王洪臣
在6月19日下午由中國水網和清華大學環境系主辦的2008水業高級技術論壇上,北京城市排水集團總工程師王洪臣以《對中國污水處理及再生問題的戰略性思考及未來可行的技術路線選擇》為題發言,他在發言中認為,污水處理達到一級A出水標準之后,水質仍然比較差,一級A的出水仍然不能滿足環境的需要。另外,從水量的平衡來看,我國需要對1000億噸的污水進行深度處理,繼續回用。以下根據其發言內容整理,未經本人審核。
我跟大家討論的題目是對中國污水處理及再生問題的戰略性思考及未來可行的技術路線。分兩個方面:一、從水質和水量兩個方面的分析,來探討我們國家未來的污水處理及再生的趨勢是什么。二、基于我們的討論探討未來的發展方向,以及可行的技術路線。
先從第一個方面談起。
我們先說為什么要提這個問題。先簡單總結一下,近十五、六年來,我們國家污水處理領域里面,比較關鍵的幾個發展的環節。
首先,在二十幾年以前,主要的精力用于建設排水管網,排水管網建設成功之后,基本上能夠解決很多公共衛生的問題。緊接著一些地區建設了一批一級處理廠,一級處理廠本質的功能主要就是清除淤泥;80年代中期之后,很多地區開始了以活性污泥工藝為主的二級處理設施的全面建設,二級處理的作用可以治理黑臭;90年代中期之后,應該說我們國家從科研、研究、設計、運營,比較大規模得進入到污水處理的脫氮除磷的階段。具體從脫氮除磷來看,隨著對系統的要求,也有幾個系統的方面。第一個是以96年的標準為標志,明確提出來污水處理廠要升級,緊接著2002年的標準,也就是GB 18918的2002標準,明確提出來一級A和一級B,這時候明確了氨氮、磷都要做去除的工作。在三四年以前,2002標準開始發布之后,絕大部分新建的污水處理廠普遍執行的是一級B。在2006年,當時的國家環保總局對2002年的標準(GB 18918-2002)發布了一個修改,里面有一句很關鍵的話:城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時,執行一級標準的A標準。
通過這幾個歷史階段簡單提出幾個問題來:現在的目標,我們有一個基本的共識,就是污水處理率應該達到百分之百,雖然很難達到絕對的百分之百,但是我們規劃、建設都在照百分之百的處理去做。出水的水質目前最高標準是執行2002標準的一級A。同時,在缺水地區的出水,部分再生利用,開始執行市政雜用或景觀環境用水標準。
現在簡單分析一下,我們的城市污水處理從脫氮除磷再迅速到一級A,我們能不能滿足現實的需要。達到一級A之后,是不是就是污水處理以及再生水行業工作者,最終要實現的目標。回答這個問題,做一些討論,對于我們設施、設備的規劃、建設,以及政府的監管,它的客觀意義都是比較大的。
首先,基于水質的分析來看,達到一級A出水標準之后,水質仍然比較差,一級A的出水仍然不能滿足環境的需要。
第一個問題,到了一級A之后,COD仍然是50毫克/升,COD(50)中仍有大量污染物進入環境,且多為污染強度大的難降解物質,對下游水源可造成本質影響,對環境潛在的污染和影響還是比較大。再一個,從封閉半封閉的水體來看,我們一級A的標準,總氮仍然是15,磷是0.5,這么高的氮和磷造成景觀水體的富營養化。再一個,從再生水來看,我們景觀環境用水也好,市政雜用水也好,普遍的水質標準比較低。另外,氨氮(5)等物質影響工業冷卻使用。再一個,從色度(30)、臭味、濁度等感官指標來看,我們再生水的水質也不能滿足實際的需要。即便是經超濾膜過濾后的水質色度仍然在30左右,30左右的色度,稍微一停留,一注意,認真一看,那么不能滿足再生水的需要。所以,第一點從基于水質的要求來看,我們即便達到了一級A仍然還有許多工作要做。
從水量的分析來看,我們覺得問題還要大。先簡單回顧幾個數:第一個是中國的水資源總量25000億立方米,和美國基本接近,排世界的第六位。從云氣資源的一般規律來看,如果沒有大的變化,這個數不會有太大的變化。但是,我們人均水資源不到2000立方米,世界第121位。中國可用水資源總量為8000—9500億立方米,由于氣候變暖的影響,極端降雨天氣明顯增加、可利用水資源在減少。2006年全國用水總量是5795億噸,世界第一,利用率已達到70%。所以,咱們國家來水雖多,存下的卻在減少,人多、業大、用量大、且越來越大。
從未來發展趨勢看,據中國工程院一個院士牽頭的一個研究團隊預計2025年中國人口將達到16億,用水量將達到800億噸,接近所有可用水資源。從糧食的安全水平看,養活16億人口至少有7億噸糧食。如果照現在的灌溉效率來看,要生產出7億噸糧食,如果灌溉效益不提高,需要增加2000億方的農業灌溉用水,這個水顯然是沒有,需要投入2萬億提高灌溉效率,保證糧食安全。這2萬億如果放到我們的污水處理里,放到再生水中,咱們提出了一個關鍵性的戰略措施,在全國進行節水型社會的建立,還要對每個城市進行認證。
再望下看,當用水量接近可用水量的時候,為了生存會毫不猶豫把所有的水取過來用了,這樣回避不了的后果就是生態環境用水量將為零。事實上分析這個情況,基于全國的數據來分析看,華北地區、西北地區已經出現這種情況,繼續往南看,往北看,處于這種狀態的城市越來越多。
剛才從水質來看,從水量來看,我們分析,我們現在的一級A仍然不能滿足需要。我們從水量的平衡來看,需要1000億噸的污水進行深度的處理,繼續回用。
基于這兩點分析,我們就先提出需求。關于水污染的順口溜比較多,一個通常的說“50年代淘米洗菜,60年代洗衣灌溉,70年代水質變壞,80年代魚蝦絕代,90年代人畜受害。”比如滇池的一些資料。50年代的時候,滇池的水是比較好的,水質達到了地表水二類標準,到了70年代,仍然處于地表水的三代,80年代開始污染,90年代惡化。我們經常想起一句話,“一條大河波浪寬,風吹稻花香兩岸”,現在照這句話找那個河,沒了。
所以,我們現在的需求首先來說是需不需要回到五六十年代的水質,可能我們不僅需要那個時候的水質,也需要那個時候的水量。首先,我們的需求開始有了。如果有,很簡單,我們應該毫不猶豫地把上千億噸水做徹底深度的處理。就我個人的實踐來看,至少從現在的需求來看,處理的深度,主要的水質指標應該是COD20—25,COD從40、50降到25,包含了去除了很多很多的對于未來生態污染很大的污染物。從滿足需求來看,氨氮應該是1,總磷不應該是現在的1.5,還需要低,從總氮來看是5,色度即便是再生水都是在30左右,真正細看比較好的水,色度應該在10,濁度以及衛生學指標應該是要求比較嚴。
我們的污水處理工作者完成了這個任務之后,無論從水質和水量將從根本上扭轉中國的水環境惡化的局面,緩解水資源緊缺的矛盾。也就是說,我們這個行業對實現我們國家可持續發展做出的貢獻是巨大的。把上千億噸污水完全達到標準的水質,初步測算在6000億人民幣左右。北京年污水量達到了10億噸,我們測算一下把這10億噸處理完大概需要投資40到50億。
全國是這樣一個情況,那么對對海河、黃河、淮河、遼河,西北諸河流域以及其他高度缺水地區,進行簡單水資源平衡,會發現,規劃的時候不應該是簡單的一級A,應當全面地提高。這應該是這些地區現在的污水處理及再生的目標。
如果把這一千億噸污水處理到剛才的水質,有哪些技術需要做?現在簡單的討論一下技術路線。
現在正在爭論的熱點就是用生態處理,尤其是污水處理廠處理完了以后,是用生態處理方法,還是繼續上臭氧,上曝氣生物濾池?用更深入的方法?目前對這個問題爭論比較大。從污染的角度看,這個問題回答起來比較好,以濕地和穩定塘為代表的生態處理工藝,本質上是讓部分污染物進入了環境,“地”和“塘” 都是環境,尾水中的污染物恰好是高污染強度的難降解物質。而人工處理工藝是以“池”或“器”為代表,證明在人工的狀態下做,不會讓污染物進入到環境之中。所以說,個人的觀點,對于現在污染物種類越來越多,污染強度越來越大的強度下,不適合占大量的土地搞生態處理。這是技術路線的第一個方面。
技術路線的第二個方面,水質指標要加到一起,現在有規定的可能達到300多項。這300多項水質指標抓重點是很關鍵的,我們覺得大概可以分成六個方面:一是感官指標;二是有機污染指標;三是無機營養指標;四類是生物安全性指標;五類是生態安全性指標;六是特殊用途指標。這些指標相互關聯比較多,有的處理設施在建設的過程當中,把90%的投資和精力都用到去提高脫氮除磷上,現在需要討論一個,所有這些指標之中,重中之重,排在絕對第一位的仍然是COD。我們細看,如果濁度和色度比較高,仍然是COD指標比較高,如果我們生物安全有問題,其它也是跟COD高度相關的,我們很多生態安全性指標,都會跟COD有關。雖然國家的排放標準全面去做,但是在選擇的時候,應該高度重視COD。其實在一級A的達標過程當中,我們一般的工藝技術路線使COD低于50毫克/升是一項很簡單的事情,但是COD低于50毫克/升,通過分析,很多的生態安全指標,很多其它的污染指標仍然大量存在。
再望下說,可行的技術。現在面臨的新任務來看,我們永遠不能忘記用了上百年的活性污泥,以活性污泥為核心的技術,仍然承擔著90%以上的污染物去除,包括重金屬在內,這是一項基礎的工作。在這個工作之上,我們再進行強化污水處理,并且采取有效的措施進行精細處理,從而大幅度提高水質。
技術路線的第二部分,是可行的深度處理技術。現在各種各樣的深度處理技術比較多,我們從時間來看,滿足高水質來看,用砂濾仍然是一個很好的選擇,微濾、超濾也行。為什么高度宣揚臭氧技術?它能最有效的降低COD,從而解決消毒、氧化、除臭一系列的問題。臭氧配合后面的生物處理,可使水質有很大提高,包括生物安全性等,那么,臭氧技術的成熟度也已經是非常高了。
最后一點,前面的污水處理過程需要做強化的工作,后面的深度處理需要做技術的優化、選擇,但是最終我們總的一個想法,有些工藝、技術,把兩個任務,一個粗,一個精合到一個單元去做,恐怕不是最優的選擇,所以我們還是建議一定要分成粗和細兩個階段去做。
為了深度處理,我們北排研發中心投資做了很多的工作。北京市看,我們做了一個規劃,想在明年開工,初步的計劃未來幾年把所有的污水主要指標達到四類,通過達到四類,我們希望我們的污水處理行業把大江大河變清。
謝謝!
(中國水網)
編輯:全新麗
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