技术详情
本工艺主要创新点如下：
1、吸附材料。兼具活性炭和离子交换树脂吸附特性,能同时高效吸附有机物、氮、磷;
2、再生液与再生条件:再生液能够同时、稳定、高效洗脱被吸附的有机物、氮、磷,再生过程在常温常压条件下进行,易于实现。
3、污水零排放:再生液可重复使用,无高盐废水排放问题,回收的氮磷资源还可用于制作农用化肥。
本工艺与常规城市污水深度处理工艺相比优势明显。本工艺运行成本(1元/m3)与常规城市污水深度处理工艺相近例如“混凝+沉淀+过滤+消毒”(0.5-0.8元/m³（2006）)“微滤+消毒”(1-2元/m3(2006年))、“曝气生物滤池(1-1.5元m³(2006)),但再生水水质远优于常规工艺(40项水质指标满足5类再生水标准和地表水2类水体标准)。北京市近年提出再生水拟达到地表水4类水体标准,但控制的水质指标类型较少,且目前公认为达标难度大。因此,本工艺是目前唯一有望在低成本下达到新再生水标准的技术。
本工艺与近年来兴起的双膜法相比优势明显。双膜法投资和运行成本高(1万m³处理量投资成本3000万元,运行成本>6元m³)、产水率低(≤75%)、难处理高盐废水产量大（≥25%原水量)、膜污染严重、再生水输送要求高(易形成溶出性腐蚀,不能用普遍水泥管);而本工艺工艺简单、投资与运行成本低(投资1/15,运行1/6)、产水率100%、无高盐水处理难题、再生水输送要求低(可用普遍水泥管)等优点。
目前城市污水深度净化技术存在诸多不足,所生产的再生水大多水质较差,不能达到设定要求,或者水质虽好但运行成本过高、缺点突出(如双膜法)。
本工艺与中国国情充分适应,所生产的再生水具有低成本、水质好的优势,在北京、全国再生水市场需求庞大(北京10亿m³再生水需求,春季河湖再生水补水量4000万m³)、水价逐年攀升(居民用水5元/m³,工业用水6元/m³)的背景下,本工艺的产业化推广应用将会产生巨大的经济效益(再生水成本仅1元/m³),同时充分满足北京、全国对优质再生水资源、控制水环境污染的双重需求,产生巨大的社会效益。
案例描述
本工艺是北京师范大学郑少奎教授研发团队历经近十年完全自主研发获得的具有独立知识产权(中国发明专利201310334288.1和201310334270.1)的城市污水深度净化新技术。
北京市是极度缺水城市(2011年人均水资源量107m³/人,仅为国际极度缺水标准的
1/5),同时面临着严重的水环境污染(2011年北京市内84条(段)有水河流中,劣V类水质河
长占监测总长度的44%-水务局),严重制约了社会经济发展。
城市污水水量巨大、污染小,将其深度处理制得再生水可用于城市绿化、工业、景观、生活杂用或农田灌溉,基建投资比远距离引水更经济,被公认为是解决我国水资源短缺和水环境污染两大困境最直接有效的方法之一。根据《北京市“十二五”时期重大基础设施发展规划》,北京将建成10亿m³再生水水源,其中2011年再生水利用量已近7亿m³,但目前再生水突出问题是水质较差,不能满足设定要求,极大限制了再生水的广泛应用。
再生水水质差与目前我国城市污水深度处理技术净化目标单一(磷或有机物)、技术不足突出有直接关系,亟需技术革新。其中,化学沉淀法深度除磷技术出水水质不稳(与进水水质变化大有关)、运行成本高(与药剂使用量大有关)、无用污泥产量大;高级氧化法有机物深度处理技术运行成本高、易产生有害副产物。近年来,在国内逐渐拓展应用的双膜法(超滤(或微滤)+反渗透)尽管能同时高效去除有机物、氮磷,但投资和运行成本高、产水率低、难处理高盐废水产量大、膜污染严重、再生水输送要求高,应用也受到限制
本研究团队开发的城市污水深度净化与再生新工艺以低成本有机吸附材料作为载体,以固定床吸附法为核心单元,采用“吸附-再生-再生液净化-再生液回用运行模式,能够同时高效去除二级生化出水中的有机物、氮和磷,无高盐废水排放(即污水零排放),并可回收氮磷资源制备农用化肥,具有投资与运行成本低、水质好等优点,是种应用前景良好的新型工艺。
该工艺于2012年8月-2014年1月在北京市亦庄开发区东区污水厂完成了23m³/d中试
运行(原水为小红门污水厂二级出水)。通过近4000床体积、200个周期运行试验,充分验证了该工艺的稳定性(所有检测项目均为第三方完成)该工艺已引起了亦庄开发区、国电集团、燕化集团、大庆市的兴趣,目前试生产运行正在筹划中。
