这些年发展的另外一个热点技术是主流短程脱氮,传统硝化反硝化是一个比较长的过程,需要消耗4.57g氧、4.77gCOD碳源,短程硝化反硝化相对密集化一些,消耗3.42g氧、2.86gCOD碳源。到了厌氧氨氧化,能耗更低,消耗1.9g氧,不消耗COD,密集化的程度更高。
现在很多大学、公司都在攻克这项技术,也出现了多种技术流派,但目前还没有出现公认的重大突破或者工程性应用。但一些特殊地区的现象值得深入研究,比如新加坡樟宜再生水水厂,水温达到了将近30℃左右,总泥龄5天,好氧泥龄2.5天,在好氧区出现了明显的亚硝盐氮累积的现象,NOB得到明显抑制,而缺氧区的进出水的氨氮、亚硝酸氮同时明显降低,预示厌氧氨氧化现象的存在。但这个现象的进一步验证以及更大范围的推广还需要做很多深入工作。
主流工艺的密集化还体现在仪表与控制方面,比如有的处理厂用的是DO的控制,DO控制很稳定不一定意味着出水氨氮很稳定,所以很多处理厂又加入了氨氮的仪表,把氨氮作为一个信号。而有的处理厂为了把总氮控制在稳定的水平,又加了硝酸盐氮仪表,仪表更多,控制系统也更加复杂。
上面讲的是主流工艺的密集化,下面谈一谈侧流工艺的密集化,磷回收是常见的一种侧流技术。
磷回收有多种技术,可以从消化污泥中回收磷,也可以从消化液中回收磷,还可以从焚烧的灰分中回收磷。比如常见的Airprex磷回收技术,它不仅只是为了回收磷,还可以缓解管道堵塞,提高污泥脱水效果。像我们在日常生活中吃的鱼罐头里面会有意加入磷酸盐,是为了保持水分,所以把磷拿出来也会提高污泥脱水的效果。此外还减少厂内回流液的磷负荷影响。所以,磷回收这个单元技术将很多功能集中在一个单元,这个单元技术更加功能密集化。
这是现在磷回收全球的项目分布,欧洲和美国是绝大部分的,亚洲主要集中在日本。
另外一个重要的侧流技术就是侧流脱氮,侧流脱氮的发展历程经历了生物强化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化几个阶段。生物强化是利用污泥消化液中氨氮浓度较高的特点,通过生物强化,提高主流工艺的硝化性能,节约主流工艺30%池容,但是依然需要足够的供氧与投加化学药剂;短程硝化、反硝化可以进一步减少供氧的需求(减少25%),另外也会减少40%左右的碳源需求。更进一步的密集化厌氧氨氧化则会减少60%的供氧需求、无需碳源。
现在污泥处理工艺上讨论比较多的是热水解技术,热水解是污泥在高温高压条件下(150~170℃、6-9bar),经历20~30min,使污泥的性质完全改变,细胞壁破碎、EPS溶解。
通过热水解之后污泥消化的效能得到显著提高,厌氧消化的时间大为缩短,进入消化池的污泥浓度大幅度提高,消化池的池容可以减半,同时提高脱水污泥含固率,增加一定比例的沼气产量,减少污泥臭味,这项技术将多项功能密集化集中在一个单元上。
从上面的一级处理、主流生物处理、侧流工艺以及污泥处理工艺的发展来看,密集化的发展趋势正由过去反应器减少带来能量上升,转变为反应器减小的同时能耗降低、功能增强、全寿命周期成本更低。另外,技术的密集化发展总是有一定的周期,各种技术呈现在不同的波峰波谷之中,MABR、主流短程脱氮还停留在示范项目的阶段,好氧颗粒污泥现在基本处于第一代,像IFAS工艺已经非常成熟了。
简单总结一下,未来的污水治理技术将朝着越来越密集化的方向发展,单个反应器的空间将越来越小、处理效率更高、能耗更低、实现的功能更加多样化、污水治理工艺控制更加精准,就像以前电话功能非常单一,现在手机的发展,体积越小,功能越多。
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