今天的德國(guó)依然走在解決污水處理新問(wèn)題與新挑戰(zhàn)的路上 【放眼國(guó)際 · 獨(dú)家連載】德國(guó)污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)措施——末端處理以及結(jié)論篇
發(fā)布日期：2015-06-10 瀏覽次數(shù)：
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核心提示：今天的德國(guó)依然走在解決污水處理新問(wèn)題與新挑戰(zhàn)的路上 【放眼國(guó)際 · 獨(dú)家連載】德國(guó)污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)措施——末端處理以及結(jié)論篇
今天是《德國(guó)污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)措施》5篇連載的最后一篇——末端處理以及結(jié)論篇。完整連載可點(diǎn)擊文章末尾閱讀原文查看。
作者：Michael Sturm, Prof. Dr.越來(lái)越多的有機(jī)微污染物在河流、湖泊，甚至地下水中，都已經(jīng)被檢出，這些微污染物包括農(nóng)藥殘留、激素等。污水處理廠的出水中含有這些物質(zhì)，是因?yàn)楝F(xiàn)在的污水廠工藝中，都還沒(méi)有涉及處理此類(lèi)物質(zhì)的去除工藝。即便如此，現(xiàn)在的污水處理廠通過(guò)活性污泥的吸附以及生物降解或者生物轉(zhuǎn)移作用，也能去除相當(dāng)一部分的微污染物。然而，殘留的污染物包括農(nóng)藥、激素及其他有機(jī)微污染物雖然濃度不高，但也有可能引發(fā)水生態(tài)系統(tǒng)的問(wèn)題，甚至影響到供水系統(tǒng)。
在原水中，這些微污染物的濃度可達(dá)幾百u(mài)g/L，在處理后的出水中，其濃度為10-100ug/L。目前，還沒(méi)有一部法律法規(guī)對(duì)出水中農(nóng)藥殘留物的濃度有明確的規(guī)定。降低地表水中有機(jī)微污染物含量的方法之一是在污水處理廠整體工藝中加入處理微污染物的技術(shù)與工藝，這些技術(shù)包括： 正常情況下，這些工藝應(yīng)當(dāng)放在污水廠整體工藝流程的最末端，比如，置于二沉池之后。 臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，許多有機(jī)物都可以被臭氧氧化。但是，使用臭氧的一個(gè)問(wèn)題是有機(jī)物有時(shí)不能被臭氧完全礦化，而只是發(fā)生了一些形態(tài)轉(zhuǎn)化，結(jié)果是有可能產(chǎn)生更為有害的物質(zhì)。活性炭具有巨大的內(nèi)表面積（1000 m2/g），并且可以吸附大量的溶解態(tài)物質(zhì)�；钚蕴课綄�(duì)于去除微污染物而言，是一種非常行之有效的方法，對(duì)于大部分微污染物，活性炭吸附去除比例甚至可以高達(dá)80%以上。在工藝上，活性炭可以以粉末的形式投加到水中（顆粒直徑是10~15um），或者單獨(dú)設(shè)置一個(gè)填充有顆粒活性炭的活性炭柱（顆粒直徑是1~3mm）。如果采用投加粉末活性炭的方式，在整體工藝末端要將粉末活性炭與水體進(jìn)行分離。分離的方法可以通過(guò)沉淀（輔以絮凝）、砂濾或者膜過(guò)濾，其中膜過(guò)濾需要更多的能量消耗。使用過(guò)的活性炭需要被焚燒，吸附在其上的有機(jī)物將被完全礦化。如果采用的顆�；钚蕴恐姆绞剑鬯谶M(jìn)入活性炭柱之前必須進(jìn)行充分的預(yù)處理，尤其是懸浮顆粒和鐵必須被完全去除�；钚蕴恐锏念w�；钚蕴靠梢栽偕⒅貜�(fù)使用。 納濾和反滲透膜對(duì)于去除藥物殘留都非常有效。操作壓力在5~40bars時(shí)，就可以從廢水中提純出純水。在生物處理之后，出水通常要進(jìn)行預(yù)過(guò)濾（微濾）以防污染。膜元件需要進(jìn)行化學(xué)清洗。產(chǎn)水/廢水的比例通常在75%~80%之間。也就是說(shuō)，將有20~25%的含有殘留物的水需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理。由于操作壓力較高，能耗基本在1~2 kWh/m3 。
由于以上的這些問(wèn)題，膜過(guò)濾還不太適宜大規(guī)模使用。膜元件也可以在MBR中使用，MBR可以替代傳統(tǒng)活性污泥法中的曝氣反應(yīng)池和二沉池。通常情況下，超濾膜的工作壓力是1bar以下。為了防止膜污染，必須采用更高壓力的空氣流對(duì)膜進(jìn)行“沖洗”，這也就是為什么膜過(guò)濾的能耗會(huì)高達(dá)1 KWh/m3的原因。在這種工藝中，藥物殘留的去除率會(huì)高于傳統(tǒng)工藝的污水處理廠，但是并沒(méi)有高很多。 圖11 臭氧氧化、活性炭吸附、納濾工藝的工藝流程圖通過(guò)以上附加的工藝段，水中的微污染物可以得到一定程度的削減，但是不能完全消除。只有找到產(chǎn)生這些微污染物的化學(xué)品的替代品或者減少對(duì)這些化學(xué)品的消耗才是徹底解決問(wèn)題的方法。今天的德國(guó)依然走在解決污水處理新問(wèn)題與新挑戰(zhàn)的路上。
我們可以通過(guò)工藝的優(yōu)化來(lái)降低能量消耗。比如，優(yōu)化曝氣、水泵等。能量產(chǎn)生同樣可以通過(guò)工藝優(yōu)化得以提升，比如，污泥厭氧消化以及熱電聯(lián)產(chǎn)等。通過(guò)以上這些方法，污水處理廠完全可以實(shí)現(xiàn)能量自給。如果脫氮采用厭氧氨氧化工藝，將會(huì)節(jié)省更多的能量。如果將厭氧氨氧化工藝應(yīng)用在主流污水處理工藝中，用其取代傳統(tǒng)厭氧消化脫氮工藝，將會(huì)產(chǎn)生更多的可揮發(fā)性懸浮固體，從而增加厭氧污泥消化罐的產(chǎn)能，即產(chǎn)生更多的沼氣。減少二氧化碳等溫室氣體的排放可以通過(guò)優(yōu)化能量平衡來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。在活性污泥工藝中，溫室氣體甲烷并不是最主要的。關(guān)于N2O的排放問(wèn)題只有少量數(shù)據(jù)可供參考，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)該領(lǐng)域的研究。關(guān)于磷回收方便，截止到2011年只有德國(guó)的吉夫霍恩有較大的工程案例，它采用的是改良Seaborne Process工藝來(lái)處理消化污泥。德國(guó)的一個(gè)小型污水試驗(yàn)場(chǎng)在進(jìn)行從污泥灰分中分離磷元素的試驗(yàn)。從污水中可以回收大量的磷元素，但是其成本也要高出回報(bào)好幾倍。可以采取其他污水處理工藝來(lái)去除水體中的微污染物，但是只能削減，不能根除。只有找到產(chǎn)生這些微污染物的化學(xué)品的替代品或者減少對(duì)這些化學(xué)品的消耗才是徹底解決問(wèn)題的方法。
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