污水生物處理工藝中低碳運行技術的應用探究

阮國新

（黃山市自來水公司 安徽黃山 242700）

污水生物處理工藝中低碳運行技術的應用探究

阮國新

（黃山市自來水公司 安徽黃山 242700）

如果在進行生物處理過程中，有效的使用低碳運行技術，這樣就可以在污水處理過程中減少對外部能源的需求量，這樣可以降低二氧化碳等溫室氣體的排放量，確保污水處理的環保可持續。本文首先分析了我國現階段我國污水處理的現狀，其次探討了污水處理與碳排放之間的關系，最后討論了關于污水處理低碳運行的具體措施，希望有一定的借鑒意義。

污水；生物處理；低碳運行技術；應用探究

1 現階段我國污水處理的現狀

伴隨著社會主義市場經濟的飛速發展，城市人口所占的比重越來越大，城市化進程的不斷擴大，隨之就是人們對環境保護的要求越來越高。在我國大部分的工廠也逐漸建立起污水處理廠，最近幾年，我國污水處理廠的數量呈現上升趨勢，城鎮污水處理廠COD的實際的削減量是我國污水COD削減總量的60～70%，由此可見污水處理設施的利用率在逐漸的增強。隨著工業化水平的不斷提高，伴隨著工廠每年的污水排放量都在持續的上漲，但是值得欣慰的是污水處理力度也在持續的提高，并且政府以及工廠關于污水處理的經費也是不斷增加的。例如，2003年我國投入的污水處理費用為88億，那么到了五年后，此投資費用已是原來的3倍。有兩方面的原因：①因為工廠污水排放量持續的增加，導致原來的污水處理廠無法承受，進而新建了許多的污水處理廠；②因為傳統的污水處理能消耗非常大。從現在污水處理廠的發展狀況分析，大部分的污水處理工藝在一開始設計的過程中就存在著不少問題，完全沒有從機理上有效的利用節能工藝，這樣伴隨著產生了許多問題，如：生產成本大，能源消耗率高等問題。正是因為存在著上述諸多的問題，所以亟需開發和利用低碳節能的污水處理技術及工藝。

2 碳排放以及污水處理

關于我國城鎮的污水處理設施建設、運行已經有了很多年的歷史，因此其污水的處理能力也是非常強的，按照相關數據顯示，我國到2010年下半年，已經建成并且開始使用的污水處理廠有近2700座，并且這個時期的實際污水處理量最高可以達到300億m3，如果按照BOD248mg/L，生化處理直接二氧化碳的排放量是19萬t左右，總耗電量將超過80億kW/h，PAM消耗量也將突破2.5萬t。

在進行污水處理的時候，導致二氧化碳直接排放的還有一個比較重要的原因就是運行耗能。污水處理的主要對象是有機物COD，它是一種潛在的含能物質。利用微生物的代謝作用和曝氣來去除有機物，這種有機物分解過程中，經檢測，伴隨著能量釋放，所以，應該將污水中的有機物看做是能源的載體。在現實生活中，污水中的有機物包含非常多的化學能。在傳統的污水生物處理工藝，通過耗能供氧來消耗有機物，直接或間接的向大氣釋放大量的CO2，所以有效的利用污水和污泥中潛在的有機能源具有非常重要的意義，并且對污水處理工藝低碳運行有著很大的作用。污水中最主要的有機污染物COD的自然歸宿就是最后穩定到二氧化碳，但是如果從COD終止到二氧化碳卻有不同的技術途徑，分別有兩種：①傳統的方式，指的就是借助消耗外部能源供氧從而使COD直接生物氧化到二氧化碳；②可持續的處理方式，就是讓污水中主要的有機物COD形成如甲烷或者是氫氣這種含有能量的物質，與此同時，也要有效的利用物質中的化學能量生成二氧化碳氣體。總的來說就是無論使用什么樣的污水處理方式，其中的有機物在最終都會生成二氧化碳。但是我們比較上述的兩種處理方式，我們可以總結出第二個處理方式要優于第一種處理方式，其最重要的就是第二種處理方式減少了對外部能源的需求量，這樣就可以在很大程度上減少了外部能源在發電環節生成的二氧化碳的排放量。換句話說就是在污水處理的過程匯總第一種處理技術會消耗大量的外部能源，實際上就是轉換了污染的方式，從水污染轉化為空氣污染，并且伴隨著的就是會消耗大量的外部能源。

3 關于污水處理低碳運行的具體舉措

污水處理工藝運行耗能其指的就是在進行污水處理的時候直接消耗的電能，根據我們之前探討的關于我國的污水處理現狀以及和碳排放的關系，將從污水污泥中的能源COD合理的利用，從而產生二氧化碳綜合減排的效果，這種前提下一定要認真的研究關于污水處理低碳運行的具體舉措。

3.1 實施水質、水量動態下的優化運行

污水處理工藝運行能耗通常說的就是在污水處理過程中直接消耗的電能，主要用于污水提升、生物處理單元的混合、推進以及曝氣、污泥濃縮、脫水、污泥、混合液的回流環節等等。在這之中，污水生物處理和污泥處理單元能源的消耗占污水處理廠直接能耗的60～90%，所以，如果想要很好的實現低碳運行，特別需要在污水生物處理和污泥處理這兩個單元進行相應的控制。一般的污水處理工藝設計在回流、曝氣等運行的環節通常使用的是定值運行，但是實際的操作過程中污水處理，不管是水量還是水質都處在不斷的變化之中，恒定不變的曝氣和回流運行控制與之不相配，這樣就會嚴重導致能源的浪費同時排出的水質也難以達標。因此，要大力的開發和研究在線檢測技術和數學模擬技術，使這二者相結合，就可以發揮出節能的潛力。在線檢測儀表一方面可以解讀水質水量的信息，同時也可以和數學模擬技術相結合，改進工藝運行，這樣就可以有效的提供變化水量水質情況下對應的回流量、曝氣量，然后通過對變頻調速儀器提供準確的調控指令，從而有效的控制曝氣量和回流量。

3.2 開發和使用剩余污泥細菌細胞裂解工藝

我們都知道剩余污泥是一種潛在的綠色能源。但是在中國對其利用的推廣卻是非常的困難。其主要原因就是我們對政策認識不充分，從而嚴重阻礙了相關的技術的開發和應用。我們應該積極的學習西方發達國家，制定相應的經濟政策，政府應該加大相關的補貼力度。在技術層面上，污泥轉化能源有兩種途徑：①傳統產甲烷途徑；②當今生物產氫途徑。但是不管是產氫途徑還是產甲烷途徑，剩余污泥細菌細胞裂解問題會嚴重阻礙能源的轉化效率。所以，污泥轉化能源技術最重要是解決好剩余污泥細菌細胞裂解問題。

3.3 降低化學藥劑和外加碳源所導致的間接能耗

在進行污水處理的時候，化學藥劑和外加碳源會導致一種間接能耗。所以，應該盡可能的防止在處理污水的時候添加化學藥劑和碳源。這對于強調脫氮除磷的污水處理工藝來講特別的重要，應盡量通過生物的作用進行相關的脫氮除磷，而不是主動采取化學方式；低碳源污水中針對C/N值偏低的問題，可采用節碳的生物營養去除（BNR）工藝。

4 結束語

綜上所述，在污水生物處理工藝的設計方面，不管是新污水處理技術還是升級改造，都應該最先考慮BNR工藝，在污水處理時，一定要盡可能降低外部碳源、氧氣以及化學藥劑的投入量，這種污水生物處理工藝，有助于污水處理低碳運行的實現，進而促使“碳中和”目標的實現。

[1]岳治杰.污水生物處理工藝中低碳運行技術的淺析[J].環境科學與管理，2013（4）：9～12.

[2]郝曉地，涂明，甘一萍，蔡正清.污水處理低碳運行策略與技術導向[J].中國給水排水，2010，26（24）：1～6.

[3]黃力彥，王志宏，陳大志，譚艷來，佘瓊紅.低碳城市污水生物處理方法研究進展[J].工業用水與廢水，2012，43（3）：4～7.

X703.1

A

1004-7344（2016）09-0096-01

2016-3-12