德國之行順利、快樂、收獲滿滿2016-06-23 JSPONIS 普利斯環(huán)?？萍?/p> 來源：江蘇普利斯環(huán)保科技有限公司 六月初旬，德國之行和小伙伴們分享一下！ 先來一波人物篇： 短短的交流學習的旅程，認識了很多國內(nèi)外友人，這是寶貴的財富，收獲頗多！ 切入重點，此次行程主要是去參觀學習噠！那么讓大家直觀的看看德國技術，太多值得我們學習的領先技術！請收下我的膝蓋
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德國污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應對措施——概述篇 德國的污水處理目前仍以去除有機物和營養(yǎng)物為主要目的。自21世紀始，如何高效并可持續(xù)利用資源與能源、如何減少溫室氣體排放、減緩全球變暖等問題變得越來越重要。隨著大環(huán)境格局的日益變化，污水處理也將面臨著亟待解決以往問題和適應未來發(fā)展的迫切需求。德國的污水處理正在迎來以下幾個“新挑戰(zhàn)”，而全文將針對以下問題展開討論。 2、德國概況 德國境內(nèi)全年平均降水大約為800mm。降水分布圖見圖2，由圖可知，全年降水分布比較不均，從400mm到2500mm均有分布。并且，從德國西部向東部區(qū)域，降水逐漸減少，并且夏季比冬季降水偏多，因此夏季會更加濕潤。總體而言，德國是一個擁有充足水資源的國家，農(nóng)業(yè)灌溉主要依靠自然降水，不需再添加其他澆灌措施。 圖2 德國降水分布圖 3、德國污水處理歷程 在德國，污水處理起源于150年以前。在此期間，污水處理技術及處理對象在不斷發(fā)生變化。在19世紀初期，由于工業(yè)化和城市化的興起，流行性傳染病開始大規(guī)模爆發(fā)，而造成傳染病爆發(fā)的一個主要原因就是城市衛(wèi)生條件差。就當時而言，解決衛(wèi)生問題就是解決燃眉之急。首批城市排水系統(tǒng)于19世紀中期建設于德國漢堡市，用以收集排走居民區(qū)的生活污水。后來，所有的大型城市都建造了排水系統(tǒng)，法蘭克福市、柏林市和科隆市的排水系統(tǒng)分別建設于1867年，1873年和1881年。 污水處理真正開始于19世紀末期，最開始的污水處理只是一些簡單的機械式過濾，比如格柵、沉砂池和沉淀池。同時，在柏林，“自然”生物處理法也開始逐漸產(chǎn)生。污水首先經(jīng)過機械式預處理，然后被泵送入所謂的“Rieselfelder”(污水田)，如圖3所示。這種自然生物處理法是比較節(jié)能的，有機物和所有的營養(yǎng)物都可以被利用。但是這種方法的占地面積非常大并且會使土地發(fā)生鹽堿化。 圖3 19世紀末期柏林的污水處理田 在20世紀初期，隨著滴濾池的發(fā)明，“人工”生物處理法逐漸興起。1930年左右，第一批活性污泥法污水處理廠誕生了，活性污泥法的理念源自于美英國。但是一直到1950年，德國大多數(shù)污水處理廠依然僅使用簡單的機械式處理工藝，只有在人口密集區(qū)和工業(yè)發(fā)達區(qū)，才會使用生物處理工藝。 1960年，隨著水體富營養(yǎng)化的出現(xiàn)，北海和波羅的海的河流、湖泊水體都相繼發(fā)生了水質(zhì)問題。政府不得不采取應對措施，在1979年，政府制定了第一批污水處理的綱領性管理規(guī)范，這批規(guī)范旨在去除BOD5和COD。污水處理的目的逐漸由保護人類健康向保護自然環(huán)境和水體環(huán)境轉(zhuǎn)化。越來越多的采用生物處理法的污水處理廠拔地而起。1980年，污水處理開啟向氮、磷等營養(yǎng)物去除的新篇章。 但是有一個問題從始至終一直存在，就是如何處理污水處理過程中產(chǎn)生的污泥。解決辦法之一是誕生于1906年的英霍夫式沉淀池，它由兩個位于地下的圓柱形沉淀池和一個消化池組成。如圖4所示。 圖4 德國哈根市的英霍夫池 Imhoff tank(英霍夫池)使用的是在德國最常見的一種污泥處理方法——污泥厭氧消化。在污泥處理過程中，經(jīng)過干化場脫水后的污泥需要先經(jīng)過消化處理，然后被外運作為農(nóng)業(yè)肥料。1920年，具有攪拌和加熱功能的獨立式消化池誕生了，這種消化池開始逐漸替代英霍夫池。消化池產(chǎn)生的沼氣可以被用作燃料。在德國，污泥在這種獨立消化池中進行消化，逐漸形成一種標準工序。二戰(zhàn)以后，城市污水處理量越來越大，這就意味著越來越多的污泥需要處理，也直接導致了污泥干化場的面積需求越來越大。在這種形勢下，人工污泥脫水機誕生了，它主要具備壓濾和離心功能。后來，污泥作為肥料進行農(nóng)田利用越來越困難，于是部分污泥開始在垃圾填埋場被填埋。1980年左右，污泥焚燒技術誕生了。 德國污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應對措施——降耗增產(chǎn)篇由于地球上燃料資源的日益消耗殆盡以及溫室氣體排放帶來的影響，污水處理廠如何降低能源消耗變得越來越重要。德國已經(jīng)決定在未來十年內(nèi)，關閉所有的核能工廠，這也將意味著德國要面對能耗更加緊缺的局面。德國所有的污水處理廠每年消耗4400GWh的電能，平均每個污水廠每年消耗電能35KWh/PE×y，即每天100Wh/PE×d。 在一個改良活性污泥工藝的污水處理廠內(nèi)，電能消耗如表3所示：
為了降低能源消耗，污水處理廠內(nèi)所有的耗能環(huán)節(jié)都需要進行改良優(yōu)化。對于耗能大戶“曝氣系統(tǒng)”而言，大部分污水廠采用的都是鼓風曝氣，空氣直接壓送至曝氣池內(nèi)的曝氣頭，因此鼓風機是整個水廠里最大的耗能設備。為了減少能源消耗，污水廠應當采用高效能的鼓風機和氧利用率高的曝氣頭。同時，還應采取“智能化曝氣過程控制”。針對水泵、攪拌機這類相對較小的耗能環(huán)節(jié)，通過設備改進與優(yōu)化，可使污水廠每年減少20KWh/PE×y的電能消耗。 另外，厭氧氨氧化工藝可以為水廠節(jié)省更多的能源。1990年左右，專門針對處理高氨氮廢水提出了厭氧氨氧化工藝，該工藝也被稱為部分亞硝化工藝與厭氧氨氧化工藝的結合。該工藝包括以下兩個步驟： (1)部分亞硝化反應，大約有50%的氨氮被氧化為亞硝酸鹽。NH4 1.5 O2 → NO2– H2O 2 H (2)厭氧氨氧化反應，在厭氧氨氧化菌的作用下，第一環(huán)節(jié)中未參與反應的50%的氨氮和第一環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的亞硝酸鹽直接被氧化生成N2。NH4 NO2– → N2 2 H2O 跟傳統(tǒng)硝化/反硝化脫氮工藝相比，厭氧氨氧化工藝中脫氮過程對氧的需求量可以減少50%，整體工藝對氧的需求量可以減少10%。目前該工藝僅被用作處理幾百ppm的高氨氮廢水。 10年以前，在德國的Hattingen建造了第一座采用厭氧氨氧化工藝的污水處理廠，該廠的消化污泥脫水液采用厭氧氨氧化工藝進行處理，并成功得以應用。但是直到今天，相比處理消化污泥脫水液而言，由于污水本身的氨氮含量較低，所以厭氧氨氧化工藝一直沒有得到直接處理污水的主流應用。如果主流應用可以實現(xiàn)，傳統(tǒng)工藝中反硝化過程需要額外補充碳源的問題將被徹底解決。同時，傳統(tǒng)工藝中反硝化反應是異養(yǎng)反應，要想維持異養(yǎng)反應的正常運行，BOD/N不能低于4，正因為如此，預處理工藝中揮發(fā)性懸浮固體(VSS)的去除率就受到了一定限制，大約只有50%的VSS可以被去除。如果不是因為這個局限，預處理工藝可以就去除更多的有機物，這樣以來，消化污泥脫水液中的有機物含量就會越高，也意味著產(chǎn)生的可利用沼氣就越多。另外，還有一個關鍵問題依然處在研究階段：部分亞硝化工藝需要在低氧濃度條件下進行，以避免氧濃度較高發(fā)生全程硝化，全程硝化會產(chǎn)生大量硝酸鹽，但是在這種條件下，如果控制不好，氧濃度過低，又會產(chǎn)生反硝化脫氮，直接導致N2O大量產(chǎn)生，而N2O本身也是一種溫室氣體，所以如何穩(wěn)定控制低氧濃度依然是個關鍵問題。 如何增加產(chǎn)能 廢水中含有兩種能源：有機物和氨氮。在厭氧條件下，有機物可以被降解形成沼氣、二氧化碳和氨等終極產(chǎn)物，其中沼氣則可以用來發(fā)電、產(chǎn)熱。污水處理過程去除污染物的同時，也意味著將這兩種能源去除掉，并且曝氣和硝化過程還需要消耗大量的能量，比如耗電。 相比好氧反應而言，厭氧反應耗能更少而產(chǎn)能更多。但是迄今為止，仍然沒有主流厭氧工藝進行污水脫氮的技術實例。這就是為什么好氧工藝在污水處理廠中依然處于主導位置，而目前也只有預處理和二沉池的污泥可以被用來產(chǎn)生沼氣和發(fā)電。 以下增加電能產(chǎn)量的方法可以供參考：——增加污泥產(chǎn)量，尤其是有機污泥產(chǎn)量; ——增加消化池的沼氣產(chǎn)量; ——增加電能的產(chǎn)率。 1、增加污泥產(chǎn)量 圖9展示了傳統(tǒng)硝化/反硝化活性污泥工藝中沼氣的產(chǎn)生過程。進水中總揮發(fā)固體TVS含量為90g/PE，其中40g是揮發(fā)性懸浮固體(VSS)，50g是揮發(fā)性溶解固體(VDS)。為了保證反硝化過程有足夠的有機物，預處理工藝中初沉池的停留時間只有0.5~1小時，在這個工況下，大約有20g的TVS將會被沉淀并作為初沉污泥排至消化池，而剩余的70gTVS將會送往活性污泥反應器。假設70gTVS中有50%將被礦化，而剩余50%將留在水中，被礦化的TVS中包括30g的VSS和5g的VDS。在二級生物反應器中，30g的VSS經(jīng)過3小時的沉淀將全部得以去除，并作為二沉污泥送往中溫厭氧消化罐。這樣一來，消化罐將接收50gVSS，其中20g來自初沉污泥，30g來自二沉污泥。消化罐的反應時間設置為20~30天，消化率大約為50%。25g有機物將產(chǎn)生25L沼氣，而其中甲烷含量是60%左右，也就是說甲烷產(chǎn)量是15L。15L甲烷將產(chǎn)生150Wh的熱值。 如果用厭氧氨氧化工藝替代傳統(tǒng)的硝化/反硝化工藝來脫氮，就不存在反硝化過程對有機物的最低需求，那么初沉污泥中有機物含量將會更多，也就會產(chǎn)生更多的沼氣。如果初沉階段加以絮凝工藝并適當延長停留時間，基本上所有的懸浮固體在此階段都將被去除，儲存在初沉污泥中。這個過程在圖9中用綠色路線表示。工藝替代之后，將會有60g的VSS產(chǎn)生(其中40g來自初沉污泥，20g來自二沉污泥)并送往消化罐。在相同的消化率下，將會有30L沼氣產(chǎn)生，這些沼氣將產(chǎn)生180Wh的熱值?；钚晕勰嚯A段需要被降解的有機物將從70g降至50g，也就意味著可以節(jié)省降解20%有機物所需要的曝氣耗電量。然而，消化污泥總量將從25g升至30g，意味著污泥處理的費用將會增加，當然從能量回收利用的角度分析，如果可以將污泥回用至農(nóng)田利用，那么污泥處理費增加的問題也不再是什么缺陷。
圖9 傳統(tǒng)活性污泥工藝與厭氧氨氧化工藝中污泥和沼氣的產(chǎn)量分布比對 2、增加消化池的沼氣產(chǎn)量： 一般情況下，消化池的消化率是50%左右。在污泥進入消化罐以前，可以通過對污泥進行破碎，來提高污泥消化率。 破碎污泥有以下四種方法：——熱處理; ——利用超聲波、碾磨以及均質(zhì)器進行機械粉碎; ——利用酸、臭氧以及過氧化氫進行化學處理; ——用生物酶進行生物分解; 以上這些方法都是生物降解之前的預處理方法，預處理的目的是通過對污泥固體進行破碎而將污泥及有機物中的細胞成分釋放出來，這樣會使得消化速度和消化率都有所提高。熱處理和機械粉碎都會耗能，所以能量平衡將會是負值?；瘜W處理和利用生物酶的生物處理相對要好一些，研究發(fā)現(xiàn)只需要使用很少劑量的生物酶就可以將污泥降解率提高10~15%。 3、增加電能產(chǎn)率： 內(nèi)燃機、蒸汽渦輪機、微型燃氣輪機以及燃料電池都可以利用沼氣進行發(fā)電。在大多數(shù)工程實例中，改良后的柴油機使用效率大概是30%左右，而新型發(fā)動機的使用效率可以達到40%，并且該發(fā)電機可以適用于不同處理規(guī)模的水廠。對于人口當量大于1000000的大水廠而言，效率可達40%的蒸汽渦輪機是一個比較合適的選擇。微型燃氣輪機的產(chǎn)能相對低一點，最大產(chǎn)能為300KW，并且效率也略低，只有30%，但是它的優(yōu)點是可以使用未經(jīng)處理的沼氣以及甲烷含量較低的沼氣作為原料。燃料電池的產(chǎn)能效率高達50%以上，但是其費用也是最高的。 產(chǎn)電和耗電的平衡： 一臺效率為30%的新型內(nèi)燃機以每天25L沼氣為原料，可以產(chǎn)能50 Wh/PE×d。如之前所述，一個污水廠每天的電能消耗是100Wh，所以沼氣利用將可以節(jié)省50%的電能。 如果對傳統(tǒng)硝化/反硝化工藝進行優(yōu)化，水廠的單日耗電量可以降低至60 Wh/PE×d(方法如前所述)，同時，通過對污泥消化過程的優(yōu)化以及高效發(fā)電機或者渦輪機的使用，可以使水廠的單日產(chǎn)電量達到60 Wh/PE×d，這就意味著水廠的產(chǎn)能與耗能可以達到平衡狀態(tài)，即實現(xiàn)100%能量自給。 如果可以用其他工藝替代傳統(tǒng)硝化/反硝化工藝，那么將會有更多的污泥用來產(chǎn)生沼氣，其產(chǎn)能甚至可以達到80Wh/PE×d，也就是說污水廠將徹底由耗能大戶轉(zhuǎn)換為產(chǎn)能大戶。 來源： 中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究 經(jīng)典資料：德國污水處理大數(shù)據(jù) 1.德國污水處理基本情況 德國目前擁有9623座城鎮(zhèn)污水處理廠，其總規(guī)模達1.521億當量人口（相當于3000萬m3/d），其中5917座廠的總規(guī)模就達1.426億當量人口，占總規(guī)模的93.7%。 （作者注釋：德國采用當量人口來衡量污水處理廠的處理負荷，其包括居民人口數(shù)和將工業(yè)廢水折算的人口數(shù)。當量人口一般按照生化需氧量BOD5:60 g/（人·d）折算。也可以按照如下參數(shù)折算：化學需氧量COD：120 g/（人·d），總氮TN：11 g/（人·d），總磷TP：1.8 g/（人·d），或者污水產(chǎn)生量：200 L/（人·d）折算。） 德國按照當量人口規(guī)模，將污水處理廠分為五級，在統(tǒng)計的5917座城鎮(zhèn)污水處理廠中，超過10萬當量人口規(guī)模（相當于2萬m3/d）的污水處理廠為226座，雖然數(shù)量僅占分析統(tǒng)計污水處理廠數(shù)量的3.82％，但是合計總處理規(guī)模達0.742億當量人口，占統(tǒng)計廠總服務人口的52.3％，各類規(guī)模污水處理廠數(shù)量和服務的當量人口情況詳見表1。表2匯總了這些污水處理廠2012年的基本情況。 從表2可以總結出如下幾點特征： 1．按照德國實際處理水量和實際當量人口負荷計算，雖然各地平均單位當量人口污水量雖然差距較大，為119.8~281.7 L/（人·d），但是全國平均219.1 L/（人·d），其高于當量人口標準值200 L/（人·d），可以解釋為外來水滲入的影響。 2．德國各地污水處理廠進水水質(zhì)年平均值差別很大，有的甚至相差一倍。其中，北部高于南部，以德國東北部地區(qū)的進水濃度最高，次之是北部地區(qū)。造成進水水質(zhì)差別大的主要原因為：一是東北部和北部地區(qū)單位當量人口的污水量低于其它地區(qū)，有的甚至僅為南部州的50%；二是排水體制的不同，德國北部以分流制排水體制為主，而南部則以合流制排水體制為主；三是農(nóng)村糞便污水的接入量的不同也是造成進水水質(zhì)有差異（德國許多農(nóng)村地區(qū)污水是通過吸糞車定時送入污水廠的）。 3．用分流制的北部和東北部地區(qū)，其污水濃度遠高于南部合流制地區(qū)，也證明分流的水平和徹底性，我國，特別是南方地區(qū)很多分流制系統(tǒng)的污水處理廠，進水COD濃度不足200mg/L，甚至達不到德國合流制地區(qū)的水質(zhì)濃度的一半，證明我國分流制地區(qū)的雨污混接、外來水滲入十分嚴重。 4．德國單位處理水量的耗電量差距較大，其余進水水質(zhì)呈正相關，而單位當量人口耗電量十分接近，這也是由于南北單位當量人口水量和進水濃度差異造成的。 5．令人稱奇的是，按照德國各地污水處理廠處理水量、當量人口負荷和進水COD、總氮和總磷濃度折算的COD、總氮和總磷當量人口值與標準規(guī)定的當量人口值及其接近，充分一則證明德國以當量人口核定污水處理廠規(guī)模有準確的數(shù)據(jù)依據(jù)；二則充分證明德國對源頭管理的高度到位，用污染物負荷總量管理的合理性，排污濃度高，污水量就必須小，這證明了我國單純用水質(zhì)濃度指標管理是有缺陷的；三則充分說明德國按照當量人口確定污水處理廠規(guī)模以按照當量人口污染物負荷設計污水處理廠的合理性，該規(guī)模指標也真正實現(xiàn)了污水處理廠規(guī)模的可比性。 圖1德國已有100年歷史的Hanau城市污水廠 2.比較與分析 出水水質(zhì)比較 從90年代初開始，德國污水處理廠要求進行除磷和除氮，1991年德國當時的“Abwassertechnisch enVereinigung e.V”（ATV——污水技術協(xié)會）發(fā)布了《ArbeitsblattA131—Bemessung von einstufigen Belebungsanlangen ab 500 Einwohnerwerten》（5000當量人口以上一段活性污泥法計算規(guī)程——A131）拉開了德國污水處理廠除磷、除氮的序幕。從圖2可以看出，德國污水處理廠出水污染物濃度自90年代急劇現(xiàn)將，表明除磷除氮改造取得了明顯成效。近年來，德國污水處理廠出水COD、NH4—N、TN和TP值分別穩(wěn)定在28、1.6、9、0.7mg/L左右。除總磷外，其余主要指標均優(yōu)于我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》出水一級A標準，詳見表3。 為評價污水處理廠出水狀況，德國按照污水處理廠耗氧物質(zhì)負荷和營養(yǎng)物負荷的排放情況，將出水狀態(tài)五級，分級標準詳見表4。德國各污水處理廠出水水質(zhì)遠好于排放標準，絕大多數(shù)污水處理廠污染物排放水平處于“很低”和“低”的等級水平上。按照全德國年均水質(zhì)評價，耗氧物質(zhì)排放均為1級（很低）；營養(yǎng)物質(zhì)為2級（低）。按照德國此評價分級標準，上海市耗氧物質(zhì)排放均為2級（低）；營養(yǎng)物質(zhì)除總磷為2級（低）外，總氮和銨氮為3級（一般）。總體較德國低一個級別。 處理工藝比較 81%的德國污水處理廠采用活性污泥法，7%采用生物濾池工藝，11%采用曝氣（非曝氣）生物氧化塘，1%采用植物法工藝，后者主要用于第一級和第二級那些小型污水處理廠。此外，在污水處理廠擴建中，也采用了多段工藝。 在一段工藝中，有又如下區(qū)分：1）帶有污泥厭氧穩(wěn)定的活性污泥工藝（BF）；2）帶有污泥好氧穩(wěn)定的活性污泥法工藝（BS）；3）序批式活性污泥法工藝（SBR）；4）生物濾池（TK）；5）不曝氣氧化塘（A）；6）曝氣氧化塘（AB）；7）植物法處理工藝（PF）。 上述各種工藝在德國使用情況的調(diào)查詳見表5。各種工藝出水水質(zhì)情況詳見圖3。 從圖3可以看出，活性污泥法工藝的出水COD（20~36mg/L）要好于生物濾池工藝（38~52mg/L），對于NH3—N出水，活性污泥法工藝（0.5~2.1mg/L）也大大優(yōu)于生物濾池（2.1~3.5mg/L）。植物法工藝介于上述兩種工藝之間。植物法介于出水水質(zhì)介于上述兩種工藝之間。 SBR工藝的污染物去除率最高，其氮的去除率為87~92%，而帶有污泥好氧穩(wěn)定的活性污泥法工藝為83~91%，帶有污泥厭氧穩(wěn)定的活性污泥法為73~85%。其它工藝由于沒有足夠的反硝化措施，所以氮的去除率在60%左右。 耗電量比較 植物處理工藝和不曝氣氧化塘工藝的單位耗電量是最低的。帶有污泥厭氧穩(wěn)定的活性污泥法BF是第三級以上規(guī)模污水處理廠主要工藝，其單位耗電量低于帶有污泥好氧穩(wěn)定的活性污泥法，但是差距不大。相對SBR工藝單位耗電量就比較高，這與其沒有有效地將曝氣與攪拌結合起來有關。生物濾池工藝的耗電量低于活性污泥法工藝。各種工藝單位耗電量情況詳見表6。 3.幾點感想 1．設計處理水量不能夠真實反映污水處理廠的規(guī)模。我國城鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模均采用水量規(guī)模來核定，即萬m3/d。它只反映了一個污水處理廠的能夠處理水量大小的設計值，但是污水處理廠是按照污染物的負荷量來設計的，即處理水量和污染物濃度的乘積。因污水處理廠進水污染物濃度的不同，即便是在水量相同的情況下，污水處理廠各個構筑物的大小也是不同的，也就是說，水量規(guī)模無法反映一個污水處理廠處理污染物的真實能力。德國采用當量人口作為污水處理廠規(guī)模的考量指標，且規(guī)定了單位當量人口的各類負荷量，所以該考量指標表征一個污水處理廠負荷。實踐證明，規(guī)定值又與實際值一致，故也實現(xiàn)了污水處理廠實際處理能力的之間的比較。考慮到我國南北差異較大，是否可以用城鎮(zhèn)污水處理廠進水CODCr負荷量（kg/d），作為污水處理廠規(guī)模的核定參數(shù)，以真實反映一座污水處理廠的實際處理能力和解決污水處理廠之間的可比性問題，其運行負荷也能夠真實反映污水處理廠對污染物去除的真實效率。另外，設計規(guī)模和處理能力是兩個不同概念，前者是指設計條件下對設施能力的衡量，后者是在實際運行條件下，設施實際能力發(fā)揮的表征，其也可能大于設計規(guī)模，也可能小于設計規(guī)模。 2．強化總氮的去除是污水處理的真諦。德國污水處理廠年均總氮出水在9mg/L，低于我國一級A標準的15mg/L?，F(xiàn)在我國行業(yè)內(nèi)流傳的“本事大不大，總氮關鍵看總氮；水平高不高總氮小于8；國內(nèi)要拔尖，總氮小于6；國際要領先，總氮小于3?！睆囊粋€側(cè)面反映了對去除總氮的重視；從我國地表水體總氮含量較高的實際而言，降低污水處理廠出水中的總氮含量有重要意義。而把氨氮作為我國污染物的減排考核指標就更加不科學，一則，氮污水中的存在形式主要是銨氮、亞硝酸鹽氮（NO2—N）、有機態(tài)氮，城鎮(zhèn)污水中，游離氨，或者氨氮（NH3—N）是不存在的。游離氨NH3只有在高pH值（pH＞11）時，NH4 才轉(zhuǎn)換為NH3，所以銨氮不能夠?qū)憺榘钡?；二則由于我國污水排放標準沒有硝酸鹽指標，所以銨氮（NH3—N）轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮（NO3—N）就可以完成減排任務，這一轉(zhuǎn)化消耗了能源，氮卻依然存在。常識性的錯誤，就是得不到糾正；把一種不存在的東西，作為去除的考核指標來完成，不能不說是污水處理的可悲。 3．合理確定我國城鎮(zhèn)污水處理情況的考核指標。目前我國考量一個城鎮(zhèn)，或者一個地區(qū)污水處理狀況的指標是城鎮(zhèn)污水處理率，其是城鎮(zhèn)污水處理廠年處理污水總量與該城鎮(zhèn)，或該地區(qū)年污水產(chǎn)生總量的比值。指標非常直接，也能夠非常形象地反映和考量一個地區(qū)的污水治理水平。但是，筆者結合多年管理工作實際認為：該指標因受測算數(shù)據(jù)來源、測算過程、排水管網(wǎng)實際狀況等多方面因素影響，非常難于準確計算出來，甚至可以人為操作。比如城鎮(zhèn)污水產(chǎn)生量就受所考量城鎮(zhèn)所考量范圍的劃定、用水量所包括的內(nèi)容、用水量數(shù)據(jù)的準確性、是否有自備水源、生活污水和工業(yè)廢水量的折算比例等多方面因素的影響。沒有扎實和可靠的基礎工作，何以能夠保證數(shù)據(jù)準確。污水處理廠運行水量雖可以通過污水處理廠流量計計量而得，但是受污水管網(wǎng)的雨污混接、地下水等外來水滲入的影響，其已不能夠反映真實的污水處理量。國內(nèi)有的城市污水處理率超過100%就是源于基礎數(shù)據(jù)不準確，“輝煌”的數(shù)字只能夠掩蓋真實的差距。選擇一個更加符合我國實際的污水治理水平的指標，非常必須。建議：采用城鎮(zhèn)污水處理設施建成率和污水處理廠負荷率兩個指標替代污水處理率。城鎮(zhèn)污水處理設施建成率（%）=一個城鎮(zhèn)實際污水處理廠總規(guī)?！?00/（同城鎮(zhèn)供水設施總規(guī)模×0.85/1.3）；污水處理廠負荷率（%）=一個城鎮(zhèn)污水處理廠年總運行水量之和×（1—A）×100/ 同城鎮(zhèn)污水處理設施總規(guī)模。這兩指標數(shù)據(jù)來源比較容易，人為因素影響小，所以能夠比較真實反映一個城鎮(zhèn)污水處理設施建設情況，也能夠反映其污水管網(wǎng)建設情況。 （作者注釋：0.85是指考慮了污水產(chǎn)生量與供水量的比值；1.3為日變化系數(shù)，供水規(guī)模是指最高日，污水處理規(guī)模是指平均日；外來水滲入量，德國為20%，即A=0.2，筆者估計我國A=0.3~0.4。） 原文來源 唐建國 唐建國唐建國 來源：給水排水雜志 德國污水處理面臨的新挑戰(zhàn)及應對措施原創(chuàng) 2016-01-26 魯?shù)?/span> 中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究 德國的污水處理目前仍以去除有機物和營養(yǎng)物為主要目的。自 21 世紀始，如何高效并可持續(xù)利用資源與能源，如何減少溫室氣體排放、減緩全球變暖等 問題變得越來越重要。隨著大環(huán)境格局的日益變化，污水處理也將面臨著亟待 解決以往問題和適應未來發(fā)展的迫切需求。德國的污水處理正在迎來新的挑戰(zhàn)。 前兩篇文章分別介紹了德國的概況及污水處理歷程、現(xiàn)狀，如何節(jié)能降耗、增加產(chǎn)能等，本文將在此基礎上，繼續(xù)探討德國在面臨新挑戰(zhàn)時，如何更好地去除污染物以及進行磷回收等。  磷元素是污水中最重要的營養(yǎng)物。地球上的磷礦資源非 常有限并且不可再生。到本世紀末，磷礦即將被消耗殆盡。 所以，如何利用“二手”磷將變得更為重要，而污水中恰好還有大量的磷元素。 在沒有除磷工藝的活性污泥法中，大約 40% 的磷元素保留在污泥中，60% 將隨出水排走。如果通過化學法或者 生物法對污水進行除磷，將有 90% 的磷元素被儲存在污泥 中。如果污泥經(jīng)處理后用于農(nóng)業(yè)，污泥中的磷元素將是很 好的肥料。 ——污泥焚燒后的灰分。 在酸浸泡階段，消化污泥與 H2SO4 相混合，用以降低 pH。此時，重金屬和磷酸鹽就會被溶解。在此過程中，可 以加入氧化劑。兩小時以后，離心機就可以將非溶解態(tài)物 質(zhì)分離出來。 被分離出的含有溶解態(tài)磷酸鹽、氮和重金屬的液相將 進入重金屬去除階段。這個過程中，需加入 Na2S，重金屬 便會以硫化物的形式沉淀析出。
從污泥灰分中回收磷 只有當污泥只經(jīng)過焚燒一道工序時，磷回收才會有一 定的意義。否則的話，磷的含量會非常低。在德國，大約 有 20% 的污泥將會被用來單獨焚燒，焚燒會將污水中的磷 濃縮并轉(zhuǎn)移至污泥灰分中。污泥灰分會分解為有機物，包括一些潛在的毒性有機物。因此，灰分中的磷不再適宜用于植被肥料等。 污泥灰分包括大約 17% 的 P2O5。根 據(jù)原水性質(zhì)不同，污泥灰分將有可能 含有不同的重金屬。這也就是為什么 灰分在用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之前必須經(jīng)過適 當處理的原因。 越來越多的有機微污染物在河流、 湖泊，甚至地下水中，都已經(jīng)被檢出， 這些微污染物包括農(nóng)藥殘留、激素等。 污水處理廠的出水中含有這些物質(zhì)， 是因為現(xiàn)在的污水廠工藝中，都還沒 有涉及處理此類物質(zhì)的去除工藝。即便如此，現(xiàn)在的污水處理廠通過活性污泥的吸附以及生物降解或者生物轉(zhuǎn)移作用，也能去除相當一部分的微污 染物。然而，殘留的污染物包括農(nóng)藥、 激素及其他有機微污染物，雖然濃度 不高，但也有可能引發(fā)水生態(tài)系統(tǒng)的 問題，甚至影響到供水系統(tǒng)。 在原水中，這些微污染物的濃度 可達幾百 ug/L，在處理后的出水中， 其濃度為 10ug/L-100ug/L。目前，還 沒有一部法律法規(guī)對出水中農(nóng)藥殘留 物的濃度有明確的規(guī)定。 ——膜過濾； 正常情況下，這些工藝應當放在污水廠整體工藝流程的最末端，比如，置 于二沉池之后。 臭氧氧化：臭氧是一種強氧化劑， 許多有機物都可以被臭氧氧化。但是， 使用臭氧的一個問題是有機物有時不能 被臭氧完全礦化，而只是發(fā)生了一些形 態(tài)轉(zhuǎn)化，結果是有可能產(chǎn)生更為有害的 物質(zhì)。 活性炭吸附：活性炭具有巨大的內(nèi) 表面積（1000 m2/g），并且可以吸附 大量的溶解態(tài)物質(zhì)?；钚蕴课綄τ谌?除微污染物而言，是一種非常行之有效 的方法，對于大部分微污染物，活性炭 吸附去除比例甚至可以高達 80% 以上。 在工藝 上，活性炭可以以粉末的形式投加到水 中（顆粒直徑是10um~15um），或者單獨設置一個填充有顆?；钚蕴康幕钚蕴恐w粒直徑是 1mm~3mm）。 如果采用投加粉末活性炭的方式，在整體工藝末端要將粉末活性炭與水 體進行分離。分離的方法可以通過沉 淀（輔以絮凝）、砂濾或者膜過濾， 其中膜過濾需要更多的能量消耗。使 用過的活性炭需要被焚燒，吸附在其 上的有機物將被完全礦化。如果采用 的顆?；钚蕴恐姆绞剑鬯谶M入 活性炭柱之前必須進行充分的預處理， 尤其是懸浮顆粒和鐵必須被完全去除。 活性炭柱里的顆?；钚蕴靠梢栽偕?重復使用。 由于以上的這些問題，膜過濾還不太適宜大規(guī)模使用。膜元件也可以在MBR中使用，MBR 可以替代傳統(tǒng)活性污泥法中的曝氣反應池和二沉池。通常情況下，超濾膜的工作壓力是 1bar 以下。為了防止膜污染，必須采用更高壓力的空氣流對膜進行“沖 洗”，這也就是為什么膜過濾的能耗會高達 1 KWh/m3 的原因。在這種工藝中，藥物殘留的去除率會高于傳統(tǒng) 工藝的污水處理廠，但是并沒有高很多。 來源：中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究 德國道路不積水--德國建立了綜合性的排水系統(tǒng) 暴雨來襲經(jīng)常造成“城市觀?！钡钠婢埃惨辉偈谷藗円庾R到城市排水的重要性。德國的排水系統(tǒng)不僅高效還兼具平衡城市生態(tài)系統(tǒng)的功能，堪稱楷模。 穆昱 網(wǎng)易探索編輯
暴雨來襲經(jīng)常造成“城市觀?！钡钠婢?，也一再使人們意識到城市排水的重要性。德國的排水系統(tǒng)不僅高效還兼具平衡城市生態(tài)系統(tǒng)的功能，堪稱“楷?！?。 1842年，漢堡最早開始修建全城范圍的排水系統(tǒng)。1867年，法蘭克福建成了第一個系統(tǒng)性的現(xiàn)代化下水道系統(tǒng)。可以說，德國開啟了整個歐洲大陸排水系統(tǒng)建設的新起點。 19世紀，隨著工業(yè)化發(fā)展，德國城市化進程加速，大量涌入城市的人口造成當時的城市衛(wèi)生系統(tǒng)不堪重負，傳染病肆虐。1831年，德國發(fā)生了第一次大規(guī)模霍亂。到19世紀中期，霍亂、傷寒等疾病在德國城市中頻繁爆發(fā)。建立完善的城市供排水系統(tǒng)成為必然的選擇。 1842年，在英國工程師William Lindley的規(guī)劃下，德國城市漢堡率先建起了最初的城市排水系統(tǒng)和第一個污水處理廠。隨著漢堡市的不斷擴大，排水系統(tǒng)也不斷擴展，并先后建起了十幾個污水處理廠。這個系統(tǒng)還包含一個沖水系統(tǒng)，每周利用潮水清理主要的下水道。雖然當時的設備簡陋，并沒有徹底解決水污染等問題，但這樣的設計理念仍具有里程碑的意義，很快就被歐洲和美國的一些城市所學習。1867年，法蘭克福建成了第一個系統(tǒng)性的現(xiàn)代化下水道的系統(tǒng)。該系統(tǒng)將污水進行分類疏導，最后排入河流，并與整個城市的排水系統(tǒng)進行整合，極大地提高了效率。 根據(jù)2010年德國聯(lián)邦環(huán)保局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如今德國的公共排水管道已長達540,000公里，大約可環(huán)繞地球13圈半，專門的雨水排水管道長66，000公里。
德國建立了綜合性的排水系統(tǒng)，每年可以處理101億立方米的污水和雨水。地下排水管道分為污水雨水合流管道和污水雨水分流管道，既可以防止城市內(nèi)澇，同時還可以蓄積雨水，以便利用。以慕尼黑為例，暴雨來臨時，慕尼黑的13個總?cè)萘窟_70.6萬立方米的地下儲水庫可暫時貯存雨水，成為暴雨進入地下管道之前的緩沖閥門，然后將雨水緩慢釋放到地下排水管道，以確保進入地下設施的水量不會超過最大負荷，最終將雨水引入Isar河。 在德國，大城市每年投入到下水道系統(tǒng)的預算都在上億歐元，維護費用在每公里年均5000歐元左右。水務部門的閉路電視系統(tǒng)對地下管道進行24小時的實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)問題會及時進行維修。 德國的雨水排水系統(tǒng)還包括強制性的透水路面的設計，不僅解決了路面積水問題還兼具增加城市綠化、吸附粉塵、降噪等平衡城市生態(tài)系統(tǒng)的功能。 從上世紀60年代起，德國就致力于開發(fā)各種雨水滲透裝置。在新建工業(yè)、商業(yè)及居民小區(qū)前，住宅、廠房、花園等建筑均要設計雨水利用裝置。1973年，德國聯(lián)邦交通部就制訂了《路面結構內(nèi)部排水系統(tǒng)設計指南》，要求所有重要的路面設置內(nèi)部排水系統(tǒng)，否則會追究相關人士的法律責任。目前，德國新的《混凝土路面磚》標準中規(guī)定：“如果制造有面層的路面磚，面層混凝土必須與基層混凝土牢固黏結，并有10%以上的孔隙，使水能夠滲入地下?！?/p> 德國的很多城市在不同的區(qū)域鋪設不同的透水路面。人行道、自行車道、郊區(qū)道路等受壓不大的地方采用透水性地磚，這種磚本身可透水，磚與磚之間采用了透水性填充材料拼接；居民區(qū)、街頭廣場等更需要綠化和美化，因此這些地方選用實心磚鋪路，但磚與磚之間會留出空隙以便透水；居民區(qū)、校園和公園等地的步行道路由于路面使用率高，大多用細碎石或細鵝卵石鋪路；停車場的地面則選擇有孔的混凝土磚，并在磚孔中用土填充，這樣有利于雜草生長，讓其成為城市綠化的一部分。此外，道路兩邊還修有引流暴雨的溝壑。 透水路面的設計除了解決積水問題，還有平衡城市生態(tài)系統(tǒng)的其它功能。例如，雨水由透水路面滲入地下，可補充地下水資源。此外，透水地面的孔隙多，增大了地表面積，對粉塵有較強的吸附力，既減少了揚塵，又降低了噪音。 在德國，地表明溝不僅作為下水道之外的重要的雨水傳輸途徑，還模擬天然河道，融入城市景觀，即實用又美觀。 從降雨徑流傳輸與貯存技術來看，德國傳輸徑流主要有地下管道和地表明溝兩種形式，其中地下雨水管線不僅要考慮雨水傳輸，同時還要考慮儲存雨水和減緩洪峰的功能；地表明溝則既考慮了雨水傳輸?shù)墓δ?，也考慮了其對構造城市景觀的作用。地表明溝通常被模擬為蜿蜒曲折的天然河道。對于降雨徑流的貯存形式，德國城市的居民區(qū)一般采用人工湖或構造水景觀，或者通過綠地、花園或人工濕地來增加雨水入滲；家庭中則一般設有預制混凝土或塑料蓄水池。
此外，德國近年來開始推廣的“洼地——滲渠系統(tǒng)”使各個就地設置的洼地、滲渠等設施與帶有孔洞的排水管道相連，形成了一個分散的雨水處理系統(tǒng)。低洼的草地能短期儲存下滲的雨水，滲渠則能長期儲存雨水，進一步減輕了排水管道的負擔。 德國的排水系統(tǒng)不僅高效實用，還兼具多重功能并融入了城市景觀，如今柏林、漢堡、科隆等城市還興起了“下水道旅游”，使其又增加了新的“用途”。 文章部分內(nèi)容參考： https://www. http://www./ http://www./ 來源：water8848 中國與德國污水處理工程的差距有多大？
來源： 依斯倍環(huán)?？萍?/span> 首創(chuàng)春華公主府 |
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