目前市政污水处理面临的挑战

提起污水处理，可能市民的第一反应就是市政污水处理，市政污水既包含了工业污水，同时也有大家日常排放的生活污水，这其中包括平时生活当中的雨水、洗澡水、如厕水以及做饭时产生的废油水混合物。也就是说，这里面包括了城市污水以及工业废水需要集中处理的废水。深水海纳拥有一套成熟且先进的方案，能够高效地将污水中的有害物质去除，让污水能够达到排放标准或者回用标准。

目前，我国市政污水处理普遍采用以活性污泥法为核心的生物处理工艺。该工艺以生物氧化为核心，在好氧微生物作用下将废水中的有机物转化为生物质及二氧化碳。在过去一百多年里，活性污泥法在市政污水处理上取得了巨大的成功，然而在新形势下，该技术面临着越来越多的挑战。

1、高能耗

基于生物氧化的生物处理工艺需要足够的溶解氧来实现对污水中有机物和营养物质的去除，该工艺所需曝气相关的能耗可占污水处理总能耗的50~70%。2019年我国生活污水排放总量达718亿立方米，而我国目前城市污水处理电耗平均水平为0.29~0.40 kWh/m3。若以平均能耗0.40 kWh/m3计，则我国每年用于市政污水处理的总电能耗可达2.87×1010 kWh。随着我国总用水量的增加，污水排放总量将会进一步上升。此外，我国部分省市和地区将污水排放逐步提高至“地表Ⅳ类水”标准，这对传统生物处理工艺又提出了升级改造的要求，无疑会提高系统的复杂性，进一步增加污水处理的能耗。

2、大量剩余污泥

在传统活性污泥法中，污水中约50%的有机物通过生物氧化转化为生物质，不可避免地会产生大量的剩余污泥。据估算，每去除1 kg有机物可产生约0.3~0.5 kg的干生物质。根据全球及中国污泥处理处置行业发展研究 告，2020年中国污泥总产量将达到6177万吨。而目前我国通过填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式规范化妥善处理的剩余污泥尚不到60%，即大量的剩余污泥最终将进入环境造成二次污染。污泥处置依然存在很多问题。我国现有的填埋场将满负荷运行，而污泥农用于植物生长的作用远不及肥料。厌氧消化可用于剩余污泥处理，并以甲烷气体回收能量，然而该技术只能实现35~50%的污泥减量，仍有大量固体残余物，不得不再增加焚烧环节进行最终处置。而焚烧投资与运行费用太高，易造成大气污染。

3、温室气体

传统生物处理过程常伴随大量温室气体排放，包括污水中有机物氧化过程产生的二氧化碳，生物脱氮过程产生的中间产物一氧化二氮和厌氧消化过程中产生的甲烷等。而一氧化二氮和甲烷的全球变暖潜能比二氧化碳高约300倍和25倍。此外，生物处理过程中所消耗的能源亦可折算为温室气体排放。假设我国废水处理所需的电能全部来自火力发电，则每年因市政污水处理间接排放二氧化碳总量高达2.57×107吨。为有效控制温室气体排放和全球气温升高，目前世界上已有40多个国家对碳含量或碳排放量进行征税，即“碳税”。例如，加拿大在2022年将提高碳税至38美元/吨，新加坡计划在2030年前提高碳税至10~15美元/吨，德国的Berenberg银行预测到2035年碳税价格将提高至80~140欧元/吨。若以15美元/吨计，我国污水处理耗能折合排放的二氧化碳（2.57×107吨）可增加27.5亿元/年的额外成本。这表明温室气体排放将成为废水处理成本中不可忽略的环节。

4、资源回收效率低

在以往的市政污水处理过程中，污水中所含的碳、氮、磷等物质均被当作废弃物被处置。然而，在目前全球资源紧张的严峻形势下，有必要重新审视传统的污水处理观念，将市政污水作为一种资源集合体进行战略考量。据估算，全球范围内每年约有350万吨磷和1320万吨氨氮排放到污水中。根据世界粮农组织的最新 告，2020年全球磷和氮肥需求估计分别为20.0和1.2亿吨。因此，若能实现污水中磷、氮资源的有效回收，可缓解17.5%和11.1%的农业磷、氮的生产需求。

5、工艺复杂，占地面积大

近年来，在日益严格的污水排放标准下，处理工艺的升级改造成为必然。我国现行的污水处理工艺升级改造通常采用在原有生物处理工艺基础上叠加深度处理单元。然而这样的升级改造思路不仅延长了整个工艺处理流程，增加了处理系统的复杂性和运行难度，而且提高了占地面积。

综上，未来市政污水处理技术迫切需要理念和技术的革新。