乐鱼污水处理的未来：回归生态循环

编者案：不停严酷的排放尺度使污水处置惩罚进级改造酿成常态，这必将形成处置惩罚能耗并致使碳排放量增长。都会集中式污水处置惩罚“米已成炊”、“不成救药”，“一往无前”寻求高峻上的技能怕是不贰选择。然而，我国泛博屯子、州里地域正处于污水处置惩罚技能选择要害期间，是沿用都会集中式处置惩罚体式格局，照旧回归生态模式？诚然，粪尿返田等原生态模式难上风雅之堂，也备受卫生或者农业部分诟病。可是，粪尿返田的支流生态作用毋容置疑，也是人类文明对于生态轮回保留下来的绝无仅有的小小孝敬。假如粪尿返田之习气被彻底弃之，生态文明设置装备摆设生怕将成为一句废话，由于生态是动态的，是一种轮回，毫不是仅仅种点花卉树木、再搞点湖光山色那样简朴。是以，包孕粪尿返田于内的基在天然（Nature-Based Solutions, NBS）处置惩罚体系理应成为我国屯子、州里分离式污水处置惩罚的首选，也是实践蓝色成长的需要。为此，本期回首2015年所揭晓的文章，从天然水轮回根蒂根基入手，归纳综合人类呈现对于水轮回历程中水量与水质的影响及人类应采纳的对于策。以原生态文明可连续意思为配景，审阅现代文明中排水体系体例对于生态根蒂根基的粉碎和人工恢复所需要采纳的技能手腕。针对于我国今朝城镇化及生态文明设置装备摆设，指出原生态文明乃应保留与发扬的分离式处置惩罚模式。对于米已成炊的都会，言明集中式处置惩罚的成长标的目的和重点方针。指出将来污水处置惩罚的理念与标的目的，即，一个中央（可连续）、两个基本点（碳中以及与磷收受接管），终极周全变蓝色。

01

适应天然水轮回

“生命之水天上来”、“条条江河归年夜海”，这就是所谓的天然水轮回。于远古期间，水只是用来延续生命，但跟着社会高速成长，人类对于水的需求已经经不止在此，社会成长水平与水质水量呈正比例增加，形成生态情况的严峻粉碎，而这又反过来按捺社会的可连续成长，形成两败俱伤的场合排场。

是以，人类要想可连续延续，必需遵照生态纪律、适应比本身生命更久的天然水轮回。

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原生态与现代文明

“食品来自地盘，分泌物回归地盘”是咱们的老祖宗几千年来于实践中造成的农耕文明，即“原生态文明”。这类糊口体式格局使患上养分物、能量以及水于人与地盘之间造成一种良性轮回，使磷等不成再生资源未被过分耗损。只管屯子很多现存的旱厕不卫生，但粪尿作为网络原生态文明的基本元素是准确的。

工业革命之后都会化进程的加速致使了冲水马桶、下水道这一现代文明产品的呈现，打断了人与地盘之间的养分物轮回，使患上磷走上流向海洋的不归路。是以陆地上的磷愈来愈少而水体却因磷含量不停上升而形成富养分化。

03

城镇化设置装备摆设与既有都会排水体系体例选择

原生态文明“生态而不卫生”，现代文明冲水马桶以及下水道“卫生而不生态”。比力两种排水体系体例，就生态意思而言，原生态文明更值患上保留以及倡导。卫生方面的瑕疵可以经由过程以源分散为根蒂根基的“生态卫生”体式格局解决。这对于接近地盘、易在实现粪尿返田的城镇来讲是最佳的处置惩罚与资源哄骗工艺。可是，对于在都会来讲显然不太合用，根蒂根基举措措施推倒重来需要支付伟大的经济价钱，何况都会阔别地盘也使患上粪尿返田存于很多现实问题。以是，既有都会不能不逗留于当前已经被锁定的集中式处置惩罚的领域。

04

生态排水体式格局

以源头分散为根蒂根基的分离式处置惩罚体式格局被称之为“生态卫生(Ecosan) ”，是欧洲国度按照粪尿返田生态道理所设计的一种生态排水体式格局。经由过程于卫生洁具或者排水体系设计上接纳粪尿(黑水)或者者尿液(黄水)、粪便(褐水) 零丁网络、别离运送体式格局而使之与灰水、雨水实现分散、返田，从而到达如图1所示既生态又卫生的目的。

图1为Ecosan于北京奥运丛林公园、清华年夜学环保楼、北京小汤山、河北邯郸南界河店村等处已经有运用或者树模。

图1 生态排水源分散后各物资及其处置惩罚、哄骗要领与标的目的

05

集中式污水处置惩罚成长标的目的

集中式污水处置惩罚的呈现源在冲水马桶以及下水道的运用，最早是为相识决卫生问题，今朝已经过渡到水资源掩护以致情况掩护，于人类走可连续成长门路（见图2）下，将来则以资源与能源收受接管为重要方针。

图2 可连续成长：经济、社会、情况三者调和同一

传统污水处置惩罚工艺缺陷

传统污水处置惩罚技能重要毛病总结在图3。作为污水中的重要无机污染物COD于传统水处置惩罚历程中重要是依赖耗损化石能源供氧使其氧化，事实上COD是一种潜于的无机能源，每一1kgCOD含14MJ的代谢热，从这个意思上讲，传统污水处置惩罚现实上是“以能消能”。同时，耗损化石能源还会惹起年夜量的CO2排放，形成水污染蜕变为年夜气污染的“污染转����APP嫁征象”。此外，反硝化和化学除了磷需要一样平常耗损化学物资、孕育发生年夜量残剩污泥、平面反映器占地过年夜等也是传统污水处置惩罚工艺与生俱来的缺陷。

图3 传统污水处置惩罚技能重要毛病

可连续污水处置惩罚理念与技能根蒂根基

可连续污水处置惩罚视污水为资源与能源的载体，夸大资源与能源收受接管，且为收受接管资源与能源而接纳的技能所需能源与资源耗损量应最低，而且不孕育发生二次污染或者污染转嫁，工艺占地也应较小。

市政污水处置惩罚以COD、N、P为三年夜去除了方针。如图4所示思绪，COD不该间接被氧化至CO2，而应该是于满意脱氮除了磷的碳源需要条件下将过剩的COD尽可能转化为能源（如CH4 ）使用。反硝化除了磷技能将脱氮与除了磷合二为一，理论上可节约50%的COD以及30%的供氧量。厌氧氨氧化技能则是于不需要COD以及O2的环境下间接将氧化为N2。不管是曝宇量削减，照旧过剩COD转化能源均象征对于外源能耗依靠的削减， CO2排量的降低。

传统污水处置惩罚工艺需要盘踞年夜量地盘，反映器向空间标的目的成长，或者研发紧凑型工艺亦成为可连续污水处置惩罚的一个主要成长标的目的。好氧颗粒污泥工艺(NEREDA) 上风较着，与传统活性污泥比拟，好氧颗粒污泥工艺可节约占地70%、能量40%、投资25%。

图4 可连续污水处置惩罚基本思绪

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将来可连续污水处置惩罚成长焦点

成长以资源、能源收受接管为主的可连续污水处置惩罚是今朝以致此后很永劫间内技能研发的焦点。从理论上讲污水中含万种潜于物资、元素。于资源收受接管方面，今朝最为紧急的属磷元素的收受接管。于能源收受接管方面，污水所含余温热能不容小觑，至少可以作为无机能源赤字的增补，使污水处置惩罚到达能量自力更生的“碳中以及”状况。是以，将来污水处置惩罚标的目的将是一个中央（可连续）、两个基本点（碳中以及与磷收受接管），技能研发将一直沿这一标的目的推进以及运用。

碳中以及与能源中以及

表1总结了外洋一些致力在碳中以及运转的污水处置惩罚厂环境。这些实例注解，基在残剩污泥无机物能源，即残剩污泥厌氧消化产CH4，可以满意或者最年夜水平满意能源中以及运转方针。然而，残剩污泥产量的多寡又受进水无机物浓度的限定，其实不必然能彻底满意能源中以及运转的需要，这就需要思量哄骗污水余温中所储藏的可不雅热量。

表1 外洋污水处置惩罚厂能源中以及运转现实案例

针对于中国污水水质特色及经常使用工艺，以北京某年夜型市政污水处置惩罚厂( COD=400 mg /L) 为例，具体计较了该厂无机能源哄骗仅能满意53% 的能源中以及运转方针，赤字能量可以经由过程水源热泵转换污水中热量予以实现。

磷收受接管

全世界可经济开采的磷矿将于50年以内用完，而全世界全数磷储量将于100～200年内讧尽。是以，磷收受接管已经火烧眉毛。冲水马桶、下水道、污水处置惩罚厂等现代文明产品早已经令人类分泌物中的磷难以回归地盘；植物粪尿也于被化肥广泛替换的环境下掉去了回归地盘的时机。

显然，节制磷的匮乏速率必需马上恢复已经基本消散的磷轮回，此中，从点源——污水中收受接管磷则成为最年夜的一种可能。为此，市政污水与植物粪尿(为污水中磷含量的5倍)一路已经被看做是“第二磷矿”。磷收受接管的方针产品今朝重要为鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O) ，此中所含P折标P2O5后高达51.8%(基在MgNH4PO4计较) 。但现实上，鸟粪石实在是一种缓释肥，其实不合适间接用在食粮出产，较合适在果木、园林等施肥。磷收受接管产品更多去向应为磷肥工业，而磷肥工业对于磷矿石身分并没有爱好，只求尽可能多的磷含量。这就是说，从污水中收受接管鸟粪石于技能上很是坚苦，而现实中也没有须要，彻底可以随机应变地收受接管其他情势的磷酸盐。

NEWs观点与新生代污水处置惩罚技能

荷兰运用水研究基金会(STOWA) 早于2008年之前就用“NEWs”一词高度归纳综合了将来污水处置惩罚厂现实大将是养分物、能源与再生水三厂合一模式。

传统污水处置惩罚不雅念将处置惩罚后的再生水视为“主”产物，而于可连续不雅念下视为“副”产物，由于于主产物磷收受接管以及碳中以及完成后污水天然而然获得净化。减量化→不变化→有害化→能源化是传统污泥处置惩罚/措置的准则与挨次。于碳中以及运转时代下，则将能源化作为焦点，由于残剩污泥最年夜能源化之后天然而然的就会实现减量化、不变化、有害化。

Mark van Loosdrecht传授预言新生代处置惩罚工艺仍将定位在夸大可连续性；于磷收受接管、碳中以及两个基本着眼点上，亦将思量收受接管纤维素、藻酸盐、PHA、脂类、CO2以至腐殖酸等。新生代焦点技能以好氧颗粒污泥与厌氧氨氧化为主，分为宜氧颗粒污泥(支流) 与厌氧氨氧化(侧流)、COD 筛分/浓缩(预处置惩罚)与厌氧氨氧化(支流)两种情势。

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结语

纵不雅集中式污水处置惩罚技能理念与成长标的目的，无外乎是一个中央（可连续）、两个基本点（碳中以及与磷收受接管），其内在本色上与原生态文明异曲同工，不同只是技能难度与治理程度差别。从这个意思上说，只有维持并发扬光年夜老祖宗创举的原生态文明，已经经可以解决不少问题，至少不会呈现屯子污水处置惩罚难的问题。