污水实际上是一种资源与能源的载体,污水中含有大星的有机物,有机物是一种含能物质,且污水中还含有大量的植物营养素(氮、磷、钾).( @ b3 S! ^1 }7 ^! P/ W' W. V7 G
1 |$ `, c% V& |污水处理实质是通过人工各种复杂技术手段,不惜消耗资源与能量,来分离、降解、转化污水中污染物(大多数为有机污染物)的复杂过程、换言之,污水处理是一种消耗能源的碳排放过程,或者是一种从水污染向大气污染的逐渐演变过程。0 g! l$ K: [5 M8 y
1 p/ j6 M3 ]) x" i5 H- K传统的污水处理手段是利用细菌代谢污水中的有机物,为了使工作效率提高,还需大量的动力来曝气,增加水中的DO(溶解氧),在此过程中,细菌代谢会产生大量的CO2,为提供曝气所用的动力也会产生大量的CO2。( s) r8 @5 A1 I
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除此之外,污泥可以作为一种潜在的绿色能源,中国主要的污泥处理方式有填埋处理,海洋处理,和焚烧处理。4 ?4 F1 H+ _ w6 L' U9 S. q! a/ y
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污泥填埋是目前国内最为广泛的处理方式,但是污泥本身含水量高,处理后仍然达到80%左右,易造成地下水污染,填埋士层不稳定,塌陷几率大,东我国土地利益紧张,开辟新的填埋场成本大高.6 w2 h5 M& R2 E$ A
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海洋处理虽然简单易行,但却未对污泥进行任何预处理,这样易造成海洋污染,对海洋生态系统和人类食物链造成威胁。
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0 s# m, ^5 P# U' f: \污泥焚烧前期投资较大,后期运营管理要求高,且存在尾气污染产生有毒气体的问题。+ ^( p8 ?" j* |2 J2 ?- U% K
6 E: Z) P" H) g/ ~以上传统的污泥处置方式都没有利用到剩余污泥中的能量,丐污泥中的病原微生物,重金属离子等造成特大的环境危害,故此新的污泥处置工艺便应运而生。
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与其有机物COD直接被氧化至CO2以这种“以能消能“方式去除,不如尽可能转化为可再生的能源物质(如CH4)加以利用,反哥污水处理厂运行直至达到碳中和目标,这样就可以大大减少对外部能源(化石燎料)的消耗,减少因发电而间接产生的碳排放。
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厌氧反硝化除磷
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. B$ a5 D T$ a# Q9 m) [一种具有兼性的厌氧反硝化除磷细菌,能够在厌氧的条件下对磷进行吸收。
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- T+ b w- ]0 O7 J3 j+ w反硝化除磷菌以硝酸盐作为电子受体,在反硝化的同时完成吸磷的作用,反硝化除磷工艺就是运用这一原理来实现的,将反硝化与除磷合二为一,同时实现脱氨除磷的目的。
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' A* Y% d8 q0 ] f: a/ W& m4 a# ~) |从除磷的过程来看,是将反硝化与除磷这两个不同的生物过程利用一个细菌在同一过程中完成。其中聚羟基脂肪酸酯不仅是反硝化除磷菌的碳源,也是能量储存物质,具有双重的效果,可以说该种除磷原理既可以达到除磷的目的,还能够节省碳源,属于一种可持续的生活污水除磷技术。. E5 u9 O" r/ l& y, P
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厌氧氨氧化3 g0 E0 T( [& J+ d
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! o+ I. I+ C, D( \1 x" X' P7 |厌氧氨氧化(Anammox)是厌氧氨氧化菌(An AOB)在缺氧或厌氧环境下,以HCO3-(IC)为碳源,以NH4+ -N为电子供体,以NO2--N为电子受体生成N2,从而完成脱氯过程。为保证Anammox反应的顺利进行,往往将Anammox工艺与短程硝化工艺组合为短程硝化-厌氧氨氧化(Sharon-Anammox)工艺。
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9 ?, d5 d) d" G与传统脱氮工艺相比,该工艺仅需将部分NH4-N氧化为NO2- -N,节省了剩余NH4+ -N的进一步氧化需氧量以及NO2- -N转化为NO3-N的深度氧化需氧量,从而可节约大量曝气电耗;其以IC为碳源,无需额外投加有机碌源,可以大幅度降低脱氨成本;此外,脱氨反应不涉及异养反硝化菊,可以显著降低污泥产量。& @; i. Y. B E) D
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9 T1 L/ G- T: P. g" v- r未来污水处理方向将是一个中心〔可持续)两个基本点(碳回收与磷回收)- `/ d6 ?& U% Q- } s$ H) Q. W
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(1)碳回收:
' \! y+ R6 B$ d3 n6 `8 l污水处理碳中和狭义目标就是能源使用要实现自给自足,广义目标还包括回资源回收、利用所引的厂外其他耗能下降导致的CO2减少。要实现污水处理的碳中和目标,最容易获得的资源是污泥厌氧消化产CH4但并不一定能满足碳中和的需要,所以就需要考虑利用污水余温中随藏的热量.
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(2)磷回收:
^# d4 D7 U3 u: v' z0 I/ P对污水实施磷回收意味着将水体富营养化防治与磷的可持续利用有机结合,其有一石二鸟之作用。磷回收的目标产物目前主要为鸟粪石,但从污水中以纯鸟粪石形式回收磷在技术上十分困难、回收成本很高,所以,磷回收产物更多去向应为磷肥工业。
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