阮國(guó)新

（黃山市自來水公司 安徽黃山 242700）

污水生物處理工藝中低碳運(yùn)行技術(shù)的應(yīng)用探究

阮國(guó)新

（黃山市自來水公司 安徽黃山 242700）

如果在進(jìn)行生物處理過程中，有效的使用低碳運(yùn)行技術(shù)，這樣就可以在污水處理過程中減少對(duì)外部能源的需求量，這樣可以降低二氧化碳等溫室氣體的排放量，確保污水處理的環(huán)?？沙掷m(xù)。本文首先分析了我國(guó)現(xiàn)階段我國(guó)污水處理的現(xiàn)狀，其次探討了污水處理與碳排放之間的關(guān)系，最后討論了關(guān)于污水處理低碳運(yùn)行的具體措施，希望有一定的借鑒意義。

污水；生物處理；低碳運(yùn)行技術(shù)；應(yīng)用探究

1 現(xiàn)階段我國(guó)污水處理的現(xiàn)狀

伴隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市人口所占的比重越來越大，城市化進(jìn)程的不斷擴(kuò)大，隨之就是人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高。在我國(guó)大部分的工廠也逐漸建立起污水處理廠，最近幾年，我國(guó)污水處理廠的數(shù)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，城鎮(zhèn)污水處理廠COD的實(shí)際的削減量是我國(guó)污水COD削減總量的60～70%，由此可見污水處理設(shè)施的利用率在逐漸的增強(qiáng)。隨著工業(yè)化水平的不斷提高，伴隨著工廠每年的污水排放量都在持續(xù)的上漲，但是值得欣慰的是污水處理力度也在持續(xù)的提高，并且政府以及工廠關(guān)于污水處理的經(jīng)費(fèi)也是不斷增加的。例如，2003年我國(guó)投入的污水處理費(fèi)用為88億，那么到了五年后，此投資費(fèi)用已是原來的3倍。有兩方面的原因：①因?yàn)楣S污水排放量持續(xù)的增加，導(dǎo)致原來的污水處理廠無法承受，進(jìn)而新建了許多的污水處理廠；②因?yàn)閭鹘y(tǒng)的污水處理能消耗非常大。從現(xiàn)在污水處理廠的發(fā)展?fàn)顩r分析，大部分的污水處理工藝在一開始設(shè)計(jì)的過程中就存在著不少問題，完全沒有從機(jī)理上有效的利用節(jié)能工藝，這樣伴隨著產(chǎn)生了許多問題，如：生產(chǎn)成本大，能源消耗率高等問題。正是因?yàn)榇嬖谥鲜鲋T多的問題，所以亟需開發(fā)和利用低碳節(jié)能的污水處理技術(shù)及工藝。

2 碳排放以及污水處理

關(guān)于我國(guó)城鎮(zhèn)的污水處理設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行已經(jīng)有了很多年的歷史，因此其污水的處理能力也是非常強(qiáng)的，按照相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)到2010年下半年，已經(jīng)建成并且開始使用的污水處理廠有近2700座，并且這個(gè)時(shí)期的實(shí)際污水處理量最高可以達(dá)到300億m3，如果按照BOD248mg/L，生化處理直接二氧化碳的排放量是19萬t左右，總耗電量將超過80億kW/h，PAM消耗量也將突破2.5萬t。

在進(jìn)行污水處理的時(shí)候，導(dǎo)致二氧化碳直接排放的還有一個(gè)比較重要的原因就是運(yùn)行耗能。污水處理的主要對(duì)象是有機(jī)物COD，它是一種潛在的含能物質(zhì)。利用微生物的代謝作用和曝氣來去除有機(jī)物，這種有機(jī)物分解過程中，經(jīng)檢測(cè)，伴隨著能量釋放，所以，應(yīng)該將污水中的有機(jī)物看做是能源的載體。在現(xiàn)實(shí)生活中，污水中的有機(jī)物包含非常多的化學(xué)能。在傳統(tǒng)的污水生物處理工藝，通過耗能供氧來消耗有機(jī)物，直接或間接的向大氣釋放大量的CO2，所以有效的利用污水和污泥中潛在的有機(jī)能源具有非常重要的意義，并且對(duì)污水處理工藝低碳運(yùn)行有著很大的作用。污水中最主要的有機(jī)污染物COD的自然歸宿就是最后穩(wěn)定到二氧化碳，但是如果從COD終止到二氧化碳卻有不同的技術(shù)途徑，分別有兩種：①傳統(tǒng)的方式，指的就是借助消耗外部能源供氧從而使COD直接生物氧化到二氧化碳；②可持續(xù)的處理方式，就是讓污水中主要的有機(jī)物COD形成如甲烷或者是氫氣這種含有能量的物質(zhì)，與此同時(shí)，也要有效的利用物質(zhì)中的化學(xué)能量生成二氧化碳?xì)怏w。總的來說就是無論使用什么樣的污水處理方式，其中的有機(jī)物在最終都會(huì)生成二氧化碳。但是我們比較上述的兩種處理方式，我們可以總結(jié)出第二個(gè)處理方式要優(yōu)于第一種處理方式，其最重要的就是第二種處理方式減少了對(duì)外部能源的需求量，這樣就可以在很大程度上減少了外部能源在發(fā)電環(huán)節(jié)生成的二氧化碳的排放量。換句話說就是在污水處理的過程匯總第一種處理技術(shù)會(huì)消耗大量的外部能源，實(shí)際上就是轉(zhuǎn)換了污染的方式，從水污染轉(zhuǎn)化為空氣污染，并且伴隨著的就是會(huì)消耗大量的外部能源。

3 關(guān)于污水處理低碳運(yùn)行的具體舉措

污水處理工藝運(yùn)行耗能其指的就是在進(jìn)行污水處理的時(shí)候直接消耗的電能，根據(jù)我們之前探討的關(guān)于我國(guó)的污水處理現(xiàn)狀以及和碳排放的關(guān)系，將從污水污泥中的能源COD合理的利用，從而產(chǎn)生二氧化碳綜合減排的效果，這種前提下一定要認(rèn)真的研究關(guān)于污水處理低碳運(yùn)行的具體舉措。

3.1 實(shí)施水質(zhì)、水量動(dòng)態(tài)下的優(yōu)化運(yùn)行

污水處理工藝運(yùn)行能耗通常說的就是在污水處理過程中直接消耗的電能，主要用于污水提升、生物處理單元的混合、推進(jìn)以及曝氣、污泥濃縮、脫水、污泥、混合液的回流環(huán)節(jié)等等。在這之中，污水生物處理和污泥處理單元能源的消耗占污水處理廠直接能耗的60～90%，所以，如果想要很好的實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)行，特別需要在污水生物處理和污泥處理這兩個(gè)單元進(jìn)行相應(yīng)的控制。一般的污水處理工藝設(shè)計(jì)在回流、曝氣等運(yùn)行的環(huán)節(jié)通常使用的是定值運(yùn)行，但是實(shí)際的操作過程中污水處理，不管是水量還是水質(zhì)都處在不斷的變化之中，恒定不變的曝氣和回流運(yùn)行控制與之不相配，這樣就會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致能源的浪費(fèi)同時(shí)排出的水質(zhì)也難以達(dá)標(biāo)。因此，要大力的開發(fā)和研究在線檢測(cè)技術(shù)和數(shù)學(xué)模擬技術(shù)，使這二者相結(jié)合，就可以發(fā)揮出節(jié)能的潛力。在線檢測(cè)儀表一方面可以解讀水質(zhì)水量的信息，同時(shí)也可以和數(shù)學(xué)模擬技術(shù)相結(jié)合，改進(jìn)工藝運(yùn)行，這樣就可以有效的提供變化水量水質(zhì)情況下對(duì)應(yīng)的回流量、曝氣量，然后通過對(duì)變頻調(diào)速儀器提供準(zhǔn)確的調(diào)控指令，從而有效的控制曝氣量和回流量。

3.2 開發(fā)和使用剩余污泥細(xì)菌細(xì)胞裂解工藝

我們都知道剩余污泥是一種潛在的綠色能源。但是在中國(guó)對(duì)其利用的推廣卻是非常的困難。其主要原因就是我們對(duì)政策認(rèn)識(shí)不充分，從而嚴(yán)重阻礙了相關(guān)的技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。我們應(yīng)該積極的學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國(guó)家，制定相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)政策，政府應(yīng)該加大相關(guān)的補(bǔ)貼力度。在技術(shù)層面上，污泥轉(zhuǎn)化能源有兩種途徑：①傳統(tǒng)產(chǎn)甲烷途徑；②當(dāng)今生物產(chǎn)氫途徑。但是不管是產(chǎn)氫途徑還是產(chǎn)甲烷途徑，剩余污泥細(xì)菌細(xì)胞裂解問題會(huì)嚴(yán)重阻礙能源的轉(zhuǎn)化效率。所以，污泥轉(zhuǎn)化能源技術(shù)最重要是解決好剩余污泥細(xì)菌細(xì)胞裂解問題。

3.3 降低化學(xué)藥劑和外加碳源所導(dǎo)致的間接能耗

在進(jìn)行污水處理的時(shí)候，化學(xué)藥劑和外加碳源會(huì)導(dǎo)致一種間接能耗。所以，應(yīng)該盡可能的防止在處理污水的時(shí)候添加化學(xué)藥劑和碳源。這對(duì)于強(qiáng)調(diào)脫氮除磷的污水處理工藝來講特別的重要，應(yīng)盡量通過生物的作用進(jìn)行相關(guān)的脫氮除磷，而不是主動(dòng)采取化學(xué)方式；低碳源污水中針對(duì)C/N值偏低的問題，可采用節(jié)碳的生物營(yíng)養(yǎng)去除（BNR）工藝。

4 結(jié)束語

綜上所述，在污水生物處理工藝的設(shè)計(jì)方面，不管是新污水處理技術(shù)還是升級(jí)改造，都應(yīng)該最先考慮BNR工藝，在污水處理時(shí)，一定要盡可能降低外部碳源、氧氣以及化學(xué)藥劑的投入量，這種污水生物處理工藝，有助于污水處理低碳運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而促使“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

[1]岳治杰.污水生物處理工藝中低碳運(yùn)行技術(shù)的淺析[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013（4）：9～12.

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