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浅谈污水处理与管理领域的新方法与新技术

2017-01-25 09:15来源:中宜环科环保产业研究作者:张婧怡关键词:污水处理污水处理技术城市水资源收藏点赞

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除了水中的热值之外,废水流的几种组分中的有机物也代表了能源的主要来源。如图2所示,大多数的有机物主要存在于卫生间和厨房所产生的生活污水中,这些废水被定义为黑 水。黑水的水量并不大,我们更建议直接对黑水进行处理,回收其中蕴含的能源。从黑水中回收能源的技术包括热力燃烧、厌氧消化(产沼气), 这些技术可以结合用在热电联产系统里。比如,微生物燃料电池就是一种 新兴的能源生产技术 (Logan et al., 2006)。

大多数营养盐都滞留在人畜尿液中,我们也将这种水称为黄水。当能量管理、营养物回收和源分离相结合时,就能实现从废水中有效提取和回收能源和营养物。实现营养物回收的 技术有很多种,比如,污水处理过程中产生的污泥富含了大量氮磷,如果将这些氮磷提取出来,可以直接作为氮肥磷肥应用于土地耕作。第二种方法是施用磷酸盐肥料,这种肥料包含了鸟粪石或者磷酸钙,是将磷化学沉淀之后的产物。

如表2所示,雨水收集与水回用技术在地方层面管理中最能发挥作用, 尤其是针对分散型系统。水回用技术会弱化泵的作用,因为水回用往往是就近回用,不需要远距离输送。相比 之下,能源管理和营养物回收技术更适用于大规模集中型系统。图3展示 了一个综合系统,该系统基本包含了所有的废水流,比如灰水、黑水、黄水, 并阐明了各种废水流应该对应采用哪种处理技术。

新技术

膜过滤系统

膜系统对深度水回收系统的发展具有至关重要的作用,并且对这种系统的开发还将持续下去。浸入式的微滤和超滤系统作为反渗透系统的预处理工艺效果非常好,可以去除大部分的可溶性物质成分。另外,膜过滤系统的改进 将推进深度污水处理技术和MBR的发展,这二者都是水回用工业的主力技术。

在MBR工艺 中, 较长的泥龄 (SRT)给微生物深度反应提供了适宜的环境,同时对抑制细菌、病毒也起到了帮助,所以MBR工艺的出水水质非常好。所以,MBR工艺是非饮用类 水回用工艺的理想备选方案。如果回用水以饮用为目的,则MBR工艺之后还需要设置反渗透工艺和紫外消毒工艺 (Tao et al., 2005, 2006)。

纳米技术

近年来,纳米技术已经开始被用于进一步改善膜的性能,用纳米技术制成的膜材料性能更佳,比如,膜污染较缓、水力传导性更好、允许穿透性更灵敏。反渗透技术的改良包括两方面,膜材质和膜组件结构配置,其他领域还包括更高效的水泵输送和能量回收系统, 以及研发新的工艺技术,例如膜蒸馏。

微生物燃料电池

微生物燃料电池是一项突破性技术,它利用电子转移来捕获微生物代谢过程中释放的能量,即可以从废水有机物中直接提取电能 (Logan et al., 2006)。其过程包括三阶段:首先,微生物在电极上生长为生物膜 ; 然后,电子供体通过质子交换膜与电子受体分离,建立电流;最后,通过有机物质 (BOD5)的氧化产生电能。

虽然这种技术仍处于发展的早期 阶段,并且在提高产能效率和经济性方面都需要进一步优化,但它依然具有巨大的潜力。

延伸阅读:

【视野】技术│欧洲六国污水处理技术路线

原标题:浅谈污水处理与管理领域的新方法与新技术
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