王凯军:环保产业是下一个“无碳”燃料技术的主角
“绝大部分人,是因为看见而相信,只有很少的一部分人是因为相信而看见”,在“2021(第十九届)水业战略论坛”上,清华大学环境学院教授、国家环境保护技术管理与评估工程技术中心主任王凯军引用了马云的名言。
论坛上,王凯军用“变”与“不变”这对哲学命题,指出目前水处理技术正在快速发展,即有很多行业“视而不见”的变化,也有正在带来行业百年未有的变局与机遇,行业要掌握“变”与“不变”的规律性,顺应时代发展的潮流。
王凯军
水处理技术中的“不变”
辩证法认为,事物本质的内在规定性是不变的,具有稳定性、长期性和坚韧性,王凯军表示,在污水处理行业,不变的是污水处理的基本原理。
在污水处理发展初期,一大批大型污水处理厂普遍采用了传统的技术路线,很多人不以为然。回来,采用了不用初沉池和不用消化池的简单的氧化沟技术,但是如今看来,这对于我国实现碳达峰与碳中和的“30、60”目标,是非常不利的,总结起来有四个突出问题:
问题一:普遍采用延时曝气的氧化沟工艺,造成高能耗;
问题二:缺少初沉池,造成高能耗;
问题三:缺少初沉池,造成无机分和含沙量高运行困难;
问题四:不设污泥消化池,缺少温室气体控制的抓手。
而对于水处理技术中几个“视而不见”的变化
出水标准的提升,导致工艺流程发生众所周知的变化,对其视而不见
王凯军指出,污水行业近些年最大的变化,是地方的污染物排放标准日趋严格,同时出水标准的提升,导致工艺流程发生变化。
如排放标准从一级A出水提升为准IV类出水,在工艺上就从传统的高密沉淀池+V型滤池等,转变为采用纤维转盘滤池或活性砂滤池或混凝沉淀等,或者在标准配置中添加更为复杂的工艺。
显然,二沉池的负荷没有必要那么保守,因为“变化”了的工艺流程中有后续单元保证出水的悬浮物浓度达标,而以前这是单纯靠二沉池保证的。这是非常有意义的,因为二沉池土建和设备占总投资的15-20%。如果提高一倍负荷,可以节省投资10%,不用投资就提高就提高投资回报率2-3点。会达到提高公司的竞争能力。
二沉池占地面积极大,替代工艺需求迫切
王凯军团队调研了我国上百个地上污水处理厂,对参数进行统计分析后,王凯军指出,目前,我国地上污水处理厂中的沉淀池占地面积普遍可观,最高可占主要构筑物比例在50%,最低也在20%以上。
目前,地上式污水处理厂生化和二沉池占地70%以上,这也在一定程度上造成了地下污水处理厂基建造价较高,投资为地上污水厂的1.5-2倍以上。
对沉淀技术迅速发展视而不见
王凯军十年前在本论坛就分析过所谓的高效好氧生物反应器技术,顾名思义的三个要素是“好氧”、“生物”和“反应器”。,目前,大部分环保企业关注好氧部分的精确曝气,精确控制,自动控制,曝气头等等,实际上,这三个要素是同等重要的。
以“生物”为例。“生物”部分既需要数量即“浓度”,也需要质量即“活性”,数量的保持需要“沉淀和分离”。
王凯军指出,目前,一系列沉淀技术正在迅速发展,如果这些技术能够受到行业的普遍关注,就能推动污水处理工艺得到大幅提升。
二沉池升级工艺一:加载沉淀Biomag技术
加载沉淀Biomag技术是近几年比较主流的磁分离技术,具有沉降速度快、表面负荷高的优势,能有效减少占地面积,同时有效增加污泥浓度,可达到8~12 mg/L,表面负荷可由传统0.5~1提升至2-4 m/h。
从监测数据可以看出,在不需要过滤与滤池的条件下,可以将BOD实现<5,总磷<0.2。近些年,比较有代表性的是,清华大学和中持股份技术团队在此技术基础上进行深入研究,目标是将水处理量提高三倍。
二沉池升级工艺二:接触沉淀技术
“接触沉淀一体化沉淀”技术取代了常规的“沉淀”+“过滤”两段工艺。
接触沉淀一体化沉淀技术源于古老的技术思路,在二沉池上加特殊的滤层, 使沉淀跟过滤相结合,节省了高效沉淀池。实现过滤流速达4-10 m3/m2.h,滤后出水的SS(悬浮物)<5mg/L,远优于一级A标准的10mg/L,设备运行能耗成本实现小于0.01元/吨水。
二沉池升级工艺三:纳米絮凝剂复合沉淀
纳米絮凝剂是一种含有纳米粒子结构的高分子无机有机复合絮凝剂,能有效提高絮凝效果。纳米絮凝剂操作简便,可以实现一步稀释,并且无需新建构筑物,节省基建投资,具有反应时间短,沉降效果好的特点,同时还可以辅助除磷。