彭永臻:短程反硝化或是城市污水厌氧氨氧化方向
发布时间:2019/4/9 浏览人数:730

3月25日下午,全国人大常委会召开水污染防治法实施情况专家评估座谈会。座谈会上,北工大彭永臻院士从专业角度就水污染防治法实施情况评估作了发言。彭永臻院士对城镇污水处理排放标准存在的主要问题与建议发表了见解,他表示目前城镇污水处理排放标准过于“整齐划一”,应因地制宜规划与修订。同时彭永臻院士还认为,如今越来越多的地区盲目提出城镇污水处理要达到《地表水环境质量标准》中IV类和III类水质的过高要求是没有必要的,应该及时遏制这种趋势,回归理性,提供更加精准的尺度和可靠的依据,从根本上控制水环境的污染。

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3月21日,“2019(第14届)水处理行业热点技术论坛”上举办了主题为“城镇污水处理行业的提质增效”和“城镇污水处理新技术发展方向”的圆桌对话环节上,由清华大学环境学院教授、水环境保护研究所所长黄霞主持,中国工程院院士、城镇污水深度处理及资源化利用技术国家工程实验室主任、北京工业大学环境学科首席教授彭永臻,重庆大学城市建设与环境工程学院院长何强,中国人民大学环境学院副院长王洪臣,北京工业大学市政工程研究所所长李军,北控水务集团有限公司集团运营总监刘伟岩,中国水环境集团北京技术研发中心副总经理杨茂东,上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂厂长裘湛7位嘉宾进行了多方面的讨论,提出了各自独到的见解。

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圆桌对话现场

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清华大学环境学院教授、水环境保护研究所所长黄霞

黄霞:今天的热点话题主要就“城镇污水处理行业的提质增效”和“城镇污水处理新技术发展方向”两方面进行讨论。首先请台上各位嘉宾结合自己从事的工作,从政策、技术、商业模式等各方面谈谈自己对两个话题的看法与理解。随后,请台下有问题的听众针对台上某位专家提出自己的问题。

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中国工程院院士、城镇污水深度处理及资源化利用技术国家工程实验室主任、北京工业大学环境学科首席教授彭永臻

彭永臻:首先我抛砖引玉,把近两年对城市污水处理脱氮技术的一些想法分享给大家。目前城市污水脱氮技术发展得很快,但主流厌氧氨氧化应用几乎还是零。厌氧氨氧化技术主要有3个特点:一是附着性,厌氧氨氧化技术中存在的颗粒污泥和填料使得悬浮污泥很难进行培养。二是该技术需要较高的温度,32℃最好,低温则不行。三是增殖速度非常慢。城市污水一般存在低氨氮、低温、大水量等特点,而正因为这三个理由,厌氧氨氧化技术在城市污水处理应用中受到了很大的阻碍。

但厌氧氨氧化技术也有其优势所在。目前主流城市污水脱氮技术存在一大难点,就是能耗高、消耗大。厌氧氨氧化可以把一半左右的氨氮氧化为亚硝酸根,然后在厌氧氨氧化作用下还原为氮气,这对于城市污水处理的节能是非常有利的。众所周知,新加坡的气温较高,很适用于厌氧氨氧化技术,但那里依旧有许多厌氧氨氧化技术工程被废弃,可见该技术在城市污水处理中推广难度之大。所以,将厌氧氨氧化技术彻底应用于城市污水处理之中还任重道远。

最后谈一下我们团队正在研究的短程反硝化技术,这个技术对于未来厌氧氨氧化技术的应用推广十分重要。短程反硝化是将硝酸盐还原为亚硝酸盐的过程,在污水处理中,短程反硝化过程可以缩短厌氧氨氧化反应时间,提高厌氧氨氧化的脱氮效率,同时减少有机碳源的需求。例如,A2O回流百分之百的污泥,内循环后就是百分之二百,在缺氧厌氧条件下去除1毫升的氨氮,将伴随去除1.32毫升的亚硝,亚硝把回流液中的硝酸氮还原为亚硝酸氮,这样一共就能去除近8毫升的总氮,非常可观。因此从这个意义上来说,短程反硝化有可能是今后城市污水厌氧氨氧化的研究重点。

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北控水务集团有限公司集团运营总监刘伟岩

刘伟岩:我根据北控集团企业发展情况谈谈自己的想法。过去十年里大家可能也多少了解一些北控的发展状况,主要就是依靠投资来驱动发展,集团在香港上市后,也拥有了许多低成本的国际资源。但就目前来看,北控认为这种策略是不可持续的,所以近2-3年内集团也在组建战略转型,希望借助资本和技术两个方向来引领未来发展。目前北控的策略叫做四轮驱动,主要从资本、技术、人才、数据4方面推动企业发展。

目前水务行业中一个热点话题是智慧水务,北控在这方面也有一些思考和实践,就我看来,目前中国水务行业的智慧化可能还没有达到大家理解的那种高度。北控对智慧水务的定位是自动化和智慧化的精建过程,同时,北控也从2017年开始尝试在这方面做了一些工作,重点是为提质增效服务。_ueditor_page_break_tag_

首先,是人员的减少和优化,北控在东莞做了一些少人或者无人值守的水处理项目,在2017年实现了3个污水处理厂的集中化管理,就相当于存在一个中心厂,其他地方则相当于车间,不需要人再去值守。去年北控又开了6个厂的集中化管理项目,现在在做9个厂的,今年年底北控要实现广东省30个厂在一起的集中化管理。当然,这个过程说的很简单,但里面有很多方面的工作需要做,比如网络技术、大数据支持等等。

第二是系统层面的研发。目前水处理行业的自控技术大多都是用PID,但这种技术对于水处理行业是行不通的,因为水的变化是非常大的,PID实现不了精确的控制。北控水务在这方面也有自己的研发,有进一步的精确控制,包括水量控制、曝气控制、加药控制等,是一个全套的系统。

第三,我们也希望未来在大数据和人工智能方面有所突破,北控将这两点统一定义了一个概念,叫做数据双胞胎。我们认为未来数据双胞胎会贯穿整个智慧水务的始终,实现所有厂都靠一个大脑来控制整个系统,不再靠人工干预,实现所有控制都是一个智能控制的过程。

最后,我认为以上的想法未来5年内一定会实现,随着图像识别等算法技术的成熟,未来5G网络的普及等,这些技术将会为智慧水务的实现带来极大的帮助。

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上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂厂长裘湛

裘湛:我以白龙港污水处理厂为例谈谈对污水处理厂提质增效的理解。白龙港污水处理厂整体设计是280万吨/天,在2018年整体河道治理以后,目前水量还在持续增加,有时候可能到300万吨/天,而这么大的水量也导致了厂里很多设施没有条件去检修。白龙港污水处理厂有一个特点,就是从1999年迄今为止,都是在一边建设一边运行,2018年全厂员工300人,厂区施工的工人2000-3000人,包括周边的施工车辆等,对处理厂的运行造成了很大的压力。所以这次建设告一段落后,我也希望静下心来把厂里的设备、运行模式、工艺等好好研究一下。

谈到提质增效,王洪臣院长有过专门的深入分析,我也很同意他的观点,主要就是三个要素:增大污水处理的 “量”、提高污水处理的 “质”以及降低处理的成本。首先对于处理量,整体来说目前我国污水处理厂面临的处理量都是逐年增加的。生活用水的量有波峰波谷,这跟居民生活用水的习惯有关,波谷的时候水量低,波峰的时候水量高,这个过度对处理厂的运行有很大的冲击。白龙港污水处理厂因为前面没有调节池,所以整体水量对上游的输送要求非常高,给我们输送污水的是另一家排水公司,尽管他们跟我们之间也进行过协调,但他们的输送也不可能完全按照我们的系统要求来进行,这是无法克服的问题,所以我们在这块做了一些探索。比如通过不同池子之间的调节,来合理分配水量等,只能说在现有的条件下尽量去挖掘这些能力。

第二是质。在这方面我们也做了一些研究,包括厌氧氨氧化、消化污泥液等等,还跟哈工大一起做了一些研究探索,来保证污水厂整体处理水质优于设计标准。原来我们的出水标准是二级,现在已经进一步提升到了一级A,同时我们也在考虑一级A以后如何再进一步提高,包括如何控制总氮的要求等等。现在,我们也在建立一个全流程的地下污水处理厂,这对于我们来说也是一个全新的挑战。

最后是成本控制。污水处理厂的主要成本是能耗和电耗,我们目前也在跟王洪臣院长合作,通过智能化的监测设备进行曝气优化等。同时在药耗方面,我们正在对生物脱水进行优化,可能对整体环境效应和成本都会有很大的好处,此外还有碳源方面的优化,这也是未来的一个研究方向。

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中国人民大学环境学院副院长王洪臣

王洪臣:据我所知,白龙港污水处理厂应该是目前全球实际处理量最大、建设规模前三的污水厂。大家熟知的芝加哥污水处理厂设计规模是500万吨,实际处理量200万吨,白龙港污水处理厂设计规模280万吨,但实际处理量已300万吨,基本已经是实际处理量最大的处理厂了。而对于提质增效来讲,规模越大的厂,困难也就越大,我觉得对于白龙港这样280万吨处理量的污水厂,如果配水均匀,提质增效的潜力还是非常大的。但若用一个大渠道将200余万吨的污水分流,污水的停留时间会很长,同时进水的水质又无法控制,所以说对大处理量的污水进行配水是很难的。例如我知道美国有一个污水处理厂,厂区西边是雷达部队,南边是导弹部队,附近还有一个5000人的学校,最后这个厂就提出了一个概念叫“总建设施减量提效”,就是把280万吨的处理污水先减少80万吨的处理量,另外建新的地下污水厂去处理,所以说处理量越大,困难就比较多。