面向包括污泥干化和污泥生物堆肥等所有终端处理者的吗?
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