北控水务魏彬经理讲座：碳中和下污水处理痛点、技术需求及污水来源分析

污水处理行业所有创新的来源是发现问题，只有当问题发现它们时，我们才能创新！在碳中立性的趋势下，现有的废水处理技术和方法存在哪些问题？未来污水处理技术应解决哪些疼痛点？ Wei Bin, the Sewage Management Department of the Operation Management Center of Beikong Water Group, shared the "Industry Frontier" series of lectures (second lecture) of the "Beikong Water Cup "4th" Internet + "Ecological Environment Innovation and Entrepreneurship Competition "Industry Frontiers" (second lecture), and gave a detailed explanation of the development history, trends and prospects of the sewage operation management direction, the technical needs under the background of carbon neutrality,典型的节能和消耗减少和资源回收技术。

污水来源

对于污水处理厂，经过处理的污水来自三个方面，包括家用污水，工业废水和受污染的雨水。简而言之，家庭污水是人们日常生活中产生的废水。工业废水是工业生产过程中产生的水。除了传统的污水指标外，还需要注意的指标需要包括热污染和其他有毒和有害物质指标；受污染的雨水主要是指在雨水污水转移系统下生产的早期雨水，并对污水处理厂的水量产生了很大影响。

低碳能源节能和资源利用是碳中立的背景下的新需求

Wei Bin教师为一定的第一级污水处理厂提供了一个榜样，以对污水处理技术进行一般介绍，总结了物理，化学和生物处理技术的功能，在多层水处理中，并在特定的治疗过程中实施了它们。根据不同的污染物和不同的污染情况，需要根据实际条件来应用和改进所有级别和类型的技术。在碳中立性的背景下，我们不仅必须追求低碳，而且还必须建立碳生态以实现多余的碳源的利用。同时，我们还必须注意N2O等温室气体的生产，并进行技术改进和创新，以实现碳中立性的目标。

机理研究和管理逻辑优化是在碳中立的背景下满足技术需求的关键

解决问题的方法与正确和准确的认知密不可分。通过鉴定不同过程中的关键因素，探索和加深了不同反应过程中的控制机制，以实现碳源利用的目标。 WEI教师引入了一个在去除氮和去除磷过程中获得的共享碳源的示例：去除生物磷的本质是能量的转化，碳源只是产生能量的燃料，氧化剂可以多样化。因此，可以与氮去除工艺共享碳源以实现低碳能量。该过程与反应机制的准确掌握不可分割，这也是技术创新的关键。同时，技术发展需要不断加深对治疗过程的理解。例如，在传统教科书中某些水处理过程中厌氧条件的定义不再符合实际过程和内部机制。为了实现技术升级到碳中立性，我们需要准确掌握反应过程并不断加深对机制的理解。从污水处理技术的发展中，它实际上是对内部反应机制的分步探索。通常，关键因素的变化可以促进过程的快速发展。

除了技术创新之外，管理创新也是极其重要的部分。污水处理管理不再是任意的“阅读书籍，阅读报纸，暴露和充气以及污泥排放”。它已经达到了智能控制和精确管理的阶段。管理目标已从低成本和低标准变为低成本和高标准。通过管理，可以实现最大的技术利益，并朝着碳中立性，资源利用和智能迈进。

面对污水处理厂的疼痛点以达到碳中立性

1。总氮和磷的高标准排放以及严重的碳源短缺

中国的污水质量特征与排放标准之间存在一定程度的不一致。总氮和磷的标准很高，但是缺乏碳源。污水中的碳源总量仍然不足，甚至可以实现氮去除和去除磷，因此将碳源分开以厌氧消化或产生能量是不现实的。

2。排水系统中的化粪池会产生大量的温室气体，同时消耗碳源

在进入植物之前（超过10天到1个月）在化粪池中停留了太久（超过10天），导致厌氧甲烷的产生和其他反应充分进行，消耗了大量的碳源，大量的温室气体进一步产生，进一步导致了足够的碳源，从而导致了碳源源，从而使碳源富含碳源，从而使碳源富含碳源，从而使碳源富含碳源，从而使碳源富含碳源。碳中立的概念。但是，由于政策原因和支持排水管道的问题，这种矛盾并不容易解决。

在工业水进入终末污水处理设施之前，由于对COD的高要求，工业水排放标准对TN的要求低甚至没有要求，这导致了大量的有氧充气过程在上游中采用，浪费了很多能量，并消除了最佳的碳源，从而使COD和TN难以实现终止的污水处理量。在末端污水处理厂，他们必须添加碳源来求解TN，并使用晚期氧化来解决难以降低的鳕鱼。这也是由上游和下游不一致引起的双重废物，并且在污水处理行业中实现碳中立性也是非常不利的。

3。由重金属问题引起的污泥资源利用中的混乱

从生态循环的角度来看，植物通过吸收土壤中的氮和磷元素进入食物链循环，通过人类消费，然后返回污水处理厂并进入污泥，从而合成有机物。一个完整的循环需要污泥中的氮和磷返回到农田和土壤并成为肥料。在实际的治疗过程中，不能有效利用大量污泥中的氮和磷，只能填充或焚化。它必须用于通过在农田中施加化肥，以补充周期中损失的氮和磷，这也会导致双重废物。

无法重复使用污泥的主要原因是，大量工业废水排放增加了污水中的重金属含量，这又导致无法用于农业用途的污泥过多的重金属含量。如果可以通过政策实现工业废水和国内废水的有效分离，则预计将解决上述问题。

碳中立性的技术创新需求1。有效去除氮和去除磷的新工艺或设备

新的污水处理过程或操作控制方法和设备基于高级理论，例如同步/短范围硝化反应，厌氧氨氧化，硝化和磷的去除；

基于传统硝化和反硝化的操作优化控制方法（传统的A2/O技术在实际应用中占很高比例，但是新技术很难促进，因此改进和优化常规技术是更好的方向）；

基于提高原始水碳源利用率并降低系统的总氮遗弃率的新过程或设备（目的是提高碳源的利用率，并将总氮弃用速率作为目标降低作为目标③，我们将深入探索和探索现有的治疗过程，并探索现有的详细信息，并探索偏见的详细信息，并探索方法的详细信息。碳在水入口期间被水滴引起）；

新的三阶段治疗深氮去除或深层磷的去除过程或设备（研究高密度沉降罐，滤罐，磁性凝结或其他方法，以更经济，有效地解决深层治疗问题）；

碳捕获和磷回收；新的快速水质监测技术（包括在线监测方法）；

抑制技术以及一氧化二氮（N2O）生产的捕获和分解技术（技术储备，未来需求）。

2。新设备用于节能和减少消耗的集成应用

水泵：提高泵的运行能源效率并减少管道损失和当地损失；

风扇：提高风扇运行能源效率，减少气管损失和局部曝气头损失（风扇控制技术，曝气头清洁技术，减少曝气头损失等）；

搅拌器：储罐类型和流状态的合理模拟以获得较低的体积功率（形式，布局，搅拌器和储罐类型之间的协调等）；

脱水机：获得较低的能量消耗，以减少污泥，吸毒和较低的污泥湿度含量（脱水器的操作控制，新的脱水器设备等）；

空调系统：使用新的能量，例如在水中的废热或太阳能中获得较低的加热能量。

3。资源回收解决方案

能源：用于回收技术或用于能源的设备，例如有机污染物的化学能和污水内能（有机物的回收和利用，高能有效的水源热泵设备技术）；

污泥：用于污泥资源利用的总体解决方案或设备（污泥干燥焚化，碳化，协作焚化，资源利用解决方案）；

磷：磷回收的总体解决方案或设备；

太阳能和风能：利用现场优势，低成本，高质量和低维护的光伏发电设备或技术；

再生水：新的低成本，高质量的回收水处理过程或设备。

所有创新的来源是发现问题和痛点。只有深入了解原则，我们才能触及创新工作的根源并实现有效的创新。

典型的建议主题选择方向

目前，对于不同级别的处理区域，正在应用一些节能和消耗的减少和资源恢复技术，包括：管道网络调度模式（工厂网络的集成），碎屑无机沙子去除碳源保留技术，水滴技术，水液滴控制，碳源源源源损失控制等。对于二级治疗过程的完善过程控制，关键过程链接中的过程参数的控制方法，泥浆和水分离设备等。用于三层处理区域的精制控制方法，每个池的操作控制逻辑，藻类控制方法，环保代理，等等，等等。

实际上，当您深入到每个过程链接时，您就有自己的方法来进一步完善管理。使用出色的控制手段，逻辑和算法实现自动化和智能控制将在处理效果，节能和减少消费中发挥强大的支持作用。

问答

资源回收技术将是碳中立背景下的重要创新指导。从仅碳的角度来看，很难实现碳中立性，但是通过回收和利用资源，对碳中立性的需求可以在一定程度上得到平衡。哪一个在当前的水处理，技术创新或操作管理逻辑优化中更重要？

Wei Bin：两者都很重要。人们经常关注技术创新。实际上，管理优化对于整个污水处理非常有价值，这可以避免大量能源损失并降低成本。特别是竞争，这取决于技术的成熟度以及是否可以实施。这是比较不同方向的技术的重要指标。

哪些绿色技术可以用于第三级处理？

WEI BIN：对每个过程细节的精致控制可能会带来节能和减少消费效应。可以说是绿色技术，例如高密度池的精确剂量，对泥浆水平的精确控制，返回流量的控制，搅拌强度的控制等，对滤罐的反冲洗周期控制，反冲洗强度控制等。如果新的深层处理过程低于现有成本，则将具有更好的结果。例如，磁凝结是近年来出现的一种新的绿色过程。对于难以解决深入治疗的问题，例如脱色和难以降解COD，低成本和高效率治疗方法，这也可以被视为绿色过程。污水处理知识

典型的污水处理方法

传统的污水处理方法主要是物理方法，化学方法，生物学方法及其组合。物理方法主要用于预处理和深度治疗，包括降水，过滤，空气浮动和其他手段。化学方法包括氧化，还原，中和，絮凝和其他方法。絮凝方法是在污水厂中最常用的方法，它使用化学试剂在水中去除胶体，悬浮物质，磷酸盐等。生物学方法从中国开始，最初用于去除污水中的鳕鱼。随着国家标准标准的改善，生物学方法的核心含量已逐渐转移到去除生物氮和去除生物磷。

bionitrogenation

在污水处理中，仿生型主要包括三个步骤：氨化，硝化和反硝化。在污水，尤其是家用污水中，氮主要以有机氮的形式存在。首先，通过水解，有机氮被转化为氨（某些水植物中的高氨氮入口，这是由于在管道网络和化粪池中进行的水解过程引起的）。这是氨化过程。然后，进行亚硝酸盐和亚硝酸盐的两步硝酸反应。在厌氧硝化过程中，将产生一定量的甲烷（温室气）。然后逐渐降低硝化过程中氮元素的复合价，并将产生从 +5个价值硝酸盐氮转化为零价氮元件。在此过程中，将产生低价值的氮氧化物，例如一氧化二氧化物（笑气，温室气体）。在碳中立性的前提下，未来的废水处理过程应注意减少温室气体的生产，逃脱和排放。

在生物硝化过程中，有许多影响每个联系的因素。例如，在硝化反应中，微生物的酶主要在起作用，微生物的数量决定了酶的数量。因此，硝化细菌的数量成为硝化反应速率和方向的重要影响因素。同样，存在溶解的氧（DO），液压停留时间（HRT），水温，碱度等。每个影响因子都在同一时间在硝化反应中起作用。改变任何条件都会影响硝酸反应的速率。在实际的处理过程中，应阐明每个反应的影响因子，并应分析可控因素，以确定促进反应的操作，即改进的方向。

去除生物磷

生物反硝化和去除生物磷都需要碳源。通常认为，去除氮和去除磷是竞争碳源的关系。但是，在生物氮去除和去除磷过程中，有一个窗口可以实现碳源的使用，同时氮去除和去除磷，即硝化和磷的去除。

磷通常以磷酸盐（H2PO4-，HPO42-和PO43-），聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中。 Biological phosphorus removal is to use bacteria such as polyphosphate bacteria to release phosphorus in an anaerobic state, and to ingest phosphorus from the outside in an aerobic state (an environment with oxidants, not necessarily oxygen, but also nitronitrogen or nitroso nitrogen), and store it in the body in a polymerized form to form high-phosphorus sludge, discharge the system,并实现从废水中去除磷的效果。去除磷的本质是能量转化过程。多磷酸细菌的最初意图是获得更多的能量，而不是更多的磷。磷只是能量的载体。通过仅提供足够的氮气，硝基氮和有氧腐蚀期，碳源不仅可以减少氮，而且还可以为多磷菌菌提供能量，从而实现非硝化和去除磷。

质量判断和流程的劣势

在生物氮去除过程中，该过程的优点和缺点主要由碳源利用率和总氮遗弃率来判断。

碳源的利用率，即，在原水和添加的碳源中，碳源与硝酸盐氮总量的反应的比例。在一个良好的过程中，碳源应尽可能与硝酸盐氮反应。在碳中立性的指导下，应控制碳源的消耗反应中的碳源消耗比（或同化后碳源的再利用）受到控制，应抑制碳源和氧气之间的直接反应（应抑制碳源消耗，还应减少CO2的消耗，以及富含CORCON的产生），以及富裕的源源和富含的Carbon Carbon和AnaRobic NARAROBIC。鳕鱼不再被视为污染物，而是一种资源。

总氮遗弃率，即在传统过程中，假设有足够的碳源，则不能单独通过该过程去除的总氮。总氮去除率是由内部和外部反流比确定的氮去除率的上限。

在设计处理过程，过程选择和创新时，有必要找到降低总氮遗弃率并提高碳源利用率的方法。典型的废水处理过程

典型的污水处理工厂处理过程是上述方法的组合。以一定的第一级污水处理厂为例，从入口到出口，它主要分为三级治疗区域。第一级治疗区域主要使用物理方法（包括拦截，预密封，去除沙子等）和某些化学方法（在初始沉积罐之前的絮凝）；第二级处理区域是污水处理过程的核心，主要是基于活性污泥的生化反应（酶促反应）。第三级治疗区域主要使用物理和化学方法来通过凝结，过滤，消毒和其他过程深入处理污水。在特定治疗项目中的实施中，需要根据不同的污染物和污染情况来应用和改进所有级别和类型的技术。

典型的二级治疗过程主要包括悬浮的活性污泥污水处理过程，以及固定的生物膜过程，例如BAF，膜生物反应器MBR等。有三个主要的污水处理过程，用于悬浮活性污泥：（1）氧化凹槽系列； （2）A/O和A2/O系列； （3）顺序批处理反应器（SBR）系列。各种系列已连续开发和改进，并形成了当前最典型的过程：A2/O过程，改进A2/O过程，SF-AO过程，UCT过程，Carussel-2000氧化凹槽工艺，Ober氧化凹槽过程，SBR过程，Cass过程，Cass过程等。

第三级处理过程中最常用的是高密度沉积罐。它对去除总磷和悬浮物具有良好的影响，并且具有稳定的操作。此外，还有过滤器罐（砂滤罐，纤维转盘箱，硝化滤镜等），磁凝结，高级氧化过程等。

各种治疗过程都有其自身的特征，优势和缺点，需要根据实际条件选择它们。