中國給排水格式

可持續(xù)水與污水處理前沿技術(shù)概覽郝曉地（北京建筑工程學(xué)院可持續(xù)環(huán)境生物技術(shù)研發(fā)中心，北京100044）摘要：傳統(tǒng)水與污水處理方式由于未充分考慮資源與能源回收與利用而日顯弊端。綜述在可持續(xù)理念下的水回用、能源轉(zhuǎn)化及磷回收等技術(shù)最新研發(fā)進展。關(guān)鍵詞：可持續(xù)水與污水處理；微污染物；微污染物去除；水回用；能源轉(zhuǎn)化；磷回收OverviewofLeading-EdgeTechnologiesforSustainableWaterandWastewaterTreatmentHAOXiao-di,WANGQi-lin,LIYong-li(TheR&DCentreforSustainableEnvironmentalBiotechnology,BeijingInst.ofCivilEngineeringandArchitecture,1ZhanlanguanRd.,Beijing100044)Abstract:Traditionalwaterandwastewatertreatmenttechnologiesarenotgoodenough,duetolackofrecoveringresourcesandenergy.Emphasizingrecoveryofresourcesandenergy,theconceptofsustainablewaterandwastewatertreatmenthasbeeninpursuitthroughouttheworldundertheglobaltendencytofollowupthesustainabledevelopment.Basedontheexperts’views,technologiesandconclusionsfromthe5thIWAconferenceonleading-edgetechnology,thearticleintroducesmicro-pollutantsnewlyemerginginwaterandwastewaterandtheireliminatedtechnologies;atthesametimethearticlealsosummarizesthelatesttechnologiesaboutsustanaiblewaterreuse、energyconversionandphosphorusrecovery.Keywords:sustainablewaterandwastewatertreatment;micro-pollutants;micro-pollutantselimination;waterreuse;energyconversion;phosphorusrecovery在全球普遍倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的今天，變傳統(tǒng)上單純的“去除”為可持續(xù)理念下的“回收/回用”。其次，可持續(xù)理念下所研發(fā)的技術(shù)本身也必須具有對資源與能源消耗最低的特點。1水處理中新出現(xiàn)的微污染物當水源中能對人或生物健康造成威脅的微污染物處于數(shù)量級時便會對水的安全使用或處理水回用造成阻礙[2]。等等[2]。2微污染物去除技術(shù)研發(fā)/應(yīng)用實例2.1粉末活性炭—納濾（PAC/NF）技術(shù)德國AachenSoers污水處理廠（460000人口當量），在三級處理出水后設(shè)置了一套粉末活性炭—納濾中試裝置。粉末活性炭添加到粉末活性炭反應(yīng)器中對微污染物進行吸附，隨處理水流出的粉末活性炭被后續(xù)納濾單元所截留。結(jié)果顯示，粉末活性炭—納濾對內(nèi)分泌干擾物（EE2和BPA）的總?cè)コ蕿?5~70%，此技術(shù)已被證明可以生產(chǎn)出高品質(zhì)出水[7]。2.2反硝化生物陰極去除高氯酸鹽技術(shù)此技術(shù)基于微生物燃料電池（MFC）原理，用石墨棒作為微生物燃料電池的陽極與陰極（生物陰極），。HAc在陽極被氧化產(chǎn)生電子并傳到陰極，ClO4-還原菌利用傳遞到陰極的電子將ClO4-還原至Cl-[8]。2.3高級氧化技術(shù)（AOP）高級氧化技術(shù)的特點是以產(chǎn)生羥基自由基（OH）為標志。羥基自由基是一種氧化能力極強的氧化劑，可以用來氧化飲用水和污水中的微污染物，是一種行之有效的微污染物去除技術(shù)。羥基自由基有多種產(chǎn)生機理，如，2.4高鐵酸鹽Lee等人針對市政污水處理出水，采用高鐵酸鹽（Fe[=6\*ROMANVI]）對其中所含微污染物進行了去除能力試驗。結(jié)果顯示，當Fe[=6\*ROMANVI]小于8mg/L時就能將多種微污染物氧化，表1標記活細胞與死細胞的熒光染料[4]Tab.1Fluorescentdyesusedforlabelingviablecellsanddeadcells熒光染料染色對象機理碘化丙啶（Propidiumiodide）DNA能穿透死細胞的細胞膜，不能穿透活細胞的細胞膜。溴化乙錠（Ethidiumbromide）DNA僅著色死細胞。熒光染料菁（SYBRGreenICyanine）DNA能同時著色死細胞與活細胞。DiBac4(3)Bis(1,3-dibutylbarbiturate)trimethineoxonol蛋白質(zhì)僅穿透膜受到損壞以及能量運輸代謝受到損傷的細胞。羧基二乙酸（CFDA，carboxyfluoresceindiacetate）——僅著色活細胞。此外，膜生物反應(yīng)器（MBR）[13]、延時活性污泥系統(tǒng)[3]等也具有一定的微污染物去除能力。隨著上述各種微污染物去除技術(shù)的逐漸成熟，必將為水與污水處理技術(shù)翻開新的篇章。3處理水回用技術(shù)3.1非飲用水回用—灌溉農(nóng)業(yè)、園林灌溉是世界范圍內(nèi)非飲用水回用的最主要方式，分為農(nóng)作物灌溉和草坪灌溉。這兩種不同的灌溉方式對飲用水水質(zhì)有著不同的要求。對農(nóng)作物灌溉而言，因為農(nóng)作物是人之食物來源，所以，灌溉水需要經(jīng)過二級處理，在某些地方甚至還需要應(yīng)用深度處理；對于高爾夫球場、學(xué)校操場等人常接觸的草坪等，灌溉水需要經(jīng)過過濾和消毒，以去除病毒和致病微生物；對于普通草坪，灌溉水則可能無需經(jīng)過二級處理便可使用。為了生產(chǎn)低鹽、高營養(yǎng)物的灌溉水，Zou等人采用了微濾（MF）—納濾（NF）—反滲透（RO）系統(tǒng)（圖1）[14]。如圖1所示，污水（不含重金屬）首先通過微濾膜將細菌截留，圖1微濾—納濾—反滲透生產(chǎn)低鹽、高營養(yǎng)物農(nóng)業(yè)灌溉水流程Fig.1Schematicflow-sheetofMF-NF-ROfortheeffluentwithlowsaltandhighnutrientconcentrations3.2間接飲用水回用所以，對水質(zhì)要求較低。一個間接飲用水回用的污水深度處理廠已在澳大利亞建成，如圖2所示[16]。3.3直接飲用水回用在美國，許多州已對直接飲用水回用進行了廣泛研究，如，佛羅里達、加利福尼亞的圣地亞哥等地。在圣地亞哥，已用二級出水對直接飲用水回用技術(shù)進行了中試研究，基本流程如圖3所示[16]。4能源轉(zhuǎn)化污水中有機污染物（BOD/COD）是一種沒有被恰當利用的潛在生物能源。將BOD/COD轉(zhuǎn)化為對人類社會可持續(xù)發(fā)展的所必需的生物能已成為污水處理技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的歷史必然。為使污水中有機能源得到充分利用，各國學(xué)者紛紛對此進行深入研究，這就大大推動了能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的研發(fā)，從微生物燃料電池產(chǎn)電、微生物電解電池產(chǎn)氫，到集中脈沖預(yù)處理產(chǎn)甲烷等。4.1微生物燃料電池（MFC）產(chǎn)電圖4微生物燃料電池工作原理圖Fig.4Workingprincipleofmicrobialfuelcell微生物燃料電池由兩個反應(yīng)室組成，分別為陽極反應(yīng)室和陰極反應(yīng)室（非生物陰極），兩個反應(yīng)室由質(zhì)子交換膜（PEM）分開，并在反應(yīng)室外部用導(dǎo)線連接，工作原理如圖4所示[17]。微生物位于陽極反應(yīng)室中，。4.2微生物電解電池（MEC）產(chǎn)氫微生物電解電池原理與微生物燃料電池基本相似，如果在電極兩端外加少量電壓并保持陰極處于無氧狀態(tài)，則傳輸?shù)疥帢O反應(yīng)室的質(zhì)子就可與電子結(jié)合產(chǎn)生氫氣[18]。4.3集中脈沖（FP）預(yù)處理產(chǎn)甲烷集中脈沖是利用高速脈沖、高壓來破壞和分解細胞壁、細胞膜、復(fù)雜有機物和大分子的一種技術(shù)。一個大規(guī)模集中脈沖預(yù)處理產(chǎn)甲烷裝置已在Mesa建立，后經(jīng)磨床泵進入集中脈沖預(yù)處理單元，處理后污泥回流至后續(xù)消化器，進行消化產(chǎn)甲烷。研究人員指出，通過集中脈沖預(yù)處理，甲烷產(chǎn)量預(yù)期會提高60%[19]。4.4厭氧消化目前，5磷回收磷是萬物生長所必不可少的營養(yǎng)元素，5.1從二級出水中回收磷—高速吸附法Midorikawa等人用此技術(shù)進行了試驗研究。結(jié)果顯示，在沉淀物中磷含量為16%，相當于BPL（BonePhosphateofLime：Ca3(PO4)2，骨質(zhì)磷酸三鈣，是磷礦石優(yōu)劣評價標準,BPL值大于77%就被認為是優(yōu)質(zhì)磷礦石）值73%?？梢?，此技術(shù)在回收磷方面潛力巨大[23]。5.2回收污泥中的磷—濕式化學(xué)技術(shù)與高速吸附法不同，濕式化學(xué)技術(shù)流程如圖7所示[22]，所以，此技術(shù)應(yīng)用于污泥灰分中回收磷更具優(yōu)勢[22]。5.3回收污泥中的磷—熱化學(xué)技術(shù)熱化學(xué)技術(shù)亦是一種以污泥為原料的磷回收技術(shù)。重金屬含量更低的優(yōu)勢[24]。5.4回收污泥中的磷—熱處理技術(shù)另外一種從污泥中回收磷的方法是熱處理。研究發(fā)現(xiàn)，這可以通過調(diào)整pH（=10）加以克服[26]。6結(jié)語可持續(xù)水與污水處理技術(shù)是解決當今國際社會資源與能源日益短缺問題行之有效的方法，是可持續(xù)發(fā)展理念應(yīng)用畢竟，第五屆國際水協(xié)（IWA）“前沿技術(shù)”（LET2008）國際會議的主題與討論的技術(shù)為今后水處理技術(shù)研發(fā)指明了前進方向。參考文獻：[1]郝曉地.可持續(xù)污水—廢物處理技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.[2]RittmannBE,LoveN,SiegristH.Makingwastewaterasustainableresource[J].Water21,2008,April:22-23.[3]LehmannAH,TorreJAC,GonzalezIDC,etal.Reductioninestrogenicsubstancespollutionusingvarioustreatmenttechnologies[C].In:theCDproceedingsof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3正文要求

3.1文題與標題文題應(yīng)言簡意賅,一般不超過20個字，不使用外文縮寫詞。各級標題應(yīng)簡短醒目、層次分明，通常以不超過15個字為宜（各級標題中不應(yīng)有文獻標注）。

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