2020年,習總書記強調,要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局。2021年,《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》指出“完善水污染防治流域協(xié)同機制,加強重點流域、重點湖泊、城市水體和近岸海域綜合治理,推進美麗河湖保護與建設,化學需氧量和氨氮排放總量分別下降8%,基本消除劣ⅴ類國控斷面和城市黑臭水體。” 基于此,城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)將向著可持續(xù)發(fā)展的目標前進,以緩解生態(tài)環(huán)保壓力,為加快建設美麗中國奠定基礎。
背景與現(xiàn)狀
十三五期間全國地表水總體水質狀況
十三五期間,全國地表水監(jiān)測的水質斷面(點位)中,ⅰ-ⅲ類水水質斷面逐步上升,劣ⅴ類水逐步下降,如下圖,可以得到,十三五末期的ⅰ-ⅲ類水占比已達83.4。
十三五期間全國地表水總體水質狀況
近年廢水中主要污染物排放情況
根據(jù)2013-2017年《中國統(tǒng)計年鑒》,我國廢水排放總量保持在700億噸,其中廢水中cod、氨氮(nh4+)、總氮(tn)、tp排放量如下圖,可見2015年國務院發(fā)布了《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)后,這幾種污染物排放量得到了削減。
近年廢水中主要污染物排放量
注:其中2015、2016年數(shù)據(jù)為初步數(shù)。2015年“水十條”指出了敏感區(qū)域(重點湖泊、重點水庫、近岸海域匯水區(qū)域)城鎮(zhèn)污水處理設施于2017年底前全面達到一級a排放標準。
行業(yè)發(fā)展歷程
q:1、建國以來中國污水處理行業(yè)歷經了怎樣的發(fā)展過程?
q:2、面向未來的污水處理行業(yè)將走向何方?
我國污水處理行業(yè)發(fā)展過程
q:目前存在哪些機遇與挑戰(zhàn)?
中國已形成全鏈條、規(guī)模龐大的污水行業(yè),污水管理模式也從單一的政府主導建設運營轉變?yōu)檎推髽I(yè)共同參與的多元體制。但是,也存在諸多挑戰(zhàn):
1、污水處理廠設計和運營不符合可持續(xù)發(fā)展的需求。
2、縣級下水道系統(tǒng)發(fā)展滯后。
3、污水處理廠的污水排放標準與當?shù)匦枨蟛黄ヅ?br />
4、中國的污水管理實踐缺乏人與自然和諧發(fā)展的全球思維。
5、污泥處置不當;
6、鄰避效應。
城鎮(zhèn)污水及其處理現(xiàn)狀
城鎮(zhèn)污水指由城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)收集的生活污水、工業(yè)廢水、部分城鎮(zhèn)地表徑流(雨雪水),是一種綜合污水。污水所含的污染指標常分為物理、化學、生物三類,如下圖,其中《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(gb18918-2002)對其中項目設置排放濃度限值。
污水污染指標
我國城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀,1、污水處理廠自控程度較低,缺少精細化管理;2、污水處理廠與污水管網建設不協(xié)調;3、污水廠運行管理水平亟需提高;4、基建與運行費用高;5、資源化應用較少;6、污泥處理量大,處理費用高。
智慧化、低碳化、資源化的污水處理技術
低碳化的污水處理模式
城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)是碳排放的重要來源之一。污水處理行業(yè)蘊含的高效減排潛力,將其列入碳減排重點領域,并探索出了一些可行的碳減排路徑。觀察發(fā)達國家的供水和污水處理行業(yè),對我國污水處理行業(yè)有一定啟示,如下圖,以美國為例,在三個層面提高污水處理綜合能效提出了路徑。
在雙碳目標的指引下,污水處理的主要環(huán)節(jié)應落實碳減排。其路徑包括直接排放、間接排放。首先,減少曝氣、攪拌、末端出水環(huán)節(jié)溫室氣體的釋放、含碳有機物進入環(huán)境中。這要求更高效的機電設備、工藝。其次,減少能源與藥品消耗,提高污泥處理處置、尾水回用率及適時應用光伏發(fā)電、水源熱泵等工藝。
污水處理行業(yè)碳減排路徑
資源化的污水處理模式
污水中蘊含著大量的能量,理論上是處理污水所需能量的很多倍。污水經處理后,其中的能量大部分轉移到了污泥中,因此開發(fā)回收污泥中的能量具有極大的潛力。污泥能源化集中在厭氧方向,包括厭氧發(fā)酵產乙醇、厭氧發(fā)酵產氫和厭氧消化產甲烷三個技術路徑,實踐中普遍采用厭氧消化技術。
荷蘭應用水研究基金會在2008年用“news”概括未來污水處理廠的組成框架?!皀ews”是nutrient(營養(yǎng)物)+energy(能源)+water factories(水工廠)的縮寫,即營養(yǎng)物、能源、再生水三位一體的生產工廠。
營養(yǎng)物工廠概念工藝
能量工廠概念工藝
再生水廠概念工藝
智慧化在污水處理行業(yè)的應用啟示
“智慧水務”是建設“智慧城市”的必要部分,是實現(xiàn)“美麗中國”的重要環(huán)節(jié)。隨著物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術融入污水處理行業(yè),要確保居民用水安全,解決城市取水、供水、用水、排水等問題,必須應用新科技打造水務企業(yè)智能化運營平臺,建立其在水資源方面的行業(yè)、企業(yè)大數(shù)據(jù),為城鎮(zhèn)水資源利用的布局、優(yōu)化廠站及管網設計、高效率低成本運營提供基于數(shù)據(jù)驅動的決策依據(jù)。
近年,國內引進國外先進技術用于污水廠的自動控制系統(tǒng),已廣泛采用集散式監(jiān)控系統(tǒng),應用了自動化程度較高的檢側儀表,各種新工藝、新設備也大量出現(xiàn)并得到應用,取得了良好的效果。但污水處理廠自動化控制系統(tǒng)還應該在以下方面為水廠運營管理提供服務:1、自動化控制系統(tǒng)從經驗式固定程序向智能化發(fā)展;2、污水處理自動控制系統(tǒng)中采用自動化控制系統(tǒng),對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、及挖掘分析,對污水處理工藝調整及優(yōu)化、節(jié)約能源等方面提供輔助決策幫助。
行業(yè)發(fā)展趨勢與展望
近幾十年來,中國污水行業(yè)經歷了高速增長,在基礎設施建設、技術創(chuàng)新、人才培養(yǎng)等方面取得了進步,為未來的智慧化、低碳化、資源化發(fā)展奠定了堅實的基礎。然而,未來仍然充滿不確定性和挑戰(zhàn)。預計隨著人口的持續(xù)增長和城市化進程,水資源短缺將更加嚴重,而污水量將進一步增加。這將要求污水管理目標、政策和技術發(fā)生根本性變化,如下圖:
污水處理行業(yè)展望
在不久的將來,中國正處于從發(fā)展中國家向發(fā)達國家的轉型期,挑戰(zhàn)和不確定性將更多。應對這些挑戰(zhàn),需要中國污水處理行業(yè)根據(jù)自身特點和需求,探索獨特的可持續(xù)發(fā)展道路,包括開發(fā)注重資源回收、構建一體化和諧水生態(tài)的新概念工廠。
污水處理廠概念圖
來源:中國水星網
【第十一屆上海國際泵閥展】
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