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建设面向未来的中国污水处理概念厂_中国_污水处理

时间:2022-11-23 00:12
本文摘要:据编辑杂志报道,最近独家获悉,环境领域的六位知名专家发起成立了中国污水处理概念厂专家委员会。预计5年左右建成2030~2040年一定规模的(批)城市污水处理厂。 六位专家分别是中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉、清华大学环境科学研究所副所长、教授王凯军、中国人民大学副校长、教授王洪臣、清华大学环境科学研究所教授于刚、中国21世纪议程管理中心副主任柯兵、中国科学技术大学化学学院教授于汉卿。

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据编辑杂志报道,最近独家获悉,环境领域的六位知名专家发起成立了中国污水处理概念厂专家委员会。预计5年左右建成2030~2040年一定规模的(批)城市污水处理厂。

六位专家分别是中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉、清华大学环境科学研究所副所长、教授王凯军、中国人民大学副校长、教授王洪臣、清华大学环境科学研究所教授于刚、中国21世纪议程管理中心副主任柯兵、中国科学技术大学化学学院教授于汉卿。特别邀请他们共同撰写一篇文章,系统阐述他们对中国污水处理事业的梳理和思考,并基于“概念工厂”提出污水处理未来发展的思路和展望。

接下来,我们将密切关注他们的相关工作。我们相信,这将是一次激发智慧、创造价值的旅程,也将充满争议和疑惑。希望《工业周刊》可以作为一个平台,吸引各方参与这场关于我国污水处理发展方向的大讨论,共同推动污水处理新一轮技术和管理的创新发展。

专家认为,——以高能耗为代价实现的污染物减排,形成了“减少污染物,增加温室气体”的尴尬局面。近两年来,发达国家污水处理厂的效率提高已经成为一个必须与标准升级同步进行的过程,但“效率提高”在我国行业中仍然是一个新词。

中国城市污水处理行业将迎来一个以可持续发展为核心的新时期。在很长一段时间内,中国仍将是世界上最大的污水处理市场。中国的污水处理厂概念不能简单地局限于通常意义上的重点项目和示范项目,而应该被视为在当前的机遇和挑战下,对中国污水处理行业未来的系统探索。

污水处理厂作为现代城市的重要基础设施,不仅应该被技术专家和工程师考虑。应组织政府官员、公众、工程师、建筑师和规划师进行讨论、参观和模拟,以便为未来的城市污水处理厂探索和建立一个具有总体共识的范式。

城市污水处理厂将从减少污染物的基本技能转化为城市能源厂、水源厂和化肥厂,然后发展成为与社区全方位融合、互利共生的城市基础设施。经过30多年的快速发展,特别是近10年来,我国城市污水处理取得了巨大成就。

回顾过去,其辉煌毋庸置疑,但一路走来,中国的污水处理行业也有很多遗憾和隐患。从顶层设计到具体实践缺乏可持续发展的理念,导致行业短视、粗放、混乱,甚至质量低劣。与经济社会对污水处理可持续发展的需求相比,污水处理呈现出种种不适应,未来挑战依然严峻。

从全球来看,污水处理正处于重大变革的前夕。城市污水处理厂将从简单的污染物削减转化为资源和能源工厂,相关政策、标准、技术和实践正在发生广泛而深刻的变化。

这些都是中国未来污水处理发展必须关注的新方向。等价物的积累放缓,寻求质变的努力开始了。

中国污水处理行业迫切需要在国情和自身需求的基础上进行面向未来的系统探索,以寻求重新开始的途径。因此,我们提出了“建设面向未来的中国污水处理概念厂”的命题,希望能够融合各方的智慧和共识,启迪创新和创造,引领中国污水处理行业的升级和发展。发展趋势污水处理功能发生明显变化 今年迎来“百年华诞”的活性污泥法,长期以来有效遏制了水污染物的排放,仍然是污水处理系统的“中流砥柱”;20世纪60年代,美国以超前的思维提出了“21世纪水厂”的概念,即将污水处理标准提升到饮用水标准,对行业的发展产生了深远的影响。

沿着这一思路,新加坡在本世纪初开发了“新水”工艺,通过传统的生物处理和双膜法实现了污水向饮用水的深度回用,推动了国内水务行业的跨越式发展,使其成为全球水务“新概念”中心,污水处理厂的内涵得到进一步拓展。当今世界,环境污染、气候变化、能源危机和资源枯竭等多重重大问题日益突出,近年来,国际污水处理行业出现了三个明显趋势:污染物减排功能进一步加强。

一方面,随着经济和社会的发展,污染强度越来越大,污染物种类越来越复杂;另一方面,随着公众环境意识的增强,对水环境质量的要求也在不断提高。因此,一些发达国家的污水处理厂正在从生物脱氮除磷(BNR)向强化脱氮除磷(ENR)发展,有的甚至达到了技术极限(LOT)水平。同时,一些深度处理,甚至超深度处理(高级氧化、反渗透等。

)技术也被应用于去除环境内分泌干扰物、药物和个人护理产品等新污染物,满足更健康、更安全的水环境质量要求。低碳处理与能源开发。气候变化和能源危机要求城市污水处理低碳化,处理过程节能降耗,提高能源自给率。城市污水处理是高能耗行业,美国城市污水处理用电量占全社会总用电量的3%以上;同时,城市污水中的势能巨大,需要开发。

据估计,污水中含有的势能是污水处理能耗的10倍。世界上每天污水产生的势能相当于1亿吨标准燃料油,开发污水的势能可以解决10%的社会总用电量。借鉴欧洲经验,在升级改造的基础上,结合高效厌氧消化等成熟技术进行能源回收,污水处理能源自给率可达60%以上,部分污水处理厂甚至实现完全能源自给。污水处理过程中的资源回收已受到重视。

城市污水处理将成为资源循环利用的重要载体。除了水资源的循环利用,废水处理过程还可以实现有机物和磷资源的循环利用。

尤其是磷,全球磷资源将枯竭,中国的储量只能有效供给20~50年。因此,应重视可持续磷循环系统的建设,城市污水处理将是实现磷循环的重要途径。

日本有关机构估计,如果回收污水(每年5万吨)中的磷,就可以解决中国进口磷矿的20%。在污水处理厂新的功能要求下,相关的污水处理技术也将面临新的变化。目前主要有:高级和超高级污水处理技术,包括高级营养物去除技术、新兴污染物去除技术和超高级优质中水综合处理技术;低碳污水处理技术,包括节能运行优化和高效控制技术以及新型节能设备的应用;污水处理能源开发技术,包括污水能源和污泥能源开发技术;废水处理资源回收技术,包括PHA生物塑料回收技术和磷回收技术。发展与问题 然而,每个行业都很难跨越历史。

污水处理行业在取得巨大成就的同时,也是目光短浅、粗放甚至低劣的。面对未来,一定要反思。首先,作为“绿色家庭”的天然成员,污水处理行业正逐渐偏离可持续发展的理念。

我国大多数污水处理厂取消了初沉池的设计,采用了延长曝气等大量高能耗工艺。以高能耗为代价实现的污染物减排,造成了“减少污染物,增加温室气体”的尴尬局面。我国现有污水处理厂的厌氧消化设施数量不足3%,直接否定了污水在硬件上的开发利用潜力。

更需要注意的是,新设施的建设几乎都是基于我国厌氧消化管理复杂、污泥有机质含量低的虚假陈述,在可行性研究阶段直接淘汰厌氧消化工艺。在过去的两年里,发达国家污水处理厂的效率提高已经成为一个必须与标准提高同时进行的过程,而效率提高在中国仍然是一个新词。在资源回收方向,中国污水处理行业的具体行动几乎是空白。

如前所述,欧美发达国家根据各自国情开展了中水回用、污水生物质能回用、氮磷回收等领域的研究。目前,我国对污水处理技术的可持续发展仍缺乏足够的重视、深入的思考和探讨。

其次,在城市污水处理的发展过程中,缺乏符合社会和环境可持续发展的水质标准。中国幅员辽阔,自然环境和经济发展背景差异很大。然而,现行污水排放标准对自然环境、技术可及性和经济可行性的差异重视不够,污水处理发展方向不明确。

采取简单的“一刀切”的方式处理地区差异、经济发展不平衡等重大差异,不利于生态敏感地区的水质保护和缺水地区水资源问题的根本解决,从而在环境保护的天平上失去应有的分量。第三,在实践中,缺乏对人与自然和谐共处的思考和追求。

主要表现在以下几个方面:一是污水处理厂产生的污泥与自然环境不和谐。城市污水处理产生的大量污泥没有安全、妥善地融入自然循环,对环境造成严重隐患,污泥中的营养物质没有得到有效利用。二是污水处理厂与周围社会环境不和谐。

随着城市化,许多污水处理厂被封闭在城市社区,周围公众对污水处理过程中产生的恶臭和噪音有着深深的不满和许多投诉,这已经成为目前中国不容忽视的环境问题。我们相信,随着水污染控制的深入和城市化的推进,我国城市污水处理设施建设将继续高速发展,未来10年有可能完成城市污水处理设施的基本建设任务。但是基本建设完成并不意味着发展停滞不前。

自19世纪初以来,美国21世纪自来水厂这一历史上的“概念工厂”就面临着南加州海岸海水入侵的威胁,因此有必要对大量优质地下水进行回灌。1975年,在加利福尼亚州奥兰治县水关区泉水谷建成了一座面向未来、引领行业发展的污水处理厂,并被命名为“21世纪水厂”。21世纪,自来水厂原工艺采用石灰澄清反渗透紫外工艺,后来采用微滤反渗透紫外过氧化氢技术。

在过去的30年里,反向渗透 纽沃特项目在世界范围内产生了巨大的影响,开创了间接饮用废水回用的新篇章,对全球水回用的未来发展具有深远的意义。如前所述,已建成的污水处理设施与社会可持续发展的要求仍有很大差距,升级改造将是一项比建设更长、更关键的任务。与此同时,中国新型城镇化的帷幕已经拉开,一亿多农村人口将进入城市生活。中央城镇化工作会议将能效和环境质量作为新时期城镇化的内涵。

这一切都表明,中国城市污水处理将迎来一个以可持续发展为核心的新时期,中国将长期保持世界上最大的污水处理市场。中国污水处理行业的超常发展面临着解决过去问题、适应未来发展的迫切需要。

发展路线的重要选择。我们认为,为了跳起行业智慧资源,建立共识,明确方向,迫切需要借鉴国外先进经验,借鉴成熟案例,效仿美国“21世纪水厂”和新加坡“纽沃特水厂”,建设一个(批)面向未来的污水处理厂,我们称之为“中国污水处理概念厂”。概念工厂内涵实践先进理念满足战略要求并实现多个目标,如根据需要改善水质、充分回收能源和资源、社区友好等。

我们的愿景是用5年左右的时间,在2030~2040年建成一座(批)具有一定规模的城市污水处理厂。要脚踏实地地贯彻低碳生活的国际先进理念,着力应用和展示已经和将要工程化的全球先进技术,充分满足中国城市可持续发展的战略要求,有望成为国际水处理行业的最新标杆。同时,概念厂也将成为国际水处理工程技术考察、观察和研究的重要项目,这表明中国污水处理行业处于领先地位。这些认识决定了概念工厂的构建需要很长时间,是一个重要的价值创造过程。

虽然我们在城市污水处理和环境保护领域有多年的科研、工程实践和相关管理工作经验,但远远不能通过一般性的讨论为概念工厂绘图提供一个形象,这需要更多的参与、更长的探索和更多维的视角。通过几次讨论,我们初步同意概念工厂应包括但不限于以下四个方向:1。为使出水水质满足水环境变化和水资源可持续循环利用的需要,出水水质标准无疑是污水处理厂建设者的首要考虑。我们认为,应该有两种标准,一种是面向水环境保护的标准,另一种是面向水资源可持续循环利用的标准。

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其中,第一类是指根据当地环境和社会可持续发展的要求需要达到的出水水质标准,应在顶层设计和长远规划的基础上提出。第二类是完全达到水资源循环利用的标准,使污水得到根本的再生。此类标准应考虑深度去除有毒有害污染物,包括新兴污染物,并在缺水地区的水生态安全中发挥保障作用。2.大大提高污水处理厂的能源自给率,在适度外部有机废物协同处理的情况下实现零能耗。

如上所述,发达国家污水处理能耗已占全社会能耗的3%左右,是节能降耗的重要领域。目前,我国污水处理厂的建设和运行普遍粗放低效,节能空间更大。污水中的有机物富含能量,合理利用通常可以满足污水处理厂1/3到1/2的能耗;另一方面,污水处理的新技术、新设备和新的运行方式也产生了积极的影响 概念厂应根据当地实际情况,从城市长远发展的角度选择合理的处置方式,使污泥最终无害化、资源化。

化学品的使用间接增加了污水处理厂的资源消耗,也增加了污水排放的生态风险。因此,概念工厂将最大限度地减少对外部化学品的依赖和消耗,减少更广泛意义上的整体社会资源和能源消耗,并减少向污水处理厂的出水和污泥引入化学品带来的环境风险。

4.要建设一个感官舒适、建筑和谐、环境互助、社区友好的污水处理厂,就要确保所有的出水如出水、排放、出气等对生态环境都是安全的,并以各种方式展示和传达这种安全状态。在此基础上,追求感官上的舒适,建筑上的和谐,环境上的互通,从而达到与周围社会心理上的互信。

土地是中国最宝贵、最稀缺的资源。但我们认为未来污水处理厂最重要的不仅仅是注意自身的节地,还要保证不影响周边土地的使用功能,这可能比其投资节地效益重要10倍甚至100倍。

要实现上述追求,首先要突破现有的污水处理技术框架,系统、认真地研究国际上新技术、新工艺、新材料、新设备的研究和应用进展,预测未来几年可能出现的突破,为城市污水处理做出新的系统草图。污水处理厂作为现代城市的重要基础设施,不仅应该被技术专家和工程师考虑。应组织政府官员、公众、工程师、建筑师和规划师进行讨论、参观和模拟,以便为未来的城市污水处理厂探索和建立一个具有总体共识的范式。现实意义:对未来的系统探索,将引导方向,树立标杆,服务未来,促进城市化中环境因素功能的实现,促进新技术和管理经验的推广,促进环保产业的升级和转型。

中国的污水处理厂概念不能简单地局限于通常意义上的重点项目和示范项目,而应被视为中国污水处理事业是在当前机遇和挑战下对未来的系统探索。概念工厂将帮助我们突破现有体制和机制的束缚,从中国国情、社会发展、技术进步、物质和能源循环等角度,在更长的时间尺度上综合考虑污水处理厂的功能和定位。我们相信,这种突破束缚的探索本身就是一种巨大的进步。

同时,这将是一次前瞻性和战略性的尝试。城市污水处理厂不仅是污水处理行业或环保行业的事情,而且与人们的生产和生活有着越来越密切的关系。这种联系正在刷新我们对它的传统认知,概念工厂由此诞生:城市污水处理厂将从减少污染物的基本能力转化为城市能源厂、水源厂和化肥厂,然后发展成为与社区全方位、互利共赢的城市基础设施。

为了一个可持续的生活环境,我们需要这样颠覆性的想象力和创造力,以及大胆尝试的勇气。基于以上认识,我们发起成立了中国城市污水处理概念厂专家委员会。

通过概念厂的建设和运营,引导方向,树立标杆,服务未来,实现我国城市污水处理的跨越式发展;同时,也将促进环境因素在城市化中作用的实现,促进新的环保技术和管理经验的推广,促进环保产业的升级和转型。概念厂专家委员会将积极寻求与政府和社会沟通,整合有效资源,带动全行业,促进污水处理新技术研究、产品开发、规划建设改进和运营管理水平提高。在概念工厂的设计过程中,我们希望聚集更多有热情、有经验、有智慧的人,冷静、高效地创造性地勾画中国污水处理的未来形态。我们相信,这一过程将刺激行业智能资源的飞跃和释放,引发更多的讨论甚至争论,帮助我们明确和加强污水处理未来的发展方向,推动污水处理新一轮技术和管理的创新和发展。

为了这一长期而有意义的事业,我们期待着与更多志同道合的伙伴并肩工作。(编辑:SN099)。


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