污水处理厂融资模式有哪些,生物处理单元和能效
污水生物处理领域的发展突飞猛进。推动这一巨大发展的主要因素是全球性的水体富营养化问题。早期只要求去除碳,而近 30 年来,在整个欧洲和世界许多其他地区,加强去除碳和营养物质(氮和磷)已成为强制性要求。污水处理的反应器体积、曝气需求和成本都大幅增加。因此,出现了许多以活性污泥为基础的污水处理技术和反应器配置。为了支持所有这些发展和创新,并以能效为重点,人们在微生物学和微生物生态学、工艺建模、测量、控制和自动化、膜技术、曝气和混合、规划和设计以及工艺经济学等领域迅速发展。
"活性污泥法的一个传统难题是污泥形态和沉降性问题"
活性污泥法的一个传统难题是污泥形态和沉降性(泡沫和膨胀)问题。这取决于许多因素。要避免这些问题的发生,通常仍然非常复杂。如今,解决污泥膨胀和泡沫问题的一种相对较新的方法是以微生物学为基础。最近的方法(Nielsen 等人,2010 年)很可能会在活性污泥工艺的许多方面取得突破,从而实现从单个基因/基因组到整个群落和生态系统级工艺的扩展。
活性污泥法的主要瓶颈之一是能源需求高。污水厂厂通常是城市中能耗最高的工厂之一。去除营养物的传统城市污水处理的平均电力需求在 15 到 30 瓦/人之间。
改善大型污水处理厂的能源状况是IWA专家组正在处理的最重要的研究领域之一。这主要依赖于两点:一方面,尽可能生产更多的消化气体(如果可能的话,通过与来自小型污水处理厂的污泥和其他辅助基质进行联合消化);另一方面,减少工厂的能源需求。在特殊情况下(如特殊工艺配置、共同消化以产生更多沼气),外部能源供应已经可以减少到零,或者产生的电能超过工厂消耗的电能。尽管如此,这些工厂仍需与电网连接,以满足高峰期的电能需求。发电厂的剩余电能可以反馈给电网。不过,这种解决方案不会影响零 "碳足迹"。但必须注意的是,能源优化不应对处理效率产生负面影响。
二沉池是生物处理单元的一个组成部分,通常是城市污水处理的最后一个步骤。在过去的几十年里,人们对二沉淀池的性能和行为进行了深入研究。Ekama 等人(1997 年)介绍了 20 世纪 80 年代和 90 年代初出现的问题和正在进行的一系列研究计划。从那时起,一系列全面的流体力学研究使沉淀池在许多方面取得了突破。新版德国设计准则 "DWA A 131"(DWA 2016)已经包含了最重要的设计和运行相关改进,并就 二沉池的适当设计和运行提出了详细建议。然而,我们还需要一份最新的国际水域协会出版物,全面总结新发现以及理论和实践方面的最新进展。
近年来,膜生物反应器(MBR)已被广泛应用于生活污水处理厂。与配备二沉池的活性污泥系统相比,膜生物反应器的优势在于减少了对空间的需求,并能高效地产生高品质的出水。因此,膜生物反应器可用于空间条件有限和/或对处理后废水水质要求极高的污水处理厂。膜生物反应器的瓶颈在于其高能耗和膜污染造成的高运行成本。然而,要克服这些问题,还需要付出相当大的努力。此外,新一代膜倾向于加入纳米材料,如沸石、碳纳米管、银纳米颗粒等,以改善特性和性能(Liu 等人,2022 年)。
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