污水處理行業(yè)一切創(chuàng)新的來源是發(fā)現(xiàn)問題，只有能發(fā)現(xiàn)問題才可能創(chuàng)新！在碳中和趨勢下，現(xiàn)有的污水處理技術(shù)和方法存在哪些問題？未來的污水處理技術(shù)應(yīng)解決哪些痛點？北控水務(wù)集團運營管理中心污水管理部魏彬經(jīng)理在“北控水務(wù)杯“第四屆”互聯(lián)網(wǎng)+“生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽“產(chǎn)業(yè)前沿”系列講座（第二講）中做了題為“碳中和趨勢下污水處理節(jié)能降耗技術(shù)需求解讀”的分享，對污水運營管理方向的發(fā)展歷史、趨勢和前景，碳中和背景下的技術(shù)需求，典型節(jié)能降耗與資源回收技術(shù)等進行了詳細(xì)闡述。
    污水來源：污水受一定污染的來自生活和生產(chǎn)的排出水。

    生活污水是人類在日常生活中使用過的，并被生活廢料所污染的水。其水質(zhì)、水量隨季節(jié)而變化，一般夏季用水相對較多，濃度低；冬季相應(yīng)量少，濃度高。生活污水一般不含有毒物質(zhì)，但是它有適合微生物繁殖的條件，含有大量的病原體，從衛(wèi)生角度來看有一定的危害性。
    工業(yè)廢水是在工礦生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的廢水。工業(yè)廢水可分為生產(chǎn)污水與生產(chǎn)廢水。生產(chǎn)污水是指在生產(chǎn)過程中形成、并被生產(chǎn)原料、半成品或成品等原料所污染，也包括熱污染（指生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的、水溫超過60℃的水）；生產(chǎn)廢水是指在生產(chǎn)過程中形成，但未直接參與生產(chǎn)工藝、未被生產(chǎn)原料、半成品或成品等原料所污染或只是溫度少有上升的水。生產(chǎn)污水需要進行凈化處理；生產(chǎn)廢水不需要凈化處理或僅需做簡單的處理，如冷卻處理。生活污水與生產(chǎn)污水的混合污水稱為城市污水。
    初期雨水：被污染的雨水主要是指初期雨水。由于初期雨水沖刷了地表的各種污染物，污染程度很高，故宜作凈化處理。
    水體受污染的原因：人類生產(chǎn)活動造成的水體污染中，工業(yè)引起的水體污染最嚴(yán)重。如工業(yè)廢水，它含污染物多，成分復(fù)雜，不僅在水中不易凈化，而且處理也比較困難。
    工業(yè)廢水，是工業(yè)污染引起水體污染的最重要的原因。它占工業(yè)排出的污染物的大部分。工業(yè)廢水所含的污染物因工廠種類不同而千差萬別，即使是同類工廠，生產(chǎn)過程不同，其所含污染物的質(zhì)和量也不一樣。工業(yè)除了排出的廢水直接注入水體引起污染外，固體廢物和廢氣也會污染水體。
    農(nóng)業(yè)污染首先是由于耕作或開荒使土地表面疏松，在土壤和地形還未穩(wěn)定時降雨，大量泥沙流入水中，增加水中的懸浮物。
    還有一個重要原因是近年來農(nóng)藥、化肥的使用量日益增多，而使用的農(nóng)藥和化肥只有少量附著或被吸收，其余絕大部分殘留在土壤和漂浮在大氣中，通過降雨，經(jīng)過地表徑流的沖刷進入地表水和滲入地表水形成污染。
    城市污染源是因城市人口集中，城市生活污水、垃圾和廢氣引起水體污染造成的。城市污染源對水體的污染主要是生活污水，它是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種污水的混合液，其中包括廚房、洗滌房、浴室和廁所排出的污水。
    世界上僅城市地區(qū)一年排出的工業(yè)和生活廢水就多達500立方公里，而每一滴污水將污染數(shù)倍乃至數(shù)十倍的水體。
    低碳節(jié)能與資源利用是碳中和背景下的新需求
    魏彬老師以某一級A標(biāo)準(zhǔn)污水處理廠為例對污水處理技術(shù)進行了總體介紹，概括了物理、化學(xué)、生物處理技術(shù)①在多級水處理中的功能，落實到具體處理工藝②和工程，各級各類技術(shù)需針對不同污染物和不同污染情況，依據(jù)實際情況進行應(yīng)用和改進。在碳中和背景下，不但要追求低碳，更要建立碳生態(tài)，實現(xiàn)富余碳源的利用，同時，也要關(guān)注N2O等溫室氣體產(chǎn)生情況，為碳中和的目標(biāo)實現(xiàn)進行技術(shù)改進和革新。
    機理研究和管理邏輯優(yōu)化是滿足碳中和背景下技術(shù)需求的關(guān)鍵
    問題的解決離不開正確精準(zhǔn)的認(rèn)知。通過不同過程中關(guān)鍵因素的識別，探究和深化不同反應(yīng)過程中的控制機理，從而實現(xiàn)碳源利用的目標(biāo)。魏老師介紹了脫氮除磷過程中實現(xiàn)的共用碳源的例子：生物除磷的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，碳源只是產(chǎn)生能量的燃料，氧化劑可以多樣化，因此可以與脫氮過程共用碳源，實現(xiàn)低碳節(jié)能。此項工藝提出離不開對反應(yīng)機理過程的準(zhǔn)確把握，這也是技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。同時，技術(shù)發(fā)展需要不斷深化對處理過程的理解，例如傳統(tǒng)教科書對一些水處理過程中厭氧條件的定義，已不符合實際工藝和內(nèi)在機理。實現(xiàn)碳中和的技術(shù)升級，需要準(zhǔn)確把握反應(yīng)過程，不斷深化機理認(rèn)知?？v觀污水處理技術(shù)的發(fā)展，其實也是對內(nèi)在反應(yīng)機理的一步步探究，往往對一個關(guān)鍵因素的改變就可以推動一種工藝的快速發(fā)展。
    除了技術(shù)創(chuàng)新，管理創(chuàng)新也是極為重要的部分，污水運營管理不再是隨意性的“讀讀書、看看報、曝曝氣、排排泥”，已經(jīng)到了智能控制和精準(zhǔn)管理的階段, 管理目標(biāo)從低成本低標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈统杀靖邩?biāo)準(zhǔn)，通過管理實現(xiàn)技術(shù)效益的最大化，向著碳中和、資源化、智慧化的方向前進。
    污水處理廠實現(xiàn)碳中和面臨的痛點
    1、總氮總磷的高標(biāo)準(zhǔn)排放與碳源的嚴(yán)重不足
    中國的污水水質(zhì)特點與排放標(biāo)準(zhǔn)存在一定程度的不協(xié)調(diào)。總氮總磷的標(biāo)準(zhǔn)很高，但是碳源很缺乏。污水中碳源總量，連實現(xiàn)脫氮除磷都尚顯不足，再分出碳源進行厭氧消化或產(chǎn)生能量是不現(xiàn)實的。
    2、排水系統(tǒng)中化糞池產(chǎn)生大量溫室氣體同時消耗碳源
    生活污水進廠前在化糞池中停留了過長時間（10余天至1個月），導(dǎo)致厭氧產(chǎn)甲烷等反應(yīng)充分進行，大量碳源消耗，并產(chǎn)生大量溫室氣體，進一步導(dǎo)致進場水碳源不足，致使后端處理需補加碳源，與碳中和理念矛盾。但由于政策原因及配套排水管網(wǎng)問題，這一矛盾并不容易解決。
    工業(yè)水進末端污水處理設(shè)施前，由于工業(yè)水排放標(biāo)準(zhǔn)對COD要求較高，對TN要求較低甚至不要求，導(dǎo)致上游大量采用好氧曝氣工藝，浪費大量能源同時把最好的碳源消除掉了，把難降解COD和TN留給了末端污水處理設(shè)施，到了末端污水廠還要再外加碳源解決TN，采用高級氧化解決難降解COD。這也是上下游不協(xié)同帶來的雙重浪費，也非常不利于實現(xiàn)污水處理行業(yè)的碳中和。
    3、重金屬問題帶來的污泥資源化利用困惑
    從生態(tài)循環(huán)角度出發(fā)，植物通過吸收土壤中的氮磷元素合成有機物進入食物鏈循環(huán)，通過人類消耗，最終回到污水廠，進入污泥中。一個完整的循環(huán)需要污泥中的氮磷重新回歸農(nóng)田、土壤，成為肥料。而實際處理過程中，大量污泥中的氮磷無法得到有效利用，只能填埋或焚燒，而不得不通過向農(nóng)田中施加化肥以補充循環(huán)中損失的氮磷，也造成了雙重浪費。
    而導(dǎo)致污泥無法再利用的主因，是大量工業(yè)廢水排放使污水中重金屬含量增高，進而導(dǎo)致污泥重金屬含量過高而無法進行農(nóng)業(yè)利用。若可通過政策實現(xiàn)工業(yè)廢水與生活污水的有效分離，則有望解決上述問題。