对水处理技术发展的重新认识

1. 对水处理技术发展的重新认识 中国城镇供水排水协会 聂梅生 2007年11月

2. 前言 • 近年来我一直在社区和小城镇范围内开展有关绿色生态技术方面的研究和实践，涉及到的是水环境规划和水处理技术中的“非主流”技术，基本上是属于生态型的分散处理技术，但是在投资、能耗和可持续利用资源方面具有竞争力。 • 由于绿色建筑涉及到的领域很广，在节能、节水、节地等方面已经形成了系统性的评估体系，国家也出台了很多激励性政策。在全世界也已经形成了绿色建筑的潮流，这方面的科研和生产实践非常活跃。 • 相对比之下，在水处理技术方面，似乎仍然在末端处理，水质达标上下工夫。战略性、系统性的研究和当前其它领域中节能减排目标方向有些距离。为此，我整理了思路，反思了当前水处理技术的发展，特提出以下见解，供大家讨论 。

3. 首要问题是污染物减排和节能降耗 • 水处理问题是围绕解决水中的污染物质而展开的，当前水污染问题的龙头是什么？ • 按照国家“十一五”计划，到2010年污染物减排要求达到10%，单位GDP能耗要求下降20%。这二者之间不是孤立的，更不能以耗能达到减排，因为我们的目标是科学发展，二者必须协调。 • 两会的政府工作报告中指明，2006年没有完成上述两项指标。 • 当前我国的经济发展已经从单纯的“GDP崇拜”走向了以科学发展观为战略的可持续发展，环境资源问题已经成为了发展的瓶颈。

4. “十五”计划（2001—2005）执行结果

5. 表中数字显示我国GDP的高速增长是以土地、环境和能源状况的下降为代价的。表中数字显示我国GDP的高速增长是以土地、环境和能源状况的下降为代价的。 • 有必要对传统观念重新审视，以往我们认为污水处理是保护环境的，没有二次污染问题，但是传统的生物处理不仅是一种耗能的工艺，而且其基本原理就是通过充氧使水中的C、N等污染物氧化，以氧化物的形式存在。 • 这样问题解决了吗？当前CO2排放作为造成全球气候变暖的温室气体的罪魁祸首已经是不争的事实，CO2已不再是无害，而且已经被各国列入了控制排放的黑名单中。这个变化对我们传统的污水处理理念提出了挑战。

6. 污水处理中C的循环路径

7. 污水处理中C的循环路径 • 显然，具有吸收CO2，放出O2功能的绿色植物类C，在转换为动力的过程中是逆向反应，即放出CO2，吸收O2，而生物处理也是这种逆向反应，这就是不可再生能源的使用方式。正是由于人类将越来越多的C源变成了CO2，从而导致了地球最大的灾难——气候变暖。这也正是绿色能源、节能降耗及绿色技术在当今备受重视的原因，我想，现在是提出来发展绿色水处理技术的时候了。 • 处理城市污水所产生的二氧化碳排放量包括两部分：将污水中的碳源（BOD）转化为二氧化碳，以及相应的动力消耗折合成二氧化碳排放。经测算，处理城市污水所产生的二氧化碳量为0.29公斤CO2 /吨水.天。

8. 污水处理中C的循环路径 • 10万吨规模的污水处理厂产生的二氧化碳量排放量相当于： ——3856户全年总排放量（一个中国家庭平均每年要排放2.7吨二氧化碳）。 ——2603辆汽车全年总排放量（在中国，一辆中等汽车一年要排放4吨二氧化碳） • 从我国中长期发展战略来看,污染物减排将被放到首位,而能耗高的处理工艺将失去竞争力，毫无疑问,节能降耗型的水处理技术将成为我国长期的发展方向。

9. 重视C指标! • 到2010年，城市污水处理厂新建和改造将新增污水处理规模3500万立方米/日，同时对原有的污水处理厂升级改造2000万立方米/日。 • 按照当前污水处理总量1亿立方米/日计，每年二氧化碳排放量计： 10,412,000吨 ，相当于新增汽车2,603,000辆。 • 以当前处理单位COD的能耗、土地、总投资等项指标为基准，制定十一五期间的污水处理降耗和减排CO2目标已经是时候了（日本水道协会已经制定了今后五年污水处理厂的节能目标）。

10. 传统水处理技术面临的机遇和挑战 • 据悉，国家环保局将对污染控制指标严控总P，增加CO2排放控制。这就是把减排和节能相结合了 • 危机=危险+机遇 Crisis = Dangers + opportunities • 生意=不断生出新意 Business=Create New Concepts • 抓住新时期的新机遇，思考新时期的新模式

11. 排放标准和污染物减排的搏弈 • 由于水在大自然界的循环路径，对于排放口来说，污水处理属于末端治理 • 但是，对于排入的水体和地下水来说，排放水又是源头。为保证水体的水质，我们不断制订越来越严格的排放标准和水体水质指标，但遗憾的是结果却并不因为标准的提高使水体污染程度下降了，而是为了达到排放标准，处理工艺越来越复杂，投资和运行费越来越高，当标准的要求超过了投资和运行能力时，就必定出现两种情况，或者认罚不认标准，或者对标准阳奉阴违，不能保证处理效果。长此以往造成的结果就是水体污染逐年加剧。

12. 排放标准和污染物减排的搏弈 • 对于这种现状，政府提出控制污染物的总量减排，这是现阶段的正确方针。要使污染物总量得以减排，还有两点值得考虑。 ——在排放标准和水体水质指标双双不能突破的情况下，一种方案是重点削减造成水体污染的主要污染物，然后制定一个后续处理的计划，以便分期实施。另一种方案是不惜工本代价，全面达标。对于具体项目来说，后者既好操作又完整，但是可能对于地区和流域来说只不过是杯水车薪，而前者看起来当前没有全面达标，但是如果充分合理地利用资金，有效地削减污染总量，改善水体水质，分期达标仍然有竞争力。 排放标准和污染物减排的搏弈在各国都存在，在实践中应当按照总量控制目标进行方案比选。

13. 排放标准和污染物减排的搏弈 • 污染物减排，重点应当抓什么？ ——污染物名单中COD、BOD和与之相关的SS、NTU等应属于第一类污染物，去除此类污染物的意见比较一致。 ——随着对于流域污染问题的重视，引起富营养化的因素中C、N、P、的比例问题在国内外的研究中很活跃，一般认为，以上三个因素在形成一定比例时就引起富营养化，因此只要能将其中之一去除到临界值以下的低水平，就可以破坏平衡，控制富营养化。 ——最近美国的报道指出，对P的去除应备加重视：马萨诸塞州(Massachusetts)对污水处理厂的出水排放要求为P<0.2 mg/L ,但是对于某些水体要求达到<0.05 mg/L。 ——当前，在去除P的工艺进入到技术可行，经济合理的生产应用阶段的情况下,使出水的P<0.2 mg/L不再是难题了，学者们开始考虑是否还需要对除N的问题依然保持原有标准? 也许，回答这个问题尚需时间，但是毕竟给了我们多一个选择并提供了今后研究探索的空间。

14. 不存在“万能工艺”，面临的是不断接受挑战 • 水处理技术一直是在与战胜污染物的斗争中发展起来的，从传统的一级、二级处理发展到各种创新型的生物处理，随着高科技的发展，膜技术进入到大规模的生产应用阶段，其性能价格比也正在趋于合理。现在，磁加载絮凝和分离技术随着磁料的回收率提高和可分离的颗粒状物质达到胶体状态，使这种技术兼有去除悬浮态污染物和高效除磷的工效，并且投资和运行成本很具竞争力，从而可以用来大幅度地削减COD并且同时使出水的P<0.3 mg/L。但是，溶解态的BOD和N又该如何解决？ • 我们在现有的各种工艺中徜徉，期望尽快找到优化合理的集成式解决方案，在这个过程中，我又一次地体会到在科学技术领域，每一次突破都会随之带来新的问题，没有仙丹妙药，只有准备“道高一尺，魔高一丈”，每前进一步都需要在现有的平台上小心地攀登。这也许就是人类科技进步的规律吧！