1.歐洲城市污水處理技術——可持續生物除磷脫氮工藝 以控制富營養化為目的的氮、磷脫除已成為各國主要的奮斗目標。無疑,應付日趨嚴格的排放標準,傳統工藝會因上述弊端而雪上加霜。在此情形下,發展可持續污水處理工藝變得勢在必行。所謂可持續污水處理工藝就是朝著最小的COD氧化、最低的CO2釋放、最少的剩余污泥產量以及實現磷回收和處理水回用等方向努力。這就需要以較綜合的方式來解決污水處理問題,即污水處理不應僅僅是滿足單一的水質改善,同時也需要一并考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題,且所采用的技術必須以低能量消耗(避免出現污染轉移現象)、少資源損耗為前提。 2.反硝化除磷技術 很久之前,大概十年前荷蘭研究人員發現了厭氧氨(氮)氧化現象。與此同時,南非、荷蘭、日本等國科學家對生物攝/放磷代謝機理重新認識后確定了反硝化除磷新途徑。在污水生物除磷實踐中,南非開普頓大學(UCT)研究人員最早發現專性好氧細菌不是唯一對磷的生物攝/放起作用的菌種,兼性反硝化細菌也有著很強的生物攝/放磷現象。反硝化細菌的生物攝/放磷作用被荷蘭代爾夫特工業大學(TUDelft)和日本東京大學(UT)研究人員合作研究確認,并冠名為反硝化除磷(denitrifyingdephosphatation)。在磷的生物攝/放過程中,反硝化除磷細菌以硝酸氮取代氧作為電子接受體,也就是說反硝化除磷細菌能將反硝化脫氮和生物除磷這兩個原本認為彼此獨立的作用合二為一。顯然,在結合的除磷脫氮過程中,COD和氧的消耗量均能得到相應節省。比較傳統的專性好氧磷細菌去除工藝,反硝化除磷細菌能分別節省約50%和30%的COD與氧的消耗量,相應減少剩余污泥量50%。在反硝化除磷過程中由于COD需要量的大為減少,過剩的COD因此能被分離,并使之甲烷化,從而避免COD單一的氧化穩定(至CO2)。歸因于曝氣能量的減少,以及過剩COD甲烷化后能量的產生,這種綜合的能量節約最終會導致釋放到大氣的CO2量明顯減少。因此,具有反硝化除磷細菌富集的處理系統可以被視為可持續處理工藝。 除此之外,荷蘭TUDelft研究人員員發現了厭氧氨(氮)氧化現象的同一時期還試驗確認了一種新的氨氮轉換途徑,這使得氨氮以亞硝酸氮作為電子接受體而被直接氧化至氮氣成為可能。這種厭氧條件下的氨氮氧化與亞硝化過程(如SHARON工藝)相結合在工程上能夠實現氨氮的最短途徑轉換,這就意味著生物脫氮過程中能源與資源消耗量的最小化完全可能。
以上可以看出,西方國家的污水處理技術比我國污水處理早使用的多,進入二十一世紀,我國污水處理產業高速增長。2000年—2004年,我國污水處理消費量從188萬噸增長到447萬噸,增加了2.3倍,年平均增長率在27%以上。其中,2001年,我國污水處理表觀消費量達到225萬噸,超過美國成為世界第一污水處理消費大國。同時引進了許多先進技術和改造發明了許多效率高的污水處理技術,水處理工藝技術裝備達到國際先進水平,污水處理生產也已經初具規模
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