如何在我國實現(xiàn)污水處理的“節(jié)能環(huán)?！崩砟?/h1>
2012-01-27 13:55:30鄒梅
中國科技信息 2012年19期 關鍵詞：利用
鄒 梅
吉林省林業(yè)勘察設計研究院，吉林長春 130022
如何在我國實現(xiàn)污水處理的“節(jié)能環(huán)?！崩砟?/p>
鄒 梅
吉林省林業(yè)勘察設計研究院，吉林長春 130022
我國的城市建設正在不斷的推進當中，污水處理作為城市建設的基礎設施，已經(jīng)成為了至關重要的一個環(huán)節(jié)，一個城市的建設是否具有前瞻性，與城市的污水處理有著密不可分割的關系。本文就是從低碳、節(jié)能、環(huán)保開始著手，對我國的污水處理情況進行了分析，并通過實際情況提出了要建設適用于本地的污水處理方案，達到城市生態(tài)環(huán)境的要求，讓城市的居民能夠有個美好的生活環(huán)境。
污水處理；生態(tài)環(huán)境；低碳；節(jié)能；環(huán)保
引 言
對人類而言，水是生存不可或缺的資源，但是由于工業(yè)化，農(nóng)業(yè)化的危害，我們賴以生存的水資源已經(jīng)存在了很大的問題，嚴重影響到人們的身體健康。所以對于污水的研究，就一定要狠抓嚴抓，一刻也不能夠松懈。國家現(xiàn)在提倡的污水處理系統(tǒng)一定要具備環(huán)保、節(jié)能的理念，但是城市的污水處理系統(tǒng)要想達到預期的效果，還需要專業(yè)的技術人員不斷地研究，為了讓人類的子孫后代都能生活得更好，污水處理的研究也就顯得非常有意義了。
1 我國污水的排量與耗能的情況
據(jù)相關資料統(tǒng)計：工業(yè)污水的排放量大約占污水總排量的50%，而且工業(yè)污水與生活污水相比，工業(yè)污水的危害更大，成分更復雜，更不易被凈化，對人體的危害非常大。而化學制品、造紙、電力、紡織這四個行業(yè)又占工業(yè)污水排放量的50%，需氧量排放占60%，是污水處理的重點對象。
由于工業(yè)化的日益發(fā)展，污水排放量在與日俱增，國家制定諸多措施下很大的力度來治理污水，2003年國家的污水治理經(jīng)費是87.4億元人民幣，到了2008年，這項經(jīng)費增長了近3倍。一方面是因為污水排放量增大，需要新建污水處理廠；另一方面是傳統(tǒng)方法處理污水的耗能龐大導致的，污水的排放量增加，相應的耗能也就成倍的增加了。據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，這種情況如果不能夠及時有效的遏制，到2030年，國家每年用于污水處理的經(jīng)費將達到1000億元人民幣，如果能夠在現(xiàn)有的基礎上，減少污水處理所帶來消耗的10%，就將為國家節(jié)省100億元人民幣。
目前，我國污水處理的實際情況與21世紀所倡導的環(huán)保、低碳、節(jié)能的經(jīng)濟理念存在很大差異。但是要讓企業(yè)自己建立污水處理系統(tǒng)，又存在投資太高、企業(yè)不能實施的問題，這樣導致企業(yè)偷排，給環(huán)境造成不可估量的損失。照此看來，環(huán)保、低碳、節(jié)能、經(jīng)濟的污水處理技術研發(fā)就顯得尤為重要了。
2 實現(xiàn)環(huán)保的污水處理系統(tǒng)的途徑
污水處理的低碳策略可概括為兩個方面：第一是如何開源；第二是如何節(jié)流。充分的利用污水中的能源，不使其浪費這樣的方法就是開源。選擇先進的低碳污水處理設備，最大化的利用好設備以做到節(jié)流，就能夠把污水處理的開銷與成本降到最低，這就是主要的技術手段。
2.1 能源的回收與再利用
通常在處理污水的過程中都會浪費掉很多可利用的能源，如淤泥等。淤泥通常有三種開發(fā)途徑：
1）可以將淤泥焚燒以到達發(fā)電的效果。這種方法轉化能量的利用率高達80%，但存在一定的弊端，那就是焚燒所需要花費的成本較高，所以在實際的操作中不是很常見。
2）淤泥經(jīng)過處理可以產(chǎn)生甲烷。甲烷雖然再轉化為電能的轉化率只有50%-60%，但所需要的硬件設施都相對簡單，成本能夠得到很好的控制。
3）生物產(chǎn)氫。通過這種方式來提取能源也有一定的弊端，提取出來的能源并非真正意義上的清潔能源，所以也很少被應用。
綜合上述三種處理方法，第二種方式具有可行性，已經(jīng)成為了目前淤泥能源再利用的主要方式。但是，在剩余的淤泥當中微生物細胞難以在傳統(tǒng)的方式下完全釋放有機物質，這就影響了轉化率，以至于細胞裂解成為了淤泥處理的關鍵。
2.2 熱能在污水處理中的利用
污水中含有大量的熱能，往往人們的不注意而有所流失，這樣的做法顯然與現(xiàn)在的節(jié)能環(huán)保理論相悖。在現(xiàn)今污水中的熱能有兩種利用方式：
1）把污水當中的熱能直接的用于處理工藝當中。中溫亞硝化和生物強化技術，就是利用淤泥液體中的余溫，不但能為生物的處理提供最佳環(huán)境，還能避免能源消耗，一舉兩得。
2）利用熱泵的技術來回收低位的熱能。污水的溫度一般都沒有大幅度變化，污水流量大而且穩(wěn)定，存貯的熱量多。因此，污水中的熱能被認為是可利用開發(fā)的清潔能源。
2.3 太陽能在污水處理中的利用
除了污水、淤泥的開發(fā)再利用外，美國以及許多的歐洲國家早已提出了通過在污水池上鋪設太陽能集熱板來收集太陽能的想法，并將這樣的想法應用于污水處理技術中，于是有了太陽能污水處理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是一個比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，它基本上不需要維護和電力，能量的消耗是普通污水處理系統(tǒng)的1/6至1/3。而可用于污水處理凈化的工藝主要有：光催化氧化法技術、共厭氧硝化反應以及微生物生化代謝反應等。特別是光催化氧化法技術應用于生活污水、工業(yè)廢水、地下水的修復以及殺菌、消毒等等，具有非常好的前景。
2.4 開發(fā)污水處理的新技術
國家應該大力鼓勵開發(fā)與推廣新型的節(jié)能減排污水處理技術，例如超導磁分離法、人工濕地法等。超導磁分離法是一種最新型的技術，此方法是在污水中預先加入磁種，使得原本沒有磁性的有害物質通過一定的方法產(chǎn)生磁性，最后聚集在一起。在強烈的磁場干擾下，聚集在一起的有害物質會被吸附到篩網(wǎng)或鋼毛上，通過篩網(wǎng)或鋼毛的移動來達到污水凈化的效果。超導磁分離技術與以往的技術相比具有效率高、不占地、節(jié)能減排等優(yōu)點。超導磁分離技術與傳統(tǒng)的電磁技術相比，其磁場強度更高，超導磁分離技術比傳統(tǒng)電磁分離技術的磁場高3倍，而且耗能卻比傳統(tǒng)的電磁技術要低，是一項真正的低碳、節(jié)能的環(huán)保技術。
通常污水處理廠的水質和進水量會隨著季節(jié)與時間的變化波動，所以淤泥、污水提升鼓風機和回流泵的動力并不是時刻處于最好的狀態(tài)。為此，就必須要采取一定的技術手段來減少不必要的耗能，采用交流變頻調(diào)速技術就可以有效地控制住回流量，這樣就能夠保證處理污水的設備總是處于高效率的工作狀態(tài)，使得污水處理的設備時刻的高效運行。
此外污水處理工藝中的氧轉化效率和曝氣效率的提高對污水處理廠實行低碳、節(jié)能也會有所幫助。研發(fā)低碳、節(jié)能的曝氣設施必將會成為污水處理廠的技術方向。在處理污水的過程中，減少能源的投入也有助于降低能源的消耗。
2.5 低碳工藝的應用與研發(fā)
在污水處理工藝中：反硝化除磷工藝可以把生物的除磷與脫氮合二為一，不僅節(jié)省了碳源，還可以將剩余的COD轉化成CH4能源。在早期的南非，UCT及A2/O（兩種脫氮除磷工藝）在研發(fā)的過程中并沒有注意到DPB（反硝化除磷細菌）的存在，但是這種厭氧-缺氧-好氧動態(tài)循環(huán)的工藝流程恰恰就是DPB細菌聲場與繁殖的必要環(huán)境。要厭氧氨氧化(ANAMMOX)的前提就是要有足夠多的NO作為受體，因此，像這樣的自養(yǎng)脫氮的核心技術就是要實現(xiàn)短程的硝化。在現(xiàn)今，實現(xiàn)這種技術的方法有生物膜內(nèi)亞硝化（CANON）和中溫亞硝化（SHARON）。
[1]吳明宇,趙洪慶.淺析城市給排水工程設計的發(fā)展與創(chuàng)新[J].建筑科學，2002（8）.
[2]趙晨明.談現(xiàn)代城市規(guī)劃中給排水設計的理念的發(fā)展與創(chuàng)新[J].建筑行業(yè)學報，2007（12）.
[3]環(huán)境科學與工程進展叢書--SBR及其變法污水處理與回用技術.化學工業(yè)出版社.
[4]路金喜,馬恒澤,王德宏,李宏偉,王彥惠,陳麗.城鎮(zhèn)生活小區(qū)污水生態(tài)原位凈化回用處理工藝研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報,2011,(02).
[5]叢曉紅,楊毅,薛三平,歐陽建.永定河官廳山峽排污口治理工程的設計與思考[A].2004北京城市水利建設與發(fā)展國際學術研討會論文集[C], 2004.
10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.008
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我國的城市建設正在不斷的推進當中，污水處理作為城市建設的基礎設施，已經(jīng)成為了至關重要的一個環(huán)節(jié)，一個城市的建設是否具有前瞻性，與城市的污水處理有著密不可分割的關系。本文就是從低碳、節(jié)能、環(huán)保開始著手，對我國的污水處理情況進行了分析，并通過實際情況提出了要建設適用于本地的污水處理方案，達到城市生態(tài)環(huán)境的要求，讓城市的居民能夠有個美好的生活環(huán)境。
污水處理；生態(tài)環(huán)境；低碳；節(jié)能；環(huán)保
引 言
對人類而言，水是生存不可或缺的資源，但是由于工業(yè)化，農(nóng)業(yè)化的危害，我們賴以生存的水資源已經(jīng)存在了很大的問題，嚴重影響到人們的身體健康。所以對于污水的研究，就一定要狠抓嚴抓，一刻也不能夠松懈。國家現(xiàn)在提倡的污水處理系統(tǒng)一定要具備環(huán)保、節(jié)能的理念，但是城市的污水處理系統(tǒng)要想達到預期的效果，還需要專業(yè)的技術人員不斷地研究，為了讓人類的子孫后代都能生活得更好，污水處理的研究也就顯得非常有意義了。
1 我國污水的排量與耗能的情況
據(jù)相關資料統(tǒng)計：工業(yè)污水的排放量大約占污水總排量的50%，而且工業(yè)污水與生活污水相比，工業(yè)污水的危害更大，成分更復雜，更不易被凈化，對人體的危害非常大。而化學制品、造紙、電力、紡織這四個行業(yè)又占工業(yè)污水排放量的50%，需氧量排放占60%，是污水處理的重點對象。
由于工業(yè)化的日益發(fā)展，污水排放量在與日俱增，國家制定諸多措施下很大的力度來治理污水，2003年國家的污水治理經(jīng)費是87.4億元人民幣，到了2008年，這項經(jīng)費增長了近3倍。一方面是因為污水排放量增大，需要新建污水處理廠；另一方面是傳統(tǒng)方法處理污水的耗能龐大導致的，污水的排放量增加，相應的耗能也就成倍的增加了。據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，這種情況如果不能夠及時有效的遏制，到2030年，國家每年用于污水處理的經(jīng)費將達到1000億元人民幣，如果能夠在現(xiàn)有的基礎上，減少污水處理所帶來消耗的10%，就將為國家節(jié)省100億元人民幣。
目前，我國污水處理的實際情況與21世紀所倡導的環(huán)保、低碳、節(jié)能的經(jīng)濟理念存在很大差異。但是要讓企業(yè)自己建立污水處理系統(tǒng)，又存在投資太高、企業(yè)不能實施的問題，這樣導致企業(yè)偷排，給環(huán)境造成不可估量的損失。照此看來，環(huán)保、低碳、節(jié)能、經(jīng)濟的污水處理技術研發(fā)就顯得尤為重要了。
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2）淤泥經(jīng)過處理可以產(chǎn)生甲烷。甲烷雖然再轉化為電能的轉化率只有50%-60%，但所需要的硬件設施都相對簡單，成本能夠得到很好的控制。
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綜合上述三種處理方法，第二種方式具有可行性，已經(jīng)成為了目前淤泥能源再利用的主要方式。但是，在剩余的淤泥當中微生物細胞難以在傳統(tǒng)的方式下完全釋放有機物質，這就影響了轉化率，以至于細胞裂解成為了淤泥處理的關鍵。
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2）利用熱泵的技術來回收低位的熱能。污水的溫度一般都沒有大幅度變化，污水流量大而且穩(wěn)定，存貯的熱量多。因此，污水中的熱能被認為是可利用開發(fā)的清潔能源。
2.3 太陽能在污水處理中的利用
除了污水、淤泥的開發(fā)再利用外，美國以及許多的歐洲國家早已提出了通過在污水池上鋪設太陽能集熱板來收集太陽能的想法，并將這樣的想法應用于污水處理技術中，于是有了太陽能污水處理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是一個比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，它基本上不需要維護和電力，能量的消耗是普通污水處理系統(tǒng)的1/6至1/3。而可用于污水處理凈化的工藝主要有：光催化氧化法技術、共厭氧硝化反應以及微生物生化代謝反應等。特別是光催化氧化法技術應用于生活污水、工業(yè)廢水、地下水的修復以及殺菌、消毒等等，具有非常好的前景。
2.4 開發(fā)污水處理的新技術
國家應該大力鼓勵開發(fā)與推廣新型的節(jié)能減排污水處理技術，例如超導磁分離法、人工濕地法等。超導磁分離法是一種最新型的技術，此方法是在污水中預先加入磁種，使得原本沒有磁性的有害物質通過一定的方法產(chǎn)生磁性，最后聚集在一起。在強烈的磁場干擾下，聚集在一起的有害物質會被吸附到篩網(wǎng)或鋼毛上，通過篩網(wǎng)或鋼毛的移動來達到污水凈化的效果。超導磁分離技術與以往的技術相比具有效率高、不占地、節(jié)能減排等優(yōu)點。超導磁分離技術與傳統(tǒng)的電磁技術相比，其磁場強度更高，超導磁分離技術比傳統(tǒng)電磁分離技術的磁場高3倍，而且耗能卻比傳統(tǒng)的電磁技術要低，是一項真正的低碳、節(jié)能的環(huán)保技術。
通常污水處理廠的水質和進水量會隨著季節(jié)與時間的變化波動，所以淤泥、污水提升鼓風機和回流泵的動力并不是時刻處于最好的狀態(tài)。為此，就必須要采取一定的技術手段來減少不必要的耗能，采用交流變頻調(diào)速技術就可以有效地控制住回流量，這樣就能夠保證處理污水的設備總是處于高效率的工作狀態(tài)，使得污水處理的設備時刻的高效運行。
此外污水處理工藝中的氧轉化效率和曝氣效率的提高對污水處理廠實行低碳、節(jié)能也會有所幫助。研發(fā)低碳、節(jié)能的曝氣設施必將會成為污水處理廠的技術方向。在處理污水的過程中，減少能源的投入也有助于降低能源的消耗。
2.5 低碳工藝的應用與研發(fā)
在污水處理工藝中：反硝化除磷工藝可以把生物的除磷與脫氮合二為一，不僅節(jié)省了碳源，還可以將剩余的COD轉化成CH4能源。在早期的南非，UCT及A2/O（兩種脫氮除磷工藝）在研發(fā)的過程中并沒有注意到DPB（反硝化除磷細菌）的存在，但是這種厭氧-缺氧-好氧動態(tài)循環(huán)的工藝流程恰恰就是DPB細菌聲場與繁殖的必要環(huán)境。要厭氧氨氧化(ANAMMOX)的前提就是要有足夠多的NO作為受體，因此，像這樣的自養(yǎng)脫氮的核心技術就是要實現(xiàn)短程的硝化。在現(xiàn)今，實現(xiàn)這種技術的方法有生物膜內(nèi)亞硝化（CANON）和中溫亞硝化（SHARON）。
[1]吳明宇,趙洪慶.淺析城市給排水工程設計的發(fā)展與創(chuàng)新[J].建筑科學，2002（8）.
[2]趙晨明.談現(xiàn)代城市規(guī)劃中給排水設計的理念的發(fā)展與創(chuàng)新[J].建筑行業(yè)學報，2007（12）.
[3]環(huán)境科學與工程進展叢書--SBR及其變法污水處理與回用技術.化學工業(yè)出版社.
[4]路金喜,馬恒澤,王德宏,李宏偉,王彥惠,陳麗.城鎮(zhèn)生活小區(qū)污水生態(tài)原位凈化回用處理工藝研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報,2011,(02).
[5]叢曉紅,楊毅,薛三平,歐陽建.永定河官廳山峽排污口治理工程的設計與思考[A].2004北京城市水利建設與發(fā)展國際學術研討會論文集[C], 2004.
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