日期:[2022年12月21日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A8]
“开源”+“节流”污水处理也得减碳排
我国污水处理行业快速发展，目前日处理能力已经达到2.2亿立方米，年实际处理量超过700亿立方米，是名副其实的污水处理大国。可你知道吗？污水处理过程也存在碳排放（包括直接排放和间接排放）。近日，本报记者深入山西万家寨水控清泽水务有限公司，在技术负责人田振军的讲述中，了解我省的污水处理行业是如何运用科技武器降低碳排放的。
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“开源”“节流”减少碳排放
污水处理厂的典型工艺，是污水通过污水管网收集，然后泵送至污水处理厂进行处理。
进入污水处理厂的污水，首先会经过一级处理，去除其中所含的固体和悬浮物；然后，经过生物处理去除大部分有机物和氮磷，并产生剩余污泥；为达到严格的出水标准，常常还会进行三级处理，以进一步去除氮磷。符合出水标准的出水将被排放到自然水体中，污水处理过程中产生的污泥则是经浓缩、调质、脱水后，进行无害化处置。
污水处理系统中的碳排放是一个复杂的过程，分为直接排放和间接排放。直接排放是指污水生物处理过程中有机物转化为CO
2
的排放，脱氮过程
中N
2
的排放，污泥处理过程中
CH
4
的排放；间接排放主要来自污水处理系统中的电耗。污水处理系统中能耗较高的处理单元有污水提升设备单元、曝气系统单元、水力循环单元、污泥处理单元及其他环节的机械设备。
为了降低碳排放，污水处理厂会从两方面入手。一是“开源”，即挖掘污水中的潜在能量。例如从生化处理过程、污泥处理过程进行能量回收利用，探索能源自给模式的可行性，从而降低能源损耗；二是“节流”，即通过技术革新、智能装备、工艺优化等方式降低电耗，从而降低碳排放。
2
节约曝气的用电量，减少间接碳排放
传统的污水处理行业，消耗的电能约占全社会用电量的0.5%—1%。这部分间接排放约占污水处理过程温室气体排放总量的50%左右。因此，依靠改变技术路线、改变运行模式，辅以适当的低碳改造，即可减少碳排放。
在污水处理过程中，必须使用曝气装置、污泥脱水设备、水泵等机器，电耗非常大。因此，污水处理行业在保护水环境的同时，也是高耗能产业。同时，一些污水处理过程还伴有
CH
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、N
2
O等直接温室气体排放。所以，污水处理过程中的碳排放问题不可小觑。
曝气是污水生物处理系统的重要工艺环节，也是污水生物处理系统中运行费用最高的工艺环节。污水处理中，曝气的主要作用是对水体充氧，为微生物生长提供必要的条件，保证微生物好氧代谢所需的溶解氧，从而降低水中的有机污染物。曝气电耗一般占总电耗的60%—70%。目前的好氧曝气方式普遍存在效率低、成本高、能耗大的问题。“曝气，一般是将曝气管或曝气头装入污水处理池中不断曝气。过去，污水处理厂曝气管或曝气头的布置间距为50—100cm，我们研发的微氧循环流高效生物处理系统相邻曝气管之间的距离只有10—15cm。”田振军说，微氧循环流高效生物处理系统可提升微孔曝气软管采用原装德国进口设备，通气量只有0.5—1m3/m.h。其曝气方式气泡上升的速度只有0.4—0.6m/s，而常规曝气器的气泡上升速度约1m/s左右。一般情况下，气泡密集且小、上升速度慢，充氧效率就越高。
微氧循环流高效生物处理系统工艺的曝气器因为采用的是曝气软管，所以可以轻松进行“自清洗”，省去了后期堵塞更换的麻烦。除此之外，工艺曝气管的安装方式，可以实现在不停工、不排空池体的情况下更换曝气软管。“传统方式中，曝气管坏了，不仅得关掉所有机器，还得将污水池中的水全部抽干后，再进入池底进行更换。此工艺的曝气管被安装成了可升降的，其中一根曝气管坏了，不停工就可以将其单独升起，更换后，再降回池中。”田振军说，这个环节，除了实现节能降碳，还挽回了污水处理厂的一部分间接损失。
3
改良滤料，减少直接碳排放
污水处理中，氮的去除是一个关键环节。目前，氮的去除方法主要有物理化学法（如离子交换法、反渗透、电渗析等）、化学法（活泼金属反硝化、催化反硝化等）、生物法（异养和自养反硝化等）。
目前普遍认为，生物法是去除氮的最经济有效的方法，其原理是利用微生物的反硝化作用，加上碳源，将水中含氮的有机物最终还原为氮气排至大气中。
田振军介绍，自养反硝化生物滤池是该公司研发的一种新型的固定床降流式生物膜反应器，这种技术采用新型自养脱氮滤料为介质，利用微生物的自养反硝化脱氮作用，降低污水内的总氮及悬浮物，广泛应用于市政污水及多种工业废水处理中。
传统的滤池一般需要外加碳源，而自养反硝化生物滤池只需要定期补充滤料，就能保持污水处理工作高效进行，在大幅降低运行费用的同时，还具有高达95%以上总氮去除率。
随即，田振军拿出了3个瓶子。“你看眼前这些绿色的‘小球儿’，就是我们处理污水的滤料。它们看上去很小，作用却很大，既可以当作微生物的高效载体，也是一种高效的电子供体，同时还可起到一定的物理过滤作用。”田振军说。
此方法不需要外加有机碳源，投资和运行成本大大降低，相较于外加碳源异养型反硝化滤池，节省运行费大约50%；因为无需外加碳源，避免出水COD超标风险；脱除总氮的同时可有效降低总磷及悬浮物；复合滤料促使形成多相脱氮除磷反应热区，加快反应速度；可达到高达95%以上总氮去除率，可用于极限脱氮处理；运行维护简单。无碳源加药系统，反洗频率低（一周/次）；适合各种反应器形式，且改造简单，仅需更换滤料。
记者 乔静涛
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“开源”“节流”减少碳排放
污水处理厂的典型工艺，是污水通过污水管网收集，然后泵送至污水处理厂进行处理。
进入污水处理厂的污水，首先会经过一级处理，去除其中所含的固体和悬浮物；然后，经过生物处理去除大部分有机物和氮磷，并产生剩余污泥；为达到严格的出水标准，常常还会进行三级处理，以进一步去除氮磷。符合出水标准的出水将被排放到自然水体中，污水处理过程中产生的污泥则是经浓缩、调质、脱水后，进行无害化处置。
污水处理系统中的碳排放是一个复杂的过程，分为直接排放和间接排放。直接排放是指污水生物处理过程中有机物转化为CO
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的排放，脱氮过程
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的排放，污泥处理过程中
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的排放；间接排放主要来自污水处理系统中的电耗。污水处理系统中能耗较高的处理单元有污水提升设备单元、曝气系统单元、水力循环单元、污泥处理单元及其他环节的机械设备。
为了降低碳排放，污水处理厂会从两方面入手。一是“开源”，即挖掘污水中的潜在能量。例如从生化处理过程、污泥处理过程进行能量回收利用，探索能源自给模式的可行性，从而降低能源损耗；二是“节流”，即通过技术革新、智能装备、工艺优化等方式降低电耗，从而降低碳排放。
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节约曝气的用电量，减少间接碳排放
传统的污水处理行业，消耗的电能约占全社会用电量的0.5%—1%。这部分间接排放约占污水处理过程温室气体排放总量的50%左右。因此，依靠改变技术路线、改变运行模式，辅以适当的低碳改造，即可减少碳排放。
在污水处理过程中，必须使用曝气装置、污泥脱水设备、水泵等机器，电耗非常大。因此，污水处理行业在保护水环境的同时，也是高耗能产业。同时，一些污水处理过程还伴有
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O等直接温室气体排放。所以，污水处理过程中的碳排放问题不可小觑。
曝气是污水生物处理系统的重要工艺环节，也是污水生物处理系统中运行费用最高的工艺环节。污水处理中，曝气的主要作用是对水体充氧，为微生物生长提供必要的条件，保证微生物好氧代谢所需的溶解氧，从而降低水中的有机污染物。曝气电耗一般占总电耗的60%—70%。目前的好氧曝气方式普遍存在效率低、成本高、能耗大的问题。“曝气，一般是将曝气管或曝气头装入污水处理池中不断曝气。过去，污水处理厂曝气管或曝气头的布置间距为50—100cm，我们研发的微氧循环流高效生物处理系统相邻曝气管之间的距离只有10—15cm。”田振军说，微氧循环流高效生物处理系统可提升微孔曝气软管采用原装德国进口设备，通气量只有0.5—1m3/m.h。其曝气方式气泡上升的速度只有0.4—0.6m/s，而常规曝气器的气泡上升速度约1m/s左右。一般情况下，气泡密集且小、上升速度慢，充氧效率就越高。
微氧循环流高效生物处理系统工艺的曝气器因为采用的是曝气软管，所以可以轻松进行“自清洗”，省去了后期堵塞更换的麻烦。除此之外，工艺曝气管的安装方式，可以实现在不停工、不排空池体的情况下更换曝气软管。“传统方式中，曝气管坏了，不仅得关掉所有机器，还得将污水池中的水全部抽干后，再进入池底进行更换。此工艺的曝气管被安装成了可升降的，其中一根曝气管坏了，不停工就可以将其单独升起，更换后，再降回池中。”田振军说，这个环节，除了实现节能降碳，还挽回了污水处理厂的一部分间接损失。
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改良滤料，减少直接碳排放
污水处理中，氮的去除是一个关键环节。目前，氮的去除方法主要有物理化学法（如离子交换法、反渗透、电渗析等）、化学法（活泼金属反硝化、催化反硝化等）、生物法（异养和自养反硝化等）。
目前普遍认为，生物法是去除氮的最经济有效的方法，其原理是利用微生物的反硝化作用，加上碳源，将水中含氮的有机物最终还原为氮气排至大气中。
田振军介绍，自养反硝化生物滤池是该公司研发的一种新型的固定床降流式生物膜反应器，这种技术采用新型自养脱氮滤料为介质，利用微生物的自养反硝化脱氮作用，降低污水内的总氮及悬浮物，广泛应用于市政污水及多种工业废水处理中。
传统的滤池一般需要外加碳源，而自养反硝化生物滤池只需要定期补充滤料，就能保持污水处理工作高效进行，在大幅降低运行费用的同时，还具有高达95%以上总氮去除率。
随即，田振军拿出了3个瓶子。“你看眼前这些绿色的‘小球儿’，就是我们处理污水的滤料。它们看上去很小，作用却很大，既可以当作微生物的高效载体，也是一种高效的电子供体，同时还可起到一定的物理过滤作用。”田振军说。
此方法不需要外加有机碳源，投资和运行成本大大降低，相较于外加碳源异养型反硝化滤池，节省运行费大约50%；因为无需外加碳源，避免出水COD超标风险；脱除总氮的同时可有效降低总磷及悬浮物；复合滤料促使形成多相脱氮除磷反应热区，加快反应速度；可达到高达95%以上总氮去除率，可用于极限脱氮处理；运行维护简单。无碳源加药系统，反洗频率低（一周/次）；适合各种反应器形式，且改造简单，仅需更换滤料。
记者 乔静涛
