另外他们对30个大型污水厂的能耗做了单独分析。结果显示大型污水厂的投资更大,但大部分的能效都优于平均值。这些污水厂一般也配有厌氧消化或者深度的污泥处理设备。
图5 30座法国大型污水厂的平均能耗表现
哪种工艺能耗表现最优
我们平时总会听到各家公司标榜自己的污水处理工艺比传统的活性污泥能耗少,但实际情况如何呢?苏伊士的统计结果也许有很好的参考价值。他们发现,在满负荷运行的情况下,所有技术的能效其实基本是相同的。但是在低负荷(50%)的情况下就有明显差异了。如下图所示,SBR、CAS和BAF工艺在低负荷的情况下能效最低,而MBR的能耗明显高于其他工艺。但是作者也表示,MBR出众的出水质量似乎又让高出的电费物有所值,并且觉得MBR其实“就像一种三级处理”。
图6.不同工艺的能效对比
图7.MBBR和IFAS的能耗情况
除此以外,他们还分享了两种新兴工艺的能耗情况,包括了MBBR和IFAS。前者在法国有两个案例,IFAS只有在外国的项目。数据显示,IFAS的能效与传统活性污泥接近,而MBBR的能耗比MBR还要高,但出水水质要比MBR的逊色。在MBBR里,用于搅拌混合塑料填料的能耗可能比生化作用所需供氧的能耗要高(包括DAF单元)。所有调查工艺的平均能耗情况见下表:
表4 苏伊士在法运行的污水厂的各种工艺的能耗对比
然后他们考察了各工艺在污泥产量上的表现。如果从碳转移和产能的角度来评估,生物过滤是最优工艺选择,因为:
其单位污泥产量最高
有机含量最高,经传统脱水后,其最终含固率最高(CEPT+BAF工艺出后的含固率超过23%)
用于回收甲烷和沼气的低热值最优
脱氮除磷所需能耗低
建筑占地面积也较低
表5 不同工艺的单位污泥产量对比
表6 不同工艺的污泥特性对比
未来污水处理的展望
在最后,作者分享了他们在法国污水厂运营实践中看到的未来发展趋势。他们认为厌氧氨氧化、沼气提纯、协同消化等技术是污水厂实现能耗平衡的必要元素。另外他们也注意到,在法国除了改善污水厂的终端处理之外,对整个污水管网的优化也是未来水务管理的趋势之一,例如雨污分流、新兴微量污染物的处理等。
对于未来水资源回收工厂的愿景,他们总结了5大方向:
能效的优化:具体措施包括处理工艺的选择、通过先进的曝气控制技术降低运行成本、碳捕获的优化等。
营养物回收: 通过生产有附加值的肥料来创收
污泥减量与回用:生产高护眼顾虑的生物炭降低运行成本和运输成本。
沼气回用:沼气提纯以丰富用途
新生物质的生产: 各种新兴生物技术的应用
图8 SUEZ对未来污水愿景的展望
小结
近年来,全球污水处理正在从1R模式(Remove)向4R模式演变(Reuse、Recover、Reduce和Remove)。我们都在努力地建设能量平衡甚至是能量盈余的污水厂。但要真正实现从“污水处理厂”向“水资源回收工厂”的转变,需要在实际项目的设计阶段就做出一些改变。苏伊士通过分享其过去15-20年间在法国的污水处理运营经验,让我们看到了如何因地制宜地在能耗和污泥处理方面作出改善。