未來(lái)污水處理新方向？看看荷蘭污水廠是如何轉(zhuǎn)型的
最近幾年來(lái)，環(huán)保行業(yè)哪些詞最火？
碳中和必須占有一席之地。
為此，世界各國(guó)沒少嘗試各種各樣的技術(shù)路線，迫切希望實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，修復(fù)地球環(huán)境。
在層層壓力之下，污水廠作為能耗大戶，自然也要面臨轉(zhuǎn)型：
比如，強(qiáng)化污染物削減功能，搞搞極限脫氮除磷；
比如，以提高能源自給率為目標(biāo)進(jìn)行提標(biāo)改造，實(shí)現(xiàn)低碳污水處理；
比如，重視污水處理過程的資源回收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用等。
于是就有了：
2003年，全球第一座NeWater再生水廠在新加坡建成，污水再生回用達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)；
2005年，奧地利Strass污水處理廠在全球首次實(shí)現(xiàn)能量自給自足，僅依靠回收污水中化學(xué)能即可滿足污水處理的能量消耗；
2016年，瑞士立法強(qiáng)制從污水（污泥）、動(dòng)物糞尿等污染物中回收不可再生的磷資源。
……
作為世界公認(rèn)的水利強(qiáng)國(guó)，荷蘭自然也不甘落后。
所以今天，小編就和大家聊聊碳中和時(shí)代，荷蘭的污水廠是如何進(jìn)行升級(jí)轉(zhuǎn)型的。
荷蘭的污水理念——NEWs框架
荷蘭，地處萊茵河、馬斯河和斯海爾德河三角洲，是一個(gè)低洼之地。
作為環(huán)保人，每次提到荷蘭小編腦海中第一個(gè)蹦出來(lái)的就是代爾夫特理工大學(xué)。
尤其是它的Kluvyer生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，在微生物工程技術(shù)方面的成就可謂是享譽(yù)全球，目前我們熟悉的一些污水生物處理技術(shù)很多都是來(lái)自這里。
比如反硝化除磷與磷回收（BCFS）、短程硝化（SHARON）、厭氧氨氧化（ANAMMOX/CANON）、好氧顆粒污泥（NEREDA）、側(cè)流富集/主流強(qiáng)化硝化（BABE）、生物塑料（PHA）回收等。
更厲害的是，這些技術(shù)還出自Mark van Loosdrecht教授一人之手，他也因此獲得了水業(yè)的“諾貝爾獎(jiǎng)”——新加坡李光耀水獎(jiǎng)。
老早的時(shí)候，代爾夫特理工大學(xué)就提出了可持續(xù)污水處理的理念了，2008年，荷蘭應(yīng)用水研究基金會(huì)把這個(gè)理念具象化為“NEWs”框架。
即Nutrient（營(yíng)養(yǎng)物）+Energy（能源）+Water（水） factories（工廠）詞組的縮寫，表示可持續(xù)理念下的污水處理廠其實(shí)是營(yíng)養(yǎng)物、能源和再生水三位一體的生產(chǎn)工廠。
正好“NEWs”一詞也有新的含義，既是新生，也是未來(lái)。
這個(gè)“NEWs”有多好呢，在它的框架下，污水中幾乎沒有了傳統(tǒng)意義上的廢物：
有機(jī)物為能量的載體，轉(zhuǎn)化后可用于彌補(bǔ)運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)碳中和運(yùn)行目的；污水本身所含熱量也可通過水源熱泵轉(zhuǎn)換出大量熱/冷能，不僅可貢獻(xiàn)于碳中和運(yùn)行，還能向社會(huì)輸出熱/冷量。這就是能源工廠的內(nèi)容。
污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是磷，在處理過程中可有效回收，以最大限度延緩磷資源的匱乏速度。這是營(yíng)養(yǎng)物工廠的內(nèi)容。
有機(jī)物及營(yíng)養(yǎng)物回收完成后，也就是完成了傳統(tǒng)污水處理的主要目標(biāo)，剩下的資源就是我們熟知的再生水了。這就是再生水廠的內(nèi)容。
于是，荷蘭還將污水處理工藝步驟概括為6大過程：①預(yù)處理；②基本處理；③后處理；④污泥處理；⑤污泥脫水上清液處理；⑥能量轉(zhuǎn)化。
看起來(lái)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，其實(shí)每一個(gè)工藝步驟背后可選擇的技術(shù)很多，相同的技術(shù)也可以在不同的工藝步驟中獲得應(yīng)用，就好像排列組合一樣，總可以找到最合適的方式處理污水。
NEWs框架下的概念工藝
既然有了大方向，那么工藝技術(shù)自然也要圍著這個(gè)框架展開。
NEWs框架下升級(jí)的概念工廠會(huì)采用什么樣工藝技術(shù)？
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首先我們看一下這個(gè)營(yíng)養(yǎng)物工廠概念工藝。如圖中所示，沉砂池去除無(wú)機(jī)砂礫后，主要靠生物固磷將污水中磷富集于污泥中沉淀回收；富磷污泥厭氧消化產(chǎn)CH4后經(jīng)離心機(jī)脫水干化，主要從干污泥焚燒灰燼中回收磷，也可氧化上清液產(chǎn)生磷酸鹽。
該工藝的主要特點(diǎn)是將COD與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分離，分別回收能源與資源。
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其次就是能量工廠的概念工藝。從圖中也能看出來(lái)，這個(gè)能量工廠的工藝就比較復(fù)雜了。
原水進(jìn)來(lái)以后，要經(jīng)過微濾網(wǎng)，這個(gè)微濾網(wǎng)是用來(lái)截流顆粒COD的；然后經(jīng)過預(yù)沉池，沉淀一部分SS；后面就是專家研究推薦的A-B工藝了，一般會(huì)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)所屬污水廠進(jìn)行升級(jí)改造。A段厭氧消化產(chǎn)生CH4，后面的厭氧氨氧化主要是用來(lái)脫氮，最后的磷以化學(xué)結(jié)晶的方式回收。
這一概念工藝的特點(diǎn)就是截留COD并使之直接超臨界氣化產(chǎn)生氫氣和甲烷，剩余溶解性COD采用厭氧分解；N、P通過ANAMMOX方式與化學(xué)結(jié)晶方式去除，以最大化COD轉(zhuǎn)化能源。
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最后就是再生水廠概念工藝了。它的目標(biāo)產(chǎn)品為鍋爐補(bǔ)水甚至是飲用水，不過絕大部分最后都會(huì)進(jìn)入蘆葦濕地和地表水。
再生水廠同樣采用的是A-B法，原水經(jīng)過A段和MBR處理之后，加入臭氧，再經(jīng)過接觸池、生物活性炭過濾后，小部分經(jīng)RO深度處理獲得鍋爐補(bǔ)充水甚至是飲用水，10％的濃液與另外70％處理水最后排入蘆葦濕地或地表水系統(tǒng)。
這一概念工藝雖可保證獲得穩(wěn)定的水質(zhì)和水量，但是MBR與RO這樣的膜技術(shù)能耗極高，需要有充足的剩余污泥提供有機(jī)能量。其特點(diǎn)是最大程度隔離COD并轉(zhuǎn)化能源（A段），生物脫氮（MBR），化學(xué)除磷，難降解COD高級(jí)氧化。
Amersfoort污水廠轉(zhuǎn)型案例
為了驗(yàn)證NEWs理念，荷蘭沒少搞下功夫，比如對(duì) Amersfoort 污水處理廠開啟了為期6年的改造計(jì)劃。
通過革新污泥處理技術(shù)將其轉(zhuǎn)變成為一個(gè)區(qū)域性污泥處理中心，并增設(shè)磷回收單元，期望實(shí)現(xiàn)完全能源自給、40％磷回收及75％的污泥經(jīng)干化后含水率為10％的階段目標(biāo)。
Amersfoort污水處理廠的最大處理量為8900m3·h-1，相當(dāng)于31500人口當(dāng)量/d。污水廠改造前后的污水處理工藝保持不變，即污水經(jīng)初沉池＋曝氣池＋二沉池＋砂濾池處理后，
滿足N＜10mg·L-1，P。改造后如圖所示：
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首先，Amersfoort污水廠實(shí)現(xiàn)能源工廠目標(biāo)的關(guān)鍵措施有兩點(diǎn)：
①采用污泥熱壓水解技術(shù)以提高消化負(fù)荷。污泥微生物細(xì)胞在高溫(150~200℃)高壓下發(fā)生裂解，以提高污泥水解生物利用率，增加厭氧消化負(fù)荷及甲烷產(chǎn)量；
②熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)(CHP)。消化產(chǎn)生的甲烷經(jīng)CHP以熱能和電能的形式完成對(duì)污水能源的回收。 減少了傳統(tǒng)高壓水解需要蒸汽驅(qū)動(dòng)水解過程所需的熱能。
Amersfoort污水廠對(duì)兩種關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)合使用，不僅可滿足完全能量自給，每年還可產(chǎn)生約2000000 kWh的電能對(duì)外供電，成為名副其實(shí)的能源工廠。
其次是磷回收。Amersfoort污水廠每天可產(chǎn)生2000 t鳥糞石顆粒。通過應(yīng)用WASSTRIP工藝+Peal單元，避免了富含磷、銨及鎂的消化液污泥消化反應(yīng)器中的結(jié)晶，從而減少傳統(tǒng)工藝因結(jié)晶產(chǎn)生的管道維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)可減少大量化學(xué)污泥，提高了磷回收的效率和純度。
最后
其實(shí)從上面的介紹不難看出，傳統(tǒng)工藝仍然占據(jù)著荷蘭污水處理的主流。資源、能源回收目前以磷回收與污泥轉(zhuǎn)化能源為主要核心，也最為現(xiàn)實(shí)。
NEWs框架的建立雖然針對(duì)未來(lái)污水處理方向，但并不預(yù)示著既有污水處理設(shè)施被推倒重來(lái)，也不是新建示范廠，而是強(qiáng)調(diào)既有污水廠根據(jù)自身情況、因地制宜。這是荷蘭人一貫作風(fēng)，當(dāng)然，也是我們進(jìn)行污水處理時(shí)可以學(xué)習(xí)的地方。
資料/圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)、《國(guó)外污水處理廠發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)》；郝曉地等，荷蘭未來(lái)污水處理新框架——NEWs極其實(shí)踐
來(lái)源：耐鹽君 環(huán)保水圈（僅供分享交流不作商業(yè)用途，版權(quán)歸原作者和原作者出處。如有侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)诤笈_(tái)留言，我們會(huì)第一時(shí)間刪除處理）
