进一步改善城市网-厂-水体污水系统升级改造和运行效率的四点看法

2022年,《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》发布,要求努力解决河流雨后黑臭和雨季河流断面水质下降问题,力争到2025年,进水BOD浓度高于100毫克/升的城市生活污水处理厂规模占比达90%以上,城市生活污水集中收集率达到70%以上。水行业正面临着防止雨后河流返黑和改善雨季河流水质等新任务。因此,结合近年来成绩、实践和欧美的经验教训,提出和讨论了与进一步改善网-厂-水体城市污水系统升级改造及运行效率相关的四个问题:分流制管网有没有外(雨)水入侵和溢流、污水处理厂的进水浓度应多高、为什么部分污水处理厂需局部扩容、为什么污水管道中流速低于自净流速,并在此基础上,对相关工作提出了建议。

中国城市污水处理的瓶颈、缘由及可能的解决方案

自20世纪90年代以来,中国在城市污水收集与处理方面取得了很大的进步.但是,源自于独特污水水质特征,中国城市污水处理效率的改善仍然面临瓶颈.该文着重比较了中国和其他国家的城市污水处理在能量回收、氮磷营养物去除和污泥产率方面的差异,并在资料支撑的理论分析基础上,揭示了因为下水道渗漏、化粪池设置等因素导致的中国城市污水独特的水质特征(高无机悬浮固体(inorganic suspended solids,ISS)质量浓度、低碳氧需求(COD)和低碳氮比)与城市污水处理厂较低的运营效率和性能之间的关系,提出了中国需要制定适合自己独特污水水质特性的处理过程设计指南.鉴于下水道系统建设与修复耗时长久,改善现有城市污水处理厂的效率和可持续性应该与下水道修复和制定设计指南同时推进,提出了三点建议:提高除砂效率、应用污泥发酵和厌氧消化、优化现有工艺并开发低碳源生物脱氮新工艺.

太湖蓝藻AIO打捞技术及藻泥高值化工程应用

太湖蓝藻的打捞、无害化处置以及资源化利用工作取得了巨大进展,但目前仍存在未达到“日产日清”、藻水分离以及资源化利用技术和设施不成熟等问题。针对上述问题,采用全天候、智能化、离岸式蓝藻打捞系统技术(AIO打捞技术),通过全自动收集、藻水浮选分离及破壁薄层高温压榨等设施处置后,可得到含水率低于50%的藻泥,然后通过藻泥与秸秆等发酵生产有机肥,或者进一步通过太阳能复合膜低温蒸发干化系统制作含水率低于10%、具有更高价值的藻粉,实现蓝藻治理的无害化、减量化和资源化。AIO打捞技术不仅对太湖蓝藻打捞处置工作提供技术支撑,也对未来发展方向起到示范作用。

改造国内污水管网系统需要综合考虑的四个因素:定量分析

污水管网外来水入侵、管网污水收集率、市政用水量和污水处理厂处理量是影响城市污水系统和城市水环境质量的四个主要因素。污水系统改造不仅提升污染物收集率和污水管网中污染物(如COD)浓度,同时直接影响到对受纳水体的污染物排放溢流负荷。使用简化的城市污水系统模型和国内外实际数据,定量表征和讨论了四个因素对污水管网污水COD浓度和排放到受纳水体的溢流污染物负荷的影响,并就污水稀释倍数、污水处理厂处理量、污染物去除效率、排放标准和溢流排放负荷之间的多重对应关系进行了分析和讨论,根据国内现状,提出改造和升级污水管网及污水处理厂需要考虑的三点建议。

改造当前国内污水管网需要综合考虑的四个因素

研究了国内污水管网的现状并参考欧洲的经验和教训,提出外来水入侵、管网里含外来水混合污水的处理量(污水处理厂的处理能力)、城市用水效率和污水收集率是影响污水管网性能和效率的四个因素。以维也纳和苏黎世合流式污水管网系统和维也纳主污水处理厂(VMWWTP)和苏黎世Werdhölzli污水处理厂为例,比较国内和一些欧洲国家在污水管网外来水入侵、含外来水混合污水的处理量、城市用水效率和污水收集率等方面情况,分析了造成国内污水浓度偏低的因素,提出了估算公式。在此基础上,进一步提出污水管网系统质量平衡概念模型,说明上述四个因素对污水COD浓度和溢流排放负荷的影响。建议在对当地污水管网影响因素进行定量评估的基础上,进行多方案技术和经济分析,制定具有成本效益的污水管网系统(和污水处理厂)提质增效和升级改造规划,并谨慎考虑修订污水管网系统(和污水处理厂)设计准则并制定与外来水处理和排放标准相关的政策和法规。

城市污水处理厂碳中和路径解析

当前,在环境污染日益严重的同时,气候变化不断加剧,人类社会的可持续发展面临着严峻挑战。作为污染物和温室气体排放的关键环节,构建碳中和污水处理厂、实现减污降碳协同成为新时期环境治理的重要方向。围绕碳中和污水厂构建路径,从污水处理过程的能耗控制与能量自给、污水处理工艺的减药与碳源利用、污水再生与有价物质的循环利用等方面进行了系统解析,并评估了相关举措的碳减排效益。面向未来,推动能耗优化与清洁能源使用,降低处理过程碳耗药耗,提高污水再生与有价物质循环利用等措施,结合科技创新、政策制定、城市规划等综合举措,将有助于加速污水处理厂碳中和进程,并最终形成以水为核心的碳中和城市构建蓝色方案。

预氯化输水对表面停留性有机物及混凝除藻的影响

针对预氯化这一常用的预氧化方法,考察了表面停留性有机物(S-AOM)在这一过程中对铜绿微囊藻起到的关键作用。同时,探讨了表面停留性有机物及藻的氧化应激对混凝除藻效果的影响。结果表明,预氯化过程可实现适度预氯化的最佳氯投加量,适度预氯化可以在实现脱附S-AOM的同时不损伤藻细胞,强化后续混凝除藻的效果。此外,经过适度预氯化后的藻细胞在远程输水过程中可能会发生程序性死亡,胞内有机物不断泄漏,这仍会对水厂混凝除藻效果产生不利影响。因此,预氧化后藻细胞发生程序性死亡是预氯化强化混凝工艺需要考虑的关键因素。

汾河流域水资源承载力评估及生态敏感性分析

汾河流域是山西省重要的水资源供给区,是促进山西省区域协调发展的重要区域,汾河流域高质量发展的关键在于汾河生态环境保护与社会经济协调发展。利用DPSIR-TOPSIS模型对汾河流域水资源承载力进行分析,结果表明,2012—2021年汾河流域的水资源承载力水平实现了阶段性增长,高质量经济发展水平和高水平水资源保护的协同推进促成了水资源承载力的整体平稳上升。基于层次分析法和空间分析法的生态敏感性分析结果表明,轻、中、高敏感区占汾河流域的79.51%,极敏感区占区域的14.45%,植被覆盖度是影响区域生态敏感性的重要考量。本研究对汾河流域水资源承载力和生态敏感性的时空变化进行了综合评估,为汾河流域高质量发展路径设计提供科学依据。

用于农村厕所黑水处理的铱钽涂层电极的优化制备及其对析氯性能的影响

农村厕所黑水通常采用生物法进行处理,存在处理效果不稳定、运行管理复杂等问题。通过对传统钛铱电极进行优化制备,成功构筑了铱钽涂层系列电极(Tx)和铱钽锡锑钴涂层系列电极(Cx)。利用电化学原位产氯,实现了有机物的氧化降解并同步去除氨氮。优化电极复合氧化物涂层的配方,发现喷涂T3电极(IrTa氧化物涂层0.6 mg·cm^(-2),Ti氧化物涂层0.75 mg·cm^(-2))在2.4 V的工作电压下表现了最高效的净水效能,60 min内去除了厕所黑臭水生化处理出水50%的COD。系统研究了表面清洁工艺和烧结工艺对电极析氯效能的影响,发现喷砂结合酸洗的表面清洁过程、滚涂的涂层固定过程、500℃的烧结过程构筑的T3电极具有最高的析氯效能和强化寿命。本研究为分散式污水排放存在的富营养化问题提供了可行的解决思路。

污水再生与循环利用的生态化过程

污水再生和循环利用是开发非常规水资源、减少污染物排放的重要途径。然而,目前我国污水的再生和利用率均较低,再生过程中能耗、药耗较高,绿色循环系统尚未形成。为此,从资源、环境、生态及安全的角度出发,研究和总结了污水再生的生态方法,提出了再生水生态处理和生态化处理的关系和内涵;分析了再生水生态储存的方式和要点,提出了再生水资源化储存的水质条件和环境影响;讨论了水生态系统及敏感生物群落对再生水排放的生态响应和生态风险,提出了污染物共暴露风险阻断的主要路径;阐释了再生水作为城市地表水体生态需水补给的关键控制因素,提出了再生水与水体生态融合、促进水体生态恢复的实践策略。

外源钙离子对好氧活性污泥反应器溶解性有机氮特征的影响

为探明外源钙离子对好氧活性污泥系统溶解性有机氮(DON)的影响,考察了不同钙离子浓度下(0~1 mmol·L^(-1))出水DON浓度和生物有效性的变化,并结合傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)及微生物代谢活性和群落结构分析探究钙离子影响的分子层面原因和微生物内在机理。结果表明,出水DON的浓度和生物有效性随着外源钙离子浓度的增加均呈现阈值现象,在最佳钙离子投加阈值浓度(0.1 mmol·L^(-1)Ca^(2+))下,出水DON浓度和生物有效性为1.46±0.12 mg·L^(-1)和17.97%±0.05%,比空白组(0 mmol·L^(-1)Ca^(2+))分别增加了35.2%和降低了47.6%。FTICR-MS分析DON的分子特征显示,钙离子是通过影响好氧活性污泥反应器中氧化程度较低分的组分(NOSC<0)影响了最终出水DON的生物有效性。微生物学分析表明,三磷酸腺苷、琥珀酸脱氢酶、脱氢酶、饱和脂肪酸和Luteolibacter菌是推动出水DON去除率提升和生物有效性降低的重要因素。