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時間品寺撇︰2019-07-29 10:28

來源黨勿︰JIEI創新實驗室

作者沏膳敦︰李瑞玲

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北京霸濘融、昆明瘦、巢湖乓幌、太湖等重點區域及流域作為環保的推動者芯谷番,對污水處理提出了越來越高的要求笨坷。TN排放標準從20mg/L(一級B)何、15 mg/L(一級A)玩巨鐐,提升為10mg/L穢箋矮,甚至5mg/L(昆明A標)底,逐漸向極限脫氮邁進恨寞板。然而堂,在當前提標改造的脫氮技術路線中濕兔,一些脫氮工藝存在通過碳源增加帶來藥劑成本的大幅提高美甦悸,以及場地的增加邪合、復雜的運營維護等諸多問題洞吩,尚不具備技術潞措勸、管理與資本的可持續發展誕既。

以污水脫氮為話題崩筋,極限脫氮是否是中國污水處理的未來趨勢?中國特有的污水特征下瑟誓炮,如何實現高排放標準下污水脫氮的高效缸藹痙、穩定運行?以國際經驗看我國脫氮技術的未來方向又是什麼?我們希望通過對歷史慶模、現在矗汞淺、未來的探討及思考掄噶,厘清脫氮技術未來的技術路線遼,促進行業創新及環保事業的健康發展才氨。

我國水體受到氮污染了嗎?

區別于自然生物固定氮虐,化學合成氮斤距福、化石燃料燃燒而釋放的氮氧化物棟欺沁,以及由于水稻擴種而增加的生物固氮量等憲,被稱為“人為活化氮”或“活性氮”梳汝鐐。清華大學綠色經濟與可持續發展研究中心研究發現沸抖駛,1910-2010年的100年間說賂,我國年均活性氮的淨產生量增加了6倍多潮害,到2010年其貢獻達到了80%以上倉綠舒。人為活化氮的數量成倍于自然生物固定氮量顯著地改變了區域氮循環攣,給生態環境帶來更大的壓力嘛。溫室效應蹋靶、霾餡趴、酸雨都與人類活動干擾下氮循環的改變有關縛蹬饑。

那麼我國的水體受到氮污染了麼?

2019年2月搽圭,清華大學的喻朝慶博士及其同事在《自然》上發表了一篇論文“Managing nitrogen to restore water quality in China”蛾版。作者報告說檢陵騰,中國因人為原因造成的氮排入淡水的速度為1450萬t/a前架,約為安全排放閾值估值(520萬t/a)的2.7倍斥疽低。在20世紀80年代之前耍攘,水體氮濃度低于1mg/L戶,但在20世紀90年代後褪,許多集水區的氮濃度迅速上升至15mg/L以上康剖逆。這項研究發現笆斂扯,除西藏區域外傻感險,我國各省均有流域污染問題釩限省,且95%的水域在2000年以前已受到污染闖,至今污染物積累已超20年泛。而京杭大運河在1980年爐、巢湖在1985年點虜、滇池在1981年均已開始出現氮污染漸,氮累積近40年份馱爽。

中國正在由“低碳社會”邁入“低氮社會”

“低碳社會(low-carbon society)”的理念已經深入人心百挎犁,但如上文介紹和什,人類活動顯著干擾氮循環後可能產生更為嚴重的不利影響倘僵,卻一直沒有引起社會各界的重視居氏份。面對我國及世界活性氮產生量逐年遞增的現狀惹鐳,建設“低氮社會”成為控制環境污染部捆海、維護生態系統健康的必然舉措將案捐。

2016年蠶,清華大學綠色經濟與可持續發展研究中心提出了“加快構建低氮社會嚎,保障生態系統健康”的主張暮嫁焦。2018年熾牧,在中荷生態環境技術國際高峰論壇上女,清華大學環境學院王凱軍教授也講到人們對于氮磷問題仍沒有更充分的認識撾,重點提出了從“低碳社會”到“低氮社會”的發展理念沫簧編。

如何實現“低氮”?可理解為更少的活性氮排放瞎歡罰,減輕氮素帶來的環境影響始嫁鎂。一方面坷輛檢,要從源頭控制氮污染涵劃襲,加大對氮污染物的管理和調控力度;另一方面鱗,要在氮素的輸移和轉化過程中實施協同控制馮。王凱軍教授也提出赴亨,“氮的節能減排的潛力很大肚同。可以在任何可能的領域殿、可能的尺度傳彤竿,就地追求盡大可能‘水與物質的閉環’”面齲免。

市政污水廠在氮排放中扮演什麼角色?

喻朝慶博士的研究玻,將水體中總氮濃度的觀測數據與來自農業和其他來源的模擬氮排放數據相結合迷克獺,估算了1955年至2014年間中國的氮排放模式亨城。從污染源來看瘓筐,農業及生活污染物是水體中氮的主要污染源下疙。其中猛,農業污染佔當前氮排放總量的59%(農田35%鯨使活,牲畜24%)攀,生活污染佔39%(城市污水13%斤,農村污水8%攏,有機垃圾18%)毛虐煌,工業垃圾佔2%但醋。

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截至2018年12月賴付陝,我國已運行5370座生活污水處理廠撲圖,處理能力可達2億m3/d先。如果將污水處理廠出水TN濃度由15mg/L降為5mg/L皖股缽,可減少5%-10%水體氮排放量款帆漿。隨著我國污水管網的建設韭荊、納管及維護的完善計熟嘉,市政污水廠將對水體氮的減排發揮越來越重要的作用柒世保。

污水極限脫氮在經濟上是否可行?

曲久輝院士烤可、彭永臻院士煞澳、王凱軍教授拐環力、王洪臣教授等多位專家學者曾指出卷晦潑,對于湖泊等敏感水體辦牆,應因地制宜前憊戎,制定更加嚴格的地方排放標準遞步棉,逐步將污水處理標準與地表水水質等級接軌凹囪。污水廠不斷提高排放標準湍淺稻,一定是中國污水處理行業的永恆主題圭臂。當前昆明已經施行污水廠TN<5mg/L的極限脫氮排放標準岔姬,未來也將有越來越多的水敏感地區或流域向極限脫氮邁進汝。

極限脫氮經濟上是否可行?重新審視和觀察發達國家水環境治理的歷程及國家政策槽辮,或許能為我們提供參考插。在本期期刊的“美國水環境治理漫談”一文中摩罵式,作者詳細闡述了美國執行TN<3m/L煉嫁鬼、TP<0.1mg/L排放標準的佛羅里達州的水環境治理思路及投資沽。從美國的經驗來看淨,做到加強型營養物去除(ENR)和極限營養物去除(LOT)其投資及運行費用均增長有限弘亂,部分污水廠甚至出現了運行費用節是捕 ,可以說性價比合理魄。

中國污水特征下的運行現狀及對策

碳管理是污水處理的根本難題

1914年Arden和Lockett發明活性污泥法夢,1964年英國水污染中心Downing建立起硝化理論的基本法則欽,20世紀70年代疇庭,“生物脫氮除磷之父”James Barnard創造出經典的Bardenpho污水處理脫氮工藝錢手,自此以後污水處理以生物法為基石攏評誓,得到不斷的延伸和發展廢堆。原新加坡公用事業局(PUB)首席專家曹業始先生曾在JIEI舉辦的污水脫氮技術沙龍上講到妮桿靡,脫氮除磷都需要碳汾掏忿,如何實現碳合理的管理與分配彭,是污水處理的根本難題諒。以生物法去除一個N需要6個COD隨,去除一個P需要7-10個COD貓部,而這些 COD均是可降解的COD屯。結合污水的特征及微生物的特性臥雙莎,通過工藝做碳管理最大程度的去除污水中的氮回、磷等營養物歲骯嘯,是一個系統的工程誰事疤,也是污水處理的根本難題祁袖瞧。

“帶病”污水廠低效運行普遍存在

編輯稅農︰趙凡

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