近日，在中國水網和清華大學主辦的“2007水業高級技術論壇”上，北京市環境保護科學研究院總工程師王凱軍對污水處理節能降耗的途徑和對策進行了分析、介紹。以下內容根據王總的發言整理（未經本人審核）。

　　我主要三個方面的內容。
　　第一個是可持續發展的污水處理工藝；第二個是處理工藝能耗分析和節能降耗途徑；第三個是污水處理節能降耗技術的分析。這三個方面的內容各不相同，但是節能降耗作為可持續發展的理念來講，它的潛力應該是最強大的。第二個是從技術層面，第三個從具體的方法來考慮。
　　從三個方面要講到工藝和設計、運行和管理以及材料和設備。
　　首先是可持續發展的污水處理技術。在做這個演講之前，我上網查了一下，談到污水處理的可持續發展技術，文章非常多，有上百篇。但是真正在技術層面談到污水處理可持續發展的，只有非常有限的幾篇內容。我給大家介紹一下。
　　首先，錢易院士比較早地提出了清潔生產、循環經濟和可持續發展的問題，這里面主要提到了概念的問題，其中在不同的場合提到了國外的可持續發展的污水處理模式，還介紹了可持續生物除磷脫氮工藝。
　　還有聶梅生教授在《對水處理技術發展的重新認識》中提出，要對傳統觀念重新審視，生物處理本質上是高能耗工藝，發展綠色水處理技術是一個趨勢。并且，節能降耗的水處理是一個長期的任務。
　　還有一位先生，在《可持續發展新型、高效城市污水處理技術探討》里面提出了可持續發展的判斷準則問題，并且提出，高資源占用和高能耗工藝不符合可持續發展的基本原則，在技術層面上提出了一些途徑。
　　最近，在水網主辦的上一個會議上，我提出了幾條判斷的準則，其中在資源上、在回收資源和能源消耗上提出了一些看法，另外提出了跨區域、跨領域的問題。
　　首先提出三個概念，第一個是在生產上。大家提到生物能源等可再生能源的開發，在動力的使用上，全國在講節能降耗，在水處理上，大家提出了綠色水處理技術。并且，認為今后二氧化碳的減排也是水處理一個重要的任務，因為，污水處理也會產生二氧化碳。另外，消耗動力上也是折合成二氧化碳。我計算了一下，到2010年或者是到2020年，我國的污水處理里面占全國總的能耗是多少，那個數據比較粗，但是基本上到2010年或者是2020年，污水處理的能耗超過了1%。
　　另外，談一下可持續發展的污水處理技術。脫氮除磷的工藝里面有三點，第一個是持續除氮的工藝，第二個是作為磷回收的工藝，第三個是作為工業磷回收的工藝。
　　傳統污水處理工藝和可持續發展的污水處理工藝在以上三點要引起大家的注意。第一個是厭氧處理，要盡可能低的能源消耗、產生能源。第二，反硝化脫氮和除磷要減少污泥的產生。第三點是結合化學除磷，而不是簡簡單單地去除。第四個是減少二氧化碳的排放以及水資源回收利用。第五是污泥的產生要減少。按照這幾個方面，我們可以把可持續進一步細化。
　　在國外有三個技術觀點，也是挑戰性的觀點。第一個是集中與分散的問題。同樣聶梅生教授也提出了一些觀點，認為應用新技術絕對是要分散的，集中與分散相組合是科學的趨勢。國外提出了一些分散處理包括可持續發展的具體的模式，比如說固化和厭氧處理相結合，結合氧化的工藝，最后在小的范圍里面處理的工藝
　　第二個是源頭控制，有一些觀點比較極端，我同意其中部分，通過下水管輸送污染物是一個歷史錯誤，現代城市污水處理系統嚴重缺乏可持續性和抗干擾能力，是一個脆弱的系統。往往對水資源是破壞，而不是回收利用。
　　具體來講，涉及到源分離的概念，在現代下水系統一些具體的數據，大家可以看一下。尿液里面的氨氮是占80%，所以根據最基本的數據提出了一系列的源分離的技術。其中我介紹三個比較典型的，第一個我稱為芬蘭和瑞典的模式，叫做生態廁所。剛才講了，在中國的鄂爾多斯9、10月份有一個生態廁所的會議。其中有一個小區的樓房，都是按照生態廁所設計的。這個概念是非常簡單地，糞便分離以后，剩下的灰水里面BOD和COD的產量都非常低。我們在北京市的昌平區的一個村子也是跟瑞典合作，現在已經運行了，也是采用生態廁所的概念。這個概念比較有爭議的是，從細節上來講，廁所要全部改造，分離系統、運輸系統全部要改變，大家有一些爭議，認為現有城市不容易建設，包括人的衛生習慣，男士也要蹲著上廁所，包括有沒有氣味等有很多爭議。所以，荷蘭提出了一個荷蘭的模式，它主要是集中在尿液這部分，把氮去除50%。這就是尿液的分離，這個分離也是在便器上進行改變，把這個尿液收集到地下室，然后通過這個管道把尿液抽走。如果說這個模式也是對構筑進行比較大的改造的話，那么，日本推行了第三種模式。把糞便單獨處理，日本和德國采用這種模式。也就是黑水單獨處理收集，收集以后，糞尿運輸到一個糞尿處理廠，產生能源。
　　這三種模式都是對源分離的實踐，如果大家覺得這三種模式都不行，希望在今后的實踐中，提出更好的模式。但是我想，這最起碼代表了一個可持續發展的方向。
　　第三個方面，是厭氧處理。因為這個從耗能來講，是不言而喻的。美國的一位專家認為厭氧技術是可持續發展的核心技術，開發厭氧城市污水處理是廢水處理歷史上最偉大的進步，所以提到的高度也是非常高的。
　　在發展中的國家，我們的近鄰印度，還有南美的巴西，哥倫比亞，污水處理廠大規模采用了厭氧污水處理，甚至是幾十萬噸的污水處理廠，發展得非常迅速。
　　這是給大家介紹的第一個方面，就是從源頭控制，從可持續發展的角度談污水處理的一些概念。
　　第二，涉及到處理工藝能耗。節約和降耗的途徑來講，在十幾年前提出了生命周期分析。剛才有幾個結論性的東西，就是污水處理是能源密切型的行業。傳統上講能耗分析，僅僅是側重于處理的能耗，如果講周期，擴大一點從污水處理的下水道的傳輸、污水處理廠的建設、運行、污水處理廠的拆除，如果全過程考慮污水處理的設計、工藝開發模式，是對傳統思維和工藝的巨大挑戰。而且國外的像美國、加拿大的公司，一般要求一個設計部門搞設計，必須進行全過程的生命周期的分析。
　　很簡單地給大家幾個數據。如果不考慮管道這部分，考慮建設、運行、拆除這部分來看（我這是拿傳統的國際工藝來看），它包括運輸、鋼材、水泥等等的折算的方法，建設期間的能耗是在30%左右，運行方面的能耗是在70%左右，拆除的能耗相對比較低。我們也做了一下，按這幾年國內建設的污水處理廠的來看，建設部分的能耗可能會達到30%到50%。為什么呢？第一，這幾年建設的污水處理廠耗氧的部分采用延時報棄，時間比較長；第二個是因為建設部分污泥沒有加上，如果把污泥加上要大得多，所以這一塊的能耗比重是正常的，但是運行的能耗比重是要減少的。
　　那么從具體來分，可以看到，曝氣和回流是最主要的能耗。另外，污水的提升也是非常大的，這兩塊加起來有80%到90%，所以這兩塊要重視，而預處理加上運輸是相對比較少的。
　　另外從生命周期分析來講，比能耗的概念重要。一般來講去除一公斤的比能耗是1到1.2千瓦的電耗，我們生產電的污染物是非常大的。包括大氣污染物的排放4公斤左右，而固體廢物是0.7公斤，水是2.45公斤。所以，剛才我提到的是可持續發展跨介質，在電的方面，說污水處理用的1度電，帶來相關行業那么大的污染，這是下一步必須要考慮的。這個數據我想只是供大家參考，而且分析也比較老，基本是在10年前，90年代末期的一些數據。
　　第二，從污水處理本身來講，我們有有機物的去除、氮磷的去除，從污泥的本質上來講，有機物的去除是100%，氮磷的去除是60%來講，氨氮的去除也是60%左右。另外污泥穩定的能耗也是50%左右，所以說從能耗分析來講，這三塊，有機物的去除、氮的去除，污泥穩定的能耗是我們下一步要分析的。
　　第三部分，我想進入到具體的污水處理節能降耗的技術分析，這個也是從三個方面講。工藝和設計、運行和管理、設備和器材。
　　同樣，這三個問題也涉及到了工藝的選擇，源頭的控制以及運行管理，主要是水量、水質和運行方面的考慮。另外節能的高效的設備的選用來考慮的。
　　從工藝控制來考慮，第一個，實際在上次的會議上我已經提出了，要強化預處理降低除氮功能的能耗。這里面也提到，同樣采用氧化溝工藝，能耗的比例是不同的，比如說厭氧或化學沉淀或者是水解或AB工藝，或者是初沉池。它的的去除能力是不同的。
　　講到預處理工藝，我們有一個很好的實例，去年無錫有一個水解工藝，這是將近10個月的運行數據，去除率基本上在50%以上。所以預處理在提高了50%以上的去除率之后，后續的節能降耗提供了很大的課題。
　　第二點講的是除氮工藝，那么氮的去除這幾年技術的進展非常迅速。所以氮的去除沿著這條路，亞硝化、反硝化等等的路徑。這幾年從叫做厭氧氨氧化。所以工藝和科學都是不一樣的發展。開發的工藝也是不一樣的，短程反硝化，厭氧處除磷等等。它的工藝的潛力也是巨大的，短程反硝化能節省62.5%的能耗。
　　這個是我們在實驗室的一個實驗，它的技術進展也是非常大的，氨氧化以前要兩個反應器現在一個反應器就可以完成。現在這個領域主要在科學研究、工程設計、運行三個環節存在比較嚴重的問題。科學家研究的結果沒有被設計人員所掌握，同時設計人員掌握之后，如何傳遞到運行部門也是一個非常大的突破，但是技術的成熟已經具備了工業化應用的可能性。而且，實際在國外來講，所有剛才涉及到的工藝，已經有了不同程度的應用。
　　第三個，在工藝方面，改變污水處理的政策，強化污泥處理。前幾年的一個技術政策，對污泥的處理，要求10萬噸以上采用厭氧硝化，導致了現在90%以上甚至100%的污泥處理不采用厭氧硝化。2008年以后，可能會有一、兩個城市興建了厭氧硝化，那么在國內外的技術也是非常成熟的。它可以熱電聯產，在國外可以減少50%的能耗，在國內達到30%是完全有可能的。
　　同時像瑞典、日本都開始研究用污泥產生的沼氣作為清潔燃料。瑞典提出2020年他們國家的所有公交車全部采用沼氣燃料，而且現在他有7個城市的公交車采用沼氣燃料。2個城市間的火車采用了沼氣凈化以后的燃料。我想這些都是一個可持續發展的概念的應用。
　　第二個方面，剛才從餅圖來看來講，全面講的是工藝，下面講到曝氣回流和提升兩個方面，也是給大家一個例子來講。第一個就是由于我們的污水處理廠不是滿負荷，可能10萬噸的，現在可能是5萬噸的污水處理廠在運行。或者是晝夜之間的污水流量變化非常大，所以晝夜相差幾倍。所以采用變頻技術，程序控制是非常成熟的，可以節能相當地比例。這是某個廠子的比例，它是總計采用36臺變頻，節能62.3%。
　　第二個就是鼓風機的風量調節技術，這實質是根據流量、濃度和反應程度來控制流量。但是現階段我們國家僅僅停留在根據濃度來進行風量的調節。那么根據濃度來調節的話，有一定的困難，我們做過一個試驗，可以看到這邊的標是溶解氧，溶解氧的變化波動性是非常大的。如果有的時候曝氣，氣泡到溶解氧探頭，在這里面氣化是非常難的。我們有一個呼吸速率儀，測溶解氧的平穩氣化，還有反應的程度進行控制，控制之后可以達到節能的效果。
　　這是一個實例，這里面是根據呼吸速率儀控制風量，所以實際上鼓風機的風量是一個實時的控制。這方面我覺得仍然有大量的工作可以做的，仍有大量的潛力可以挖掘。
　　最后，因為前面提到了全過程的控制。所以，我在這里給大家講講不太被重視的方面，這些方面在近階段有比較大的節能降耗的潛力。一個是大家了解的Biolack技術，還有國外也用曝氣池的反應器，還有用鋼結構來做反應器。這都是建設階段的節能降耗的途徑。而且從國外來講，鋼結構的建設和鋼結構的材料，在相關行業鋼鐵這個材料是環境友好的材料，因為它是可以再生利用的。
　　那么在這個上面來講，如果你節省了這些組件的用料，你是節省了相關行業的材料。比如說Biolack技術有曝氣的技術等等，你等于是節省了相關技術。
　　還有一個是在傳統的設備材料上面仍然有很大的節能降耗的潛力。以脫水機為例，現在一般采用的是帶式脫水機。德國采用的是螺旋壓榨脫水機，帶式脫水機占300%的能耗，但是它比螺旋壓榨脫水機高100%。同時，在脫水的環節考慮合理的選擇混凝劑、控制投加量還有污泥量、含水率和藥劑投加量的技術匹配，這也是可以節能降耗的潛力。它通過這三個措施節能降耗，一個污水處理廠每年可以節省運行費43萬元。
　　我只是給大家講出一個節能降耗的趨勢，引導大家在這個方面進行思考，謝謝大家！
（中國水網）

編輯：全新麗