废水处理必须重视能源消耗

废水处理必须重视能源消耗

有关废水处理过程中节能减排问题的初步分析高博1,2(1,武汉理工大学资环学院;2,山东省科学院能源研究所)摘　要:　节能减排是我国政府目前下大力推广、执行的一项艰巨任务，并且会长期坚持下去，这项工作完成得好坏，关系到我国今后国计民生的发展方向。从污水处理的表面现象看，完成了COD减量，企事业或者政府解决了减排的任务，但是，废水处理过程中需要的大量能源消耗却没有引起我们的正确对待。能够重视废水处理中的能源消耗，在生产生活中减少排放总量，在治理过程中寻找更好的处理技术是污水处理行业中节能减排的关键。关键词：废水处理，二氧化碳，节能减排在可持续发展和循环经济概念的国家政策引导下，我国政府倡导的节能减排之艰巨任务目前已经得到了强势执行。从国际社会的整体发展来看，能源危机的到来不可避免，环境保护与治理已经是世界人民的共识。具体到废水治理这一环节来讲，节能减排应该是最具体的应用实体。按照国家环保“十一五”规划，还有全国城镇污水处理和再生利用设施建设的“十一五”规划，2010年全国所有城市都要建设污水处理设施，城市污水处理率不低于70%，预计全国城市污水处理能力一天超过一亿吨。出于节能减排的要求，各地都掀起了污水处理设施建设的高潮。以处理的污水中，一亿吨污水只是市政处理污水，目前大约还有数亿吨工业废水也得到了充分的处理。污水处理率不断增长和人们环保意识的增长是一个好的消息，建设污水处理设施需要庞大资金、使用先进污水处理技术、管理运行费用居高不下等问题给大家提供的挑战也是必须接受的。长期以来污水治理在企业或者政府看来这是一项赔钱的生意。工厂投资设备是可以产生利润，政府投资项目也可以带来巨额回报。可是污水治理这种投资基本上是赔钱的生意，这一点是不可回避的。我们都知道，这种投资（90%以上的污水治理项目）只会产生社会效益，而难以产生经济效益或者说经济效益不大。所以大家对于这种投资的意向是不积极的，需要政府的积极引导。事实上政府一直在努力，相关政策与措施不断出台，相关部门的管理职能不断提升，整个社会的环保意识也在提高，所以带来现在掀起了污水治理设施建设的高潮。一：能源消耗与二氧化碳的排放企事业或者政府完成了COD减量，解决了减排的任务，但是，废水处理过程中需要的大量能源消耗以及二氧化碳的排放却没有引起我们的正确对待。污水处理主要目标是消除废水中的COD，众所周知，传统(好氧)污水生物处理工艺以能(供氧)消能(有机物),并向大气释放大量二氧化碳。从能量利用与控制温室气体排放角度综合衡量,这种方式有悖于可持续发展的战略。作为污水中主要污染物的COD最终稳定至二氧化碳是它的自然归宿。然而,使COD最终稳定至二氧化碳却存在着两种不同的技术途径:①传统方式,靠消耗外部能源供氧使COD直接生物氧化稳定至二氧化碳;②可持续方式,先将COD转化成含能载体CH4或H2,利用其中化学能后再稳定二氧化碳。不论实施何种方式,污水中COD最终都会形成二氧化碳,而经可持续途径则可n大大减少外部能源的使用量,这就相当于减少了外部能源发电时产生的二氧化碳排放量。换言之,以消耗大量外部能源消除污水中含能物质(COD)的最终结果实际上是一种污染的转嫁方式。从这个废水处理的最终结果来看。污水处理设施其一消耗了我们目前最紧缺的能源，其二，它排放了二氧化碳。上述数据看，日处理一亿吨废水气电耗可以达到五千万度。加上未进入统计的工业废水处理能耗，这个数字是惊人的。COD减量每年为1200万吨，二氧化碳的排放总量就远远大于1200万吨。二：改进污水处理技术与工艺我国的污水处理技术总体来讲还是处在较为前沿的水平。但是受经济效益的影响，以及目前的政策法规不健全，很多污水处理设施建设期间就存在偷工减料、篡改工艺；在生产过程中存在虚报产量、暗地排放等问题。污水处理厂的节能减排从宏观运行上看,应从精准曝气、合理回流、适量投药、污泥减量、强化消化等技术措施入手。然而,这些宏观性的技术措施如果没有对微观机理的准确把握很难做到精确地优化运行。事实上,在可持续发展和循环经济概念的诠释下,污水完全可以被看作是能源与资源的载体,而不是一无是处的污染物从上面叙述可以知道，污水处理降解COD的最终结果生成了二氧化碳。不同的工艺可能产生一定的甲烷，从而创造一定的经济效益。这个过程基本上是在厌氧区（缺氧区）来完成的。厌氧区（缺氧区）不但能够削减COD（在某些污水处理领域，这个区域可以完成80%-90%的COD削减）,而且这个区域还是脱磷除氮的主要功能区，最使人兴奋的是厌氧区（缺氧区）的能耗非常小。这一点很早就被污水处理行业了解，其功能之所以未被广泛推广，主要原因就是基础投资过大。常规污水处理都是以强制曝气来完成COD的降解。这个过程是污水厂能耗的主要环节。无论是氧化沟还是SBR、CASS、深井曝气、射流曝气、接触氧化等工艺，均需要大量的电耗来强制曝气，完成充氧过程，增加溶解氧量来削减COD。此外，污水在系统内的数次动力提升也成为电能消耗的另一主要原因。三：增强国民节约意识，从源头减少废水量。随着改革开放的顺利进行，人们享受到了更加舒适便捷的经济生活。生活水平高了，对待资源的利用也就不太在意。一个简单的例子，改革开放初期城市家庭能够在家使用热水器洗澡的比例大概不足1%（北方），而目前，没有配备热水器的家庭大概小于1%。所以人均使用水量也就大幅度增加。在我国600多个城市中，目前有400多个城市供水不足，其中严重缺水的城市有110个，城市年缺水总量达60亿立方米。80年代中期有236座城市缺水，其日缺水总量达1200万立方米，而到2000年，在中国的644座城市中将有450座城市面临缺水问题。到目前，中国600多城市里缺水的城市已经超过500个了，也就是说能够拥有足够水源的城市基本不多了。而我们目前使用的水的价格很便宜，还不足以使人们充分重视它，也就是讲，这种水资源的廉价，相对助长了人们的浪费风气。在本篇文章中我们不讨论中水回用的问题，因为它仍然需要处理之后才可以回用。我们讨论的是如果人们生活中注意节约用水，使用节水工具，节省了水资源，减少了污水排放，也就减少了能源的消耗。积少成多，最终的量也是极其可观的。从宏观上讲，政府和市政建设部门还是有很多问题需要解决：雨污不分流、水资源核价不合理、政府管理水平需要提升等。我们期望从源头来解决COD减排，完善污水处理技术，而不是通过耗费宝贵的能源来削减COD，增加二氧化碳排放。只有这样才能真正实现节能减排的目标。n参考文献：1、从微观机理认识污水处理厂的节能减排郝晓地,　赵　义,　仇付国,　M.C.M.vanLoosdrecht2、城市污水处理须实现8个转变李东序3、促进节能减排的财政政策思考肖坚4、中国缺水城市污水回收与再用探讨王宝贞