王凯军-从当代污水处理技术发展趋势

专家委员会：曲久辉王凯军王洪臣余刚俞汉青柯兵从当代污水处理技术发展趋势审视概念污水处理厂的战略选择第一部分世界技术发展趋势建设面向未来的中国污水处理概念厂第一部分世界技术发展趋势一、国际水处理的发展趋势抽水马桶的出现“过去200年中，在拯救生命和改善健康方面，没有哪一个发明比冲水马桶带来的卫生革命做出的贡献更大。”建设面向未来的中国污水处理概念厂下水管网的形成对卫生条件的改善起到了决定性的作用。十九世纪伦敦、纽约和全球各大城市修建了科学的公共排水系统，减少了流行传染病的爆发。最早的污水处理只是将污水即时排放第一次第一次污水处理技术变革污水处理技术变革活性污泥法提出100年21世纪早期充---排式工艺提出活性污泥法概念1893年1914年20世纪后半叶2050年未来污水厂?去除细菌去除有机物脱氮除磷新兴污染物水回用抑制传染病蔓延水体富营养化严重城市聚集水资源短缺问题严重资源能源的节约节能降耗二、国际水处理的发展趋势建设面向未来的中国污水处理概念厂源分离技术双膜法工艺微生物产电产氢厌氧氨氧化技术A2OSBR工艺氧化沟污水处理的理念之欧洲从出生就落后的荷兰某污水处理厂建设面向未来的中国污水处理概念厂欧洲将执行更加严格的标准-2.2mg/LN-0.1mg/LP实现能源自给的奥地利Strass水厂污水处理的理念之欧洲建设面向未来的中国污水处理概念厂1）进水碳源“预浓缩”：最低好氧降解，高浓度有机物污泥进行厌氧消化；2）能耗控制：优化控制，如在线氨氮控制曝气；采用SRT动态控制系统运行；3）厌氧氨氧化：对污泥消化脱水液进行处理，无需有机碳源；StrassWWTP进水100%污水处理污泥消化25%损失75%38%碳源和能量平衡污水处理的理念之欧洲欧洲在资源回收上的工作建设面向未来的中国污水处理概念厂营养（Nutrient）、能源（Energy）、水资源（Water）“NEWater”的新含义：污水处理的理念之欧洲建设面向未来的中国污水处理概念厂提出了污水处理的革新工艺——基于厌氧氨氧化污水处理的理念之欧洲建设面向未来的中国污水处理概念厂基于厌氧氨氧化的污水处理新工艺工艺特点：1、高负荷活性污泥，最大生长速率条件下截留有机物（颗粒、胶体、溶解态）。2、有机物进行厌氧消化产生甲烷。3、氨氮进入颗粒污泥厌氧氨氧化反应器。污水处理的理念之欧洲TreatmentofTreatmentofconcentrateconcentrateROROROROSludgeSludgePermeateSludgedigestion+dewateringBiogasConcentrateNandPcompoundsSludgeresidueTreatedconcentrateConcentrateConcentrateParticlefreeWastePretreatmentPretreatmentMF,UF,MF,UF,FlotationFlotationRawwastewater建设面向未来的中国污水处理概念厂concentrateconcentrateTreatedconcentrateWasteresiduesBiogasMajorFlowMajorFlowMinorFlowMinorFlow((≤≤10%)10%)SewageSewageUF/ROBrineAnaerobicdigestionNaturalstablefertilizer(NSF)Naturalstablefertilizer(NSF)CleanWaterCleanWaterEnergyEnergyEnergyEnergyNutrientsNutrientsNutrientsNutrientsWaterWaterWaterWater(W.Verstraete,2009)水处理的未来使命——美国气候变化带来新挑战,2013年美国每四年公布的15类工程系统评估，给排水系统的评级为D（ASCE,2013）服务美国90%以上人口，消减约90%有机污染物，55%氮磷营养物质成绩挑战过去2050年历史时期建设面向未来的中国污水处理概念厂现有环境管理体系，法规规定，市场政策及政府规划，无法刺激技术创新和行业转变根据EPA估计，未来20年水业投资需求达到2980亿美元（EPA,2008）2011年美国环境产业税收达3190亿美元，就业人口约170万，公司约11.7万家（美国商业部，2011）清洁水法案(CleanWaterAct)颁布40周年为D（ASCE,2013）有机污染物，55%氮磷营养物质针对水业发展提出面向未来的挑战，呼吁推动变革，从促进技术创新、修正环保法律法规、制订行动路线污水处理的理念之美国成立工作组建设面向未来的中国污水处理概念厂从促进技术创新、修正环保法律法规、制订行动路线图等方面提出建议，并最终向本届国会提交相关议案•TheNationalAssociationofCleanWaterAgencies(NACWA)•TheWaterEnvironmentFederation(WEF)•TheWaterEnvironmentResearchFoundation(WERF)“行业理念的进步要求将污水厂从能量消耗大户转变为能量净产出设施，这代表水处理行业根本面貌的改变”——J.A.Brown在美国众议院的公开证词，WEF(WaterEnvironmentFederation,前身为全美水处理协会)副主席污水处理的理念之美国水业拐点已经来临：建设面向未来的中国污水处理概念厂(对污水变革的评价)“从国家层面急迫需要变革，并且要求我们要迅速行动。”——C.S.Criddle,EnvironmentalEngineering&Science,StanfordUniversity。重塑全国城市水基础设施(ReNUWIt)项目主要负责人(目前的水处理系统的设计和运行)“未能全方位的充分考虑社会、文化、政治和经济因素”的影响。---MichaelKiparsky,TheCenterforLaw,Energy&theEnvironment,UCBerkeley清洁水法(CWA)颁布40余年间，美国在水污染控制方面取得了巨大成就；为改变水处理行业传统社会角色，发展重视资源利用的可持续绿色水处理设施，美国水业行业酝酿新的法案(21stCenturyWatershedAct)。污水处理的理念之美国TheCleanWaterActThe21stCenturyWatershedAct建设面向未来的中国污水处理概念厂TheCleanWaterActAct由当前的污水处理厂(POTW)将转变为未来水资源设施(UOTF)，它既是有价值资源的管理者，也是当地经济发展的合作者，同时是流域所在社区探索通过最低社会消耗实现最大环境效益的成员。---国家清洁水机构联合会(NACWA)、水环境研究基金会(WERF)和水环境联合会(WEF)的联合行动蓝图，2013.WaterResourcesUtilityoftheFuture(UOTF)PublicOwnedTreatmentWorks(POTW)“NEWater”--从极端缺水到世界水务枢纽水处理的未来使命——新加坡经验积累—海水淡化和再生水国内市场—国际市场环境与水务行业发展委员会建设面向未来的中国污水处理概念厂新加坡国际水周活动污水处理的理念之新加坡“NEWater”工艺路线建设面向未来的中国污水处理概念厂污水处理的理念之新加坡新加坡—ABCWater计划2006年提出建设面向未来的中国污水处理概念厂Clean清洁的Active有生气的Beautiful美丽的第二部分中国发展的需求建设面向未来的中国污水处理概念厂第二部分中国发展的需求二、中国水处理未来发展空间促进一亿农业转移人口落户城镇改造约一亿人居住的城镇棚户区和城中村引导约一亿人在中西部地区就近城镇化--《第十二届全国人民代表大会第二次会议政府工作报告》城镇化方兴未艾,污水处理事业发展空间巨大建设面向未来的中国污水处理概念厂--《第十二届全国人民代表大会第二次会议政府工作报告》其他国家中国全球各国100万以上城市农村人比重西方国家城市建设进入尾声中国仍将是世界上最大的污水处理市场！提高水质标准是大势所趋l清洁水行动计划加强对水环境的要求l多地区要求污水厂出水达到地表四类水体标准中国开始行动l北京等地出台新地方排水标准建设面向未来的中国污水处理概念厂指标一级A排放标准北京市地标一级B地表水Ⅳ类北京高品质再生水合肥王小郢再生水CODcr5030303030BOD5106666SS105TN15151.5105NO3--NNH4+-N5(8)1.51.51.51.5TP0.50.30.30.30.3色度301515浊度5中国水处理存在的问题邻避定义：能创造经济价值同时会对环境以及居民生活产生负效应的设施和项目污泥与自然环境不和谐中国经济社会的发展，人们对政府和环境的要求提高建设面向未来的中国污水处理概念厂与周边社会环境不和谐噪声恶臭污泥l中国已成为世界CO2第一排放大国,人均CO2排放量已经高于世界人均值,年CO2排放增量已达世界增量的70%中国水处理存在的问题可持续发展理念下，中国的水务事业必须有所作为建设面向未来的中国污水处理概念厂l中国对应对全球气候变化的责任重大,必须大力节能减排，走可持续发展的道路l以活性污泥法为核心的城市废水处理厂是排放CO2的大户之一钱易院士钱易--清华大学环境工程系教授，中国工程院院士，北京市政协副主席，全国人大环境与资源保护委员会委员对自然环境差异性技术可达性经济可行性重视不够中国水处理存在的问题水质标准的设计仍缺乏可持续性中美水质标准对比建设面向未来的中国污水处理概念厂标准在生态敏感地区的保护、缺水地区的发展及新兴污染物等方面存在缺失长期依赖市场换技术、引进技术，造成技术发展的沦陷、停滞中国水处理存在的问题建设面向未来的中国污水处理概念厂我们的很多水处理专家，一说到水处理，就是氧化沟，思想就固化了。中国水处理存在的问题目前的处理路线仍与可持续发展理念相悖格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池出水进水出砂口建设面向未来的中国污水处理概念厂污泥出口出砂口习近平：我们在发展上，不能用别人的昨天，打造我们的明天。u仍在沿袭国外六七十年代的工艺路线u以高的能耗换取水质的改善u资源回收几近空白特斯拉汽车底中国水处理存在的问题特斯拉跑车凭借夸张炫目、极具科幻感的造型，以及超越现有所有其它型号电动车的续航里程受到了全球消费者的追捧特斯拉能否颠覆汽车行业成为下一个苹果？建设面向未来的中国污水处理概念厂与开发电动汽车相比，开发中国自己的水处理技术难度不大，缺乏的是创新精神和思维采用NCR18650B电池，用于笔记本电脑底盘特斯拉凭借先进的电源管理系统，在当前电池材料水平的基础上做出了满足市场需求的产品，其完善的“全产业链服务”理念撬动了行业发展。中国跨越发展的需求--中国科学院第十七次院士大会把关键技术掌握在自己手里创新、创新、再创新！建设面向未来的中国污水处理概念厂第三部分中国概念厂的建设面向未来的中国污水处理概念厂第三部分中国概念厂的探索和思考在这变革前夜，我们提出建设中国污水处理概念厂，实现中国水处理事业的跨越发展概念厂概念厂符合世界发展潮流建设面向未来的中国污水处理概念厂l顺应时代的发展要求l承担推动历史发展的责任l实践创新的思维理念概念厂符合世界发展潮流世界水处理发展趋势概念厂的四个追求l追求极限水质l水质可持续l能源回收建设面向未来的中国污水处理概念厂l重视资源和能源的回收l重视设施的环境价值l能源回收l资源循环l环境友好概念厂的提出与世界发展趋势不谋而合起始时间：2014建成时间：5年建设数量：1-3座完成时间：2018年底开始运行2016年中2016年下半年2018年底完成总体设计开始建设建设预期概念厂的建设建设面向未来的中国污水处理概念厂2014年底2015年底完成概念设计和选址完成技术方案初选完成总体设计概念厂建设2014年的工作l组织欧洲和美国两次技术调研；l举行两次国际研讨会；建设