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王凯军:产业发展趋势的探讨与面临的瓶颈问题

时间: 2018-08-27 09:24

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作者: 王凯军

另外的不同体现在:国外主要控制的污染物是大肠杆菌,而在我国以环境质量导向为前提下,控制的不仅仅是大肠杆菌,还包括COD、总N、总P。涉及到雨水问题,第一,初期雨水浓度高于排放标准;第二,混合雨水浓度也高于环境质量标准。所以无论是初期雨水还是混合雨水在我国现在的标准体制下其实都是污染。他假设旱流时污水高、中、低情景下,通过测算得出,无论根据《室外排水设计规范》条款中截流倍数宜采用2~5的要求,即便在高达将近10的截留倍数下,溢流污水浓度仍然不能满足水环境的要求(特别是氮、磷)。对比国际经验,美国将雨水纳入了污染排放控制目标,污染物控制目标是要将雨水处理、溢流总量控制纳入污水处理综合考虑,同时结合绿色基础设施,在线和离线的储存,而非单一方式解决。

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重厂站、轻管网建设思路的系统性恶果突显

王凯军指出,我国管网一直存在渗漏、破损等问题,导致产生低浓度污水的问题。数据显示,居民区产生的污水污染浓度较高(COD、SS等),而经过泵站之后污水浓度降低了,最后到达污水厂浓度降得更多,这说明我国管网存在很大的问题。对全国环保监督监察的5000多座污水厂进行统计,几乎60%污水厂COD进水浓度在150mg/L以下,这给后期污水处理带来了非常大的难题。王凯军介绍,对比国外做法,新加坡做得很好,它的旱季雨水几乎一滴不流,分流制建立得非常完善,其污水厂进水COD浓度约500mg/L。目前我国只北京与之浓度接近,而通过计算得出,上海、广州、天津、北京与新加坡COD 损失率分别为41%、59%、37%和17%。王凯军指出,这其中隐含两大问题:第一,虽然住建部统计我国城市达到了80%的污水处理率,而其分母是什么?按照这个统计来讲,几乎50%以上没有纳入管网,因此才产生现在的黑臭水体;第二,考虑我国各地区人均排放相近,那么出现低浓度污水的原因是,大量的地下水和雨水造成了稀释现象。

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王凯军指出,雨水和污水管网的问题已经到了非解决不可的地步。而解决的方式是什么?建分流制的管网,进行雨污分流,还是其他方式?通过对全国到现有55万公里管道的统计来看,我国形成了一万亿固定资产,城市处理厂就形成了三千亿左右固定资产。从一般经验来看,污水处理厂投资占管网投资约1/5到1/3,但若要考虑拆迁等问题,可能管网投资在10倍以上。所以我国现在要建分流制的管网,是污水厂的10倍以上,这一条技术路线可行不可行?它的投资效益到底如何?能否解决城市水环境问题?

针对上述问题,首先来看分流制的解决方案。王凯军介绍,国际上,合流制大部分在19世纪得以解决,黑臭水体是国外一些国家100年前所面临的问题。其合流制管道截留倍数在10到20以上。此之后,还出现合流制的溢流问题,那么用什么方式解决?美国首先提出了用绿色基础设施的方式解决,后来绿色基础设施形成了低影响开发,是解决5%到20%的溢流量。目前的截留制与完善的合流制之间存在很大的差异。下一个问题是绿色基础设施,即海绵城市方案。

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王凯军指出,《海绵城市建设技术指南》里提到海绵城市要解决70%的雨水问题,统计显示,海绵城市每平方公里投资额约1.5亿~2亿,而每平方公里大约能达到处理几千吨污水的效率。这种工程化的海绵城市饱受争议,海绵城市设施在某种程度上是背离了习总书记最初提出的“优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化”方式。王凯军表示,我国恰恰采取了一种较为不优的策略,即海绵城市方案。对比来看,大、中城市实行分流制分别需要十亿至百亿的投资,而合流制只需上亿至十亿的投资额即可得以解决,而相比之下海绵城市却已达到百亿和千亿级规模。对比发现,这三种投资序列最优的是合流制雨水处理方案。

并且,我国目前为止仍有相当大部分污水厂的负荷率在50%到60%左右,存在相当大的处理能力没有发挥。如果能解决沉淀的问题,利用这些富裕能力,当前污水处理厂可以处理现有量4倍的雨污水;有条件的污水厂如果修建雨水存储池,可控制80-90%的径流总量。王凯军表示,合流制改造方案按优先序排列为:一是利用末端雨水储存池,二是最大程度地利用污水厂改造设施,三是Online雨水储存换和处理措施,最后是绿色基础设施措施。而国际上来看,如美国在10%到20%溢流量情况下,采用绿色基础设施所需投资额最大,其次在线存储和离线存储相结合的方式,其所需投资额也相对较低。

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借用国际经验方面,王凯军介绍,欧洲将执行更加严格的标准,该标准下总氮提升至2.2 mg/L、总磷则达到0.1 mg/L,其采用后处理、侧流厌氧液化这两个方式来解决提标问题。面对一级A提标改造,我国采用化学除磷和MBR或反硝化滤池才可达到排放标准,而若要达到地表Ⅳ类水,所需工艺更复杂、投资额将更大。

王凯军指出,相较国际上的做法,我国污水处理工艺在设计、运行、管理等环节存在系统性缺陷。与此同时,在此基础上,国外一些国家增加了节能减排的新要求,一些国家即将实行磷回收。欧洲在上述领域已进入设施阶段,完成了工业化战略布局,相比之下我国又落后了十年以上。王凯军表示,由于污水处理的系统性缺陷,导致我国在节能减排、温室气体削减、资源回收等方面差距逐渐拉大,渐行渐远。

王凯军进一步提出,如果十年前我们谈低碳社会,下一步将发展为推动低氮社会。在整个污水处理的循环过程中,至关重要的一环—氮回收,国际上将其列在十大重大问题的第二条,人类面临氮磷的问题非常大,而我国在这方面有着非常大的回收潜力。污水中回收氮替代氮肥的潜力占10%,相当于节电500亿度,或全国电耗的3%。总回收潜力30%以上,占电耗10%以上。王凯军表示,正因为关注到这一问题,他的团队进行了相关氮回收研究工作的部署,成立了氮素去除/回收单元的研究团队,并取得了初步的氮回收技术突破。


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编辑:赵凡

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