未来污水处理能源自给新途径——碳源捕获及碳源改向

传统活性污泥处理过程是"以能消能"、"污染物转嫁",处理过程能耗高(消耗化石燃料)并排放大量温室气体(GHG);与此同时,污水中COD蕴含的巨大有机化学能(约1.5~1.9k W·h/m^3)远远未被挖掘及利用,未来污水处理的发展方向是朝着营养物、能源及再生水"三厂合一"模式转变。污水处理过程实现"能量平衡"、"碳中和"的运行关键一是厌氧消化剩余污泥;二是在前端最大程度上实现对进水中有机碳源的捕获/分离,并采用高效厌氧消化与热电联产(CHP)耦合技术实现COD有机化学能向电能的转化,这些年已出现碳源捕获(COD Capture)与碳源改向(Carbon Redirection)技术,国外已经有工程化案例。在量化解析污水中化学潜能的基础上,提出了"碳源捕获"1.0→2.0→3.0技术路线图,综述了目前主要的污水"碳源捕获"热点技术,展示了面向未来的可持续污水处理技术路线图,以期为国内污水厂"碳中和"运行及未来可持续污水厂及生态再生水厂开发提供借鉴。

高负荷活性污泥法用于生活污水碳源回收的研究述评

高负荷活性污泥法具有矿化率低、初级污泥产量大且产甲烷潜势高等优点,在实现污水厂碳中和、能源自给方面展现出巨大的潜力,引发了对该"过时"工艺的再思考、再探索。在总结高负荷活性污泥法在碳源回收方面的研究基础上,介绍了两种高负荷活性污泥法(传统高负荷活性污泥法、高负荷接触稳定法)的工艺流程及其特点;分析了碳源改向的两种途径--生物絮凝和细胞贮存;总结了泥龄、水力停留时间、溶解氧和污泥浓度等工艺参数对碳源回收率的影响;讨论了高负荷活性污泥法数学模型。提出了尚需解决的问题和发展态势,以期为高负荷活性污泥法的研究、设计、运行和优化等提供参考。