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    新膜法能否系統性解決城市治水的經濟性問題?

    時間:2022-09-30 16:42

    來源:中國水網

    作者:全新麗

    評論(

      黑臭水體督察、環保斷面督察考核、汛期考核和管網提質增效等成為當前城市水環境所面臨的突出問題和公共管理壓力源頭。產業界、學術界重視這些問題,紛紛開展相關工作,到底能夠指望哪些技術手段?

      E20水網固廢網曾發表了文章《再談MBR:破局的金鑰匙,“333”還有多遠?》,文中提到隨著材料和膜應用技術取得的巨大進步,“333”目標正在實現,那么在這場城市治水的艱苦戰役中,顛覆性膜技術能否攜存量污水處理設施打一個“翻身仗”呢?

      目 錄

      新膜法能否系統性解決城市治水的經濟性問題?

      我國城市污水處理設施依然脆弱,溢流污染等壓力大

      復雜問題難以擺脫顧此失彼的困境

      提升存量污水處理廠能力,高性能超濾MBR的新機遇

      站在高質量發展角度再看“膜”

      算筆經濟賬

      結語

      黑臭水體督察、環保斷面督察考核、汛期考核和管網提質增效等成為當前城市水環境所面臨的突出問題和公共管理壓力源頭。產業界、學術界重視這些問題,紛紛開展相關工作,到底能夠指望哪些技術手段?

      E20水網固廢網曾發表了文章《再談MBR:破局的金鑰匙,“333”還有多遠?》,文中提到隨著膜材料和膜應用技術取得的巨大進步,“333”目標正在實現,那么在這場城市治水的艱苦戰役中,顛覆性膜技術能否攜存量污水處理設施打一個“翻身仗”呢?

      我國城市污水處理設施依然脆弱,溢流污染等壓力大

      在“2022(第二十屆)水業戰略論壇”上,中規院生態市政院院長王家卓以“基于韌性城市理念的城市水環境系統構建策略思考”為主題進行分享,他表示,近年來,我國城市污水處理廠建設取得了巨大進展,但整體仍處于較為脆弱的平衡中,主要體現在冗余度不夠、抗干擾能力較差、總體韌性不足等方面,大量污水處理廠仍處于高負荷運行,雨天抗干擾能力差。

      事實上,經過持續多年的努力,我國很多城市的污水處理率已經超過90%,旱季水環境得到了根本改善,實現了“水清岸綠、魚翔淺底”。但是,每到雨季,雨污混合的大量溢流使水環境“一夜回到解放前”,使水環境治理效益大打折扣,已成為很多城市棘手的治水難題。

      2022年5月生態環境部發布《關于加強2022年汛期水環境監管工作通知》,《通知》指出,近年來,全國水環境質量持續改善,但旱季“藏污納垢”、雨季“零存整取”等問題突出,部分地區環境基礎設施存在明顯短板,部分斷面汛期污染強度長期居高不下,城鄉面源污染正在上升為制約水環境持續改善的主要矛盾。

      此外,環保斷面和環境容量所面臨的壓力進一步傳導為污水處理設施的提量和提標的壓力,污水資源化的再生水回用率等要求也是地方政府和水務部門不容易解決的難題。

      復雜問題難以擺脫顧此失彼的困境

      作為城市治水的痛點和難點,雨季溢流污染的治理并非易事,涉及到基礎設施改造、排水體系管控、城市規劃、產業導向等諸多方面,治理思路的確定牽一發而動全身。

      在“2022(第二十屆)水業戰略論壇”上,中國人民大學低碳水環境技術研究中心主任王洪臣提到,無論合流制還是分流制,設計不合理或建設標準過低,都會產生嚴重溢流污染。根據受納水體要求合理確定截流倍數是建設合流制排水系統的關鍵,有關標準規范建議采用2~5倍,這就要求建設足夠容量的調蓄設施,污水處理廠也需要有足夠的能力冗余。

      對于溢流污染,常見的解決方案包括分流制改造、調蓄池建設和海綿城市建設等。但對于一座中等城市而言,完全采用以上的解決方案并達到較為滿意的效果,至少需要短期百億級的投資。而在當前疫情背景下,地方政府普遍財力“捉襟見肘”,難以保證所需的資金投入。此外,無論分流制改造、海綿城市建設還是調蓄池建設,都會涉及到征地、動拆遷等一系列協調工作量大的工作,實施難度大、建設周期長。這就存在著系統工程建設的長期性與水環境治理當下短期壓力之間的矛盾,“遠水解不了近渴”。

      此外,CSO快速處理設施也是針對雨季溢流污染的手段之一,具有投資省、占地小、啟動快的優點。但CSO快速處理設施一般主要以物化處理工藝為主,對SS、TP具有較好的去除效果,而對于COD、氨氮、TN這些主要依靠生化處理去除的污染物則去除效果有限,出水難以滿足城鎮污水排放標準,在當前尚未出臺特別的雨季排放標準以及環保汛期考核的壓力之下,僅采用物化處理工藝的CSO快速處理設施只可作為污水處理的預處理單元。

      提升存量污水處理廠能力,高性能超濾MBR的新機遇

      那么,是否還可以像以前那樣大建新的污水處理廠呢?眾所周知,污水廠和配套管網的實施的將會是筆巨大投資,此外還面臨著新建污水廠的選址、征地、動拆遷等一系列難點。

      最重要的是,我們在污水處理領域已經不是一窮二白,我們可以試著把目標轉到現有的存量污水廠,挖潛現有存量污水廠的處理能力,就地提升其雨季處理量,理論上這是個投資省、見效快的高性價比方案。

      清華大學環境學院王凱軍教授曾提到我國污水處理系統現狀,面對城市接近100%的污水處理率和國內嚴峻的溢流污染情況,污水處理普遍存在能力冗余(低COD)的國情,國內的解決思路應該不同于歐美國家一級或一級強化處理的思路,而是應該充分利用已建成的城市污水基礎設施。這樣污水處理廠進水濃度低反而是一個優勢,從簡單的污水處理設計原理可知,如果濃度降低了一倍,就意味著流量可以提高一倍。我們可以把壞事變成好事來解決溢流污染問題。

      國內大部分城市污水處理廠的實際進水濃度低于設計進水濃度,雨季會更低,這樣客觀上讓生化池在雨季處理旱流污水量的兩倍甚至更高的流量成為可能。解決了生化池雨季能力問題后,對于傳統A2O工藝要再看二沉池,主要制約因素是二沉池的雨季流量負荷瓶頸。

      關于污水處理廠流量的理論在更新,相關標準也在跟進。2021年10月開始實施的國家標準《室外排水設計標準》,污水處理廠的污水量變化系數相比上一版標準有較大增加,例如10萬噸/天污水廠的流量總變化系數從1.3提升到了1.5。

      看來提升末端污水處理廠的峰值處理能力,是城市污水處理設施進化始終繞不開的點。但問題在于如何實現?

    編輯:趙凡

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