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一、PUB及新加坡污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀

新加坡早在20世紀(jì)70年代就開始研究非常規(guī)的水源，當(dāng)時(shí)的膜技術(shù)是昂貴且不可靠的，直到20世紀(jì)90年代，膜技術(shù)的成本和性能有了很大改善，PUB才開始重新考慮污水再利用的想法。經(jīng)過廣泛的研發(fā)，包括全面示范工廠的投產(chǎn)，PUB開發(fā)了三級膜生產(chǎn)工藝，并于2003年推出了NEWater工藝。即經(jīng)過微過濾、反滲透和紫外線消毒處理的used water可以生產(chǎn)超潔凈回收水。今天，新加坡一共有四個(gè)NEwater工廠，可以滿足其30%的用水需求，到2060年，NEWater將能夠提供全國55%的用水需求。

隨著NEWater的成功，PUB于2005年開放了SingSpring海水淡化廠，引進(jìn)了海水淡化水。新加坡第二個(gè)海水淡化廠Tuaspring于2013年開始運(yùn)作，并計(jì)劃到2020年建成兩座工廠，以提高新加坡的抗旱能力。預(yù)計(jì)到2060年，海水淡化將提供新加坡未來水需求量的30%。

除了水源多樣化和供應(yīng)更加強(qiáng)勁的舉措外，PUB還設(shè)立了雨水回收的研發(fā)領(lǐng)域。因?yàn)樾录悠氯种膰撩娣e是可回收水的流域集水區(qū)，該計(jì)劃是將新加坡的集水流域增加到90%。

目前，PUB的研發(fā)領(lǐng)域分六個(gè)板塊：智能流域管理，膜技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理，used water處理，原水處理，水質(zhì)安全。截止2016年底，PUB的研發(fā)項(xiàng)目計(jì)數(shù)為467，總值達(dá)3.23億美元。研發(fā)始終圍繞三個(gè)中心展開：增加水資源、降低生產(chǎn)成本、提高水質(zhì)和水安全性。

PUB發(fā)展路線圖目前覆蓋了整個(gè)水循環(huán)的七個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：生物反應(yīng); 化學(xué)氧化還原技術(shù); 海水淡化和水再利用; 污泥管理; 自動(dòng)化和機(jī)器人; 流域管理; 水質(zhì)分析和水量分配。目前新增加了三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：用于儲水和水利的地下水和地下洞穴設(shè)施，為優(yōu)化土地利用的分散水處理技術(shù)，以及工業(yè)用水技術(shù)、以應(yīng)對工業(yè)用水管理的挑戰(zhàn)。

通過PUB多年來在搭建合作平臺領(lǐng)域付出的努力，已經(jīng)有包括180多家本地和國際水務(wù)公司，以及20多個(gè)研究機(jī)構(gòu)，在新加坡創(chuàng)造了一個(gè)充滿活力的合作平臺?？偣苍黾恿思s14,000個(gè)就業(yè)機(jī)會，近10年來，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)創(chuàng)造了近22億新加坡元的增值稅。

二、used water領(lǐng)域新動(dòng)向

1、用前置生物吸附工藝提高產(chǎn)能

在used water處理過程中，如何實(shí)現(xiàn)能源自給越來越受重視，PUB正在研發(fā)從污水有機(jī)物質(zhì)中回收能源的新技術(shù)。PUB提出了一種工藝是將污水先經(jīng)過生物吸附，然后通過低耗能膜生物反應(yīng)器(MBR)(圖1)來實(shí)現(xiàn)能量回收和提高成本效率。該組合工藝正在位于UluPandan水回收廠內(nèi)的綜合驗(yàn)證工廠(IVP)進(jìn)行測試。

生物吸附工藝通過對污水中有機(jī)物的吸附產(chǎn)生初級污泥，降低了澄清系統(tǒng)的負(fù)荷，也這降低了后續(xù)低耗能MBR工藝的有機(jī)負(fù)載，從而降低所需的曝氣量，降低能耗。此外，從生物吸附過程中捕獲的污泥中有機(jī)物越多，通過厭氧消化轉(zhuǎn)化為甲烷的量越多，因此能夠產(chǎn)生和再利用更多的能量。低耗能MBR工藝中的低曝氣要求與增加發(fā)電量的這種組合工藝可以幫助實(shí)現(xiàn)能源效率的總體提高。

問題是，目前這種工藝的大多數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)都來自在溫帶國家。在新加坡熱帶氣候條件下，發(fā)現(xiàn)從生物吸附工藝中截留的初級污泥的厭氧生物降解性仍不足，研究發(fā)現(xiàn)污泥組成與國外并不同。

比較污泥性質(zhì)差異的一種方法是使用生化甲烷電位(BMP)測試，通過測量每克揮發(fā)性固體被降解所產(chǎn)生的甲烷潛在體積，從而可測量產(chǎn)生的電能的潛在量。PUB與南洋環(huán)境與水利研究所合作，對不同污泥樣品進(jìn)行BMP測量，包括IVP生物吸附工藝樣品，結(jié)果表明，與從低能耗MBR工藝相比，生物吸附工藝的污泥可以產(chǎn)生更多的甲烷，總體數(shù)據(jù)表明，通過生物吸附—低能耗MBR組合工藝提高碳/能量是可行的。除了測試BMP之外，研究還為工廠操作員提供了如何優(yōu)化甲烷產(chǎn)量的知識，并將有助于設(shè)計(jì)厭氧消化系統(tǒng)，以優(yōu)化未來的沼氣產(chǎn)量。

2、深度處理工藝的全規(guī)模驗(yàn)證

在未來十年內(nèi)，PUB將會建造Tuas水回收廠(WRP)，作為深水隧道污水處理系統(tǒng)(DTSS)第二階段的一部分，Tuas水回收廠將滿足新加坡用水收集、處理和處置需求。Tuas WRP能夠分別處理市政和工業(yè)用水，總處理能力為176 MGD。Tuas水回收廠包括一個(gè)綜合的NEWater工廠，并將采用先進(jìn)的技術(shù)，以提高能源效率和減少人力需求。

為測試在Tuas WRP使用的儀器、傳感器、設(shè)備和處理工藝的可靠性，PUB已經(jīng)委托三菱在UluPandan WRP建設(shè)了處理量為275 MGD的示范工廠。該示范工廠擬于2017年初完成。

該示范工廠還將使PUB運(yùn)營人員能夠更大規(guī)模地優(yōu)化自動(dòng)化處理工藝，并為他們提供一系列運(yùn)營先進(jìn)水處理技術(shù)工廠的經(jīng)驗(yàn)。

該廠的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)取自UluPandan WRP運(yùn)行的另一座小型驗(yàn)證工廠(IVP)，這座小型驗(yàn)證工廠的處理量為0.22 MGD，自2014年1月以來一直在綜合驗(yàn)證、測試各種污水處理工藝的有效性。根據(jù)IVP研究結(jié)果，將在示范工廠實(shí)施選定的污水處理工藝。雖然來自示范工廠的處理水將主要回用于工業(yè)用途，但其中一部分會被輸送至反滲透試驗(yàn)裝置，以驗(yàn)證出水是否符合NEWater的要求。

示范工廠還將驗(yàn)證在常規(guī)處理工藝中不常使用的技術(shù)，例如用于增加廢水中有機(jī)化合物回收率的生物吸附單元，用于處理磷的混合發(fā)酵罐等。還將結(jié)合更堅(jiān)固和更容易操作的膜生物反應(yīng)器(MBR)來代替常規(guī)水處理中使用的二沉池。通過驗(yàn)證新技術(shù)，PUB希望改善廢水中磷和氮的去除，并將污泥停留時(shí)間從10天減少到5天，從而可以提高處理效率，減少處理所需的微生物和曝氣。

3、協(xié)同消化提高厭氧消化的沼氣產(chǎn)率

PUB的水回收廠(WRP)污泥采用厭氧消化工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的沼氣用于水廠部分的自身運(yùn)營，而殘留的污泥則脫水后送入焚燒。

目前沼氣可以提供WRP總能耗的20%到25%。PUB希望通過向廢水添加廚余垃圾，通過廚余垃圾的高熱值使沼氣產(chǎn)量增加一倍。

該協(xié)同工藝將在UluPandan WRP正在建設(shè)的一個(gè)占地2000平方米的協(xié)同消化設(shè)施上進(jìn)行測試。該設(shè)施將使用Anaergia的專利工藝(上圖)，每天處理多達(dá)40噸的廚余垃圾和污泥。每天從Clementi區(qū)——包括醫(yī)院、營地和學(xué)?！獙⑹盏酱蠹s15到20噸的廚余垃圾，這與UluPandan WRP的20噸污泥混合在一起。

在協(xié)同消化過程中，厭氧消化反應(yīng)器中的污泥經(jīng)過脫水、濃縮生物質(zhì)的含固量、回流到反應(yīng)器而不斷增稠。該反應(yīng)增強(qiáng)了生物消化過程，從而提高了消化器的效率和性能，增加了沼氣產(chǎn)量。此外，廚余垃圾和污泥的協(xié)同消化將廚余垃圾與其他可回收利用的廢物分開，從而有助于下游處理工藝。

預(yù)計(jì)該協(xié)同工藝將使沼氣產(chǎn)量增加至少達(dá)到50%。這將為產(chǎn)生更多的電力，并符合PUB針對used water處理工藝中實(shí)現(xiàn)能源自給自足的長期戰(zhàn)略。

據(jù)國家環(huán)境局估計(jì)，2014年，只有13%的廚余垃圾——占新加坡垃圾總量的10%——在垃圾填埋場或焚燒垃圾中被回收利用。因此，協(xié)同消化工藝具有顯著減少浪費(fèi)并增加能量產(chǎn)生的潛力。

該驗(yàn)證結(jié)果如果成功，該工藝可能會在未來的Tuas WRP和NEA的綜合廢物管理設(shè)施中被考慮和加以采用。

這項(xiàng)研究由PUB和新加坡國家研究基金會(ITPioneer)授予的技術(shù)先驅(qū)資助。撥款由新加坡經(jīng)濟(jì)發(fā)展局和新加坡經(jīng)濟(jì)發(fā)展局(EDB)管理。

WEFTEC

一、2017營養(yǎng)物研討會

隨著水資源回收設(shè)施(WRRFs)逐漸從能源密集型運(yùn)營向低耗能模式以及可持續(xù)發(fā)展技術(shù)方向轉(zhuǎn)型，水務(wù)從業(yè)人員需要了解更多的創(chuàng)新解決方案。在2017年?duì)I養(yǎng)物研討會期間(6月12-14日)，與會者將了解更多該領(lǐng)域的技術(shù)。

會議涵蓋以下領(lǐng)域：碳轉(zhuǎn)移，生物營養(yǎng)物去除工藝控制，流域管理，除磷，側(cè)流短程脫氮，主流短程脫氮，離子交換，顆粒污泥，營養(yǎng)物回收，以及新型生物膜。

二、關(guān)于污水中藻類的研討會

WEF根據(jù)2016年10月23日舉辦的藻類生物質(zhì)高峰論壇會整理出一份關(guān)于污水中藻類應(yīng)用的PPT合集(網(wǎng)上可自行下載)，內(nèi)容包括“藻類生物反應(yīng)器提高污水脫氮能力”、“藻類：從資源枯竭到資源回收”。該會議由WEF與藻類生物質(zhì)組織(ABO)共同舉辦。該“藻類污水處理研討會”討論生物技術(shù)以及廢水處理藻類的設(shè)計(jì)、財(cái)務(wù)和法規(guī)。

2017年藻類生物質(zhì)高峰會定于10月29日至11日在鹽湖城舉行。

三、關(guān)于厭氧消化工藝的報(bào)告

WEF編制了一份涵蓋厭氧消化工藝關(guān)鍵信息的報(bào)告(6 pages)，并公開對外發(fā)布，可自行在網(wǎng)上下載。該報(bào)告包括厭氧消化工藝概述、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、運(yùn)行和維護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)，并詳細(xì)介紹了WEF在厭氧消化領(lǐng)域的更多資源與細(xì)節(jié)。厭氧消化工藝有助于實(shí)現(xiàn)水資源回收設(shè)施的可持續(xù)性。除了有助于污泥穩(wěn)定和污泥穩(wěn)定化之外，厭氧消化工藝還可進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)。污水領(lǐng)域資源回收的潛力近幾十年來在美國一直有所增加。

四、國家綠色基建認(rèn)證計(jì)劃

WEF和DC Water于2016年啟動(dòng)了國家綠色基建認(rèn)證計(jì)劃(NGICP)。第一個(gè)NGICP認(rèn)證于2017年1月頒發(fā)。DC Water展示了綠色基礎(chǔ)設(shè)施的重要性以及針對該基礎(chǔ)設(shè)施的培訓(xùn)。DC Water總經(jīng)理兼首席執(zhí)行官喬治˙霍金斯(George Hawkins)在培訓(xùn)中說：“這是一個(gè)令人難以置信的人類工程。全國各地都加入幫助NGICP創(chuàng)建，確保受訓(xùn)人員可以掌握適用于全國各個(gè)區(qū)域的扎實(shí)技術(shù)，而且確保他們可以繼續(xù)將其傳播推廣下去?！?/p>

來源:中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究

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