SPR技术系统将中国城市生活污水变成城市的第二水源

《SPR技术系统将中国城市生活污水变成城市的第二水源》SPR污水净化高新技术实现广州城市生活污水的再生回用廖泰泉教授2009.3.22.关键词：广州市生活污水物理化学法分散处置就地再生景观水摘要：水是城镇经济的命脉，淡水资源的节省和水污染的防治必需跟经济开发同步规划，否则，将影响城镇经济的可持续发展。贯流全市的河涌景观水质关系着全市居民的生活质量，同时也体现着市政府的管理水准和能力。传统的城市污水处理技术及其系统难于适用高浊度高浓度的污水，处理工艺流程长，系统庞大，大量散发臭气，所以，只能输送到远离市区去集中处理，污水输送管道建设费用昂贵。而且处理后的出水只能达排放标准，不能回用；如需保持河涌流水景观，就必须耗巨资去引北江等水源来补充河涌景观水。传统的污水处理系统“纯消耗性的运转模式”，使得运营者（政府）难以承受日复一日的高额运行费用。中国人发明的SPR技术及其系统依靠化学反应、物理吸附、悬浮泥层精细过滤和流体力学分离原理的巧妙结合，以高效、快速、经济的物理化学法直接处理高浊度高浓度污水，净化工艺流程只需30分钟，处理后出水达到三级精细净化的水准，出水完全达到景观水、杂用水水质标准，实现了污水的再生回用。既治理了水污染，又为城市提供了第二淡水水源。再生回用水的价值和污泥制砖的价值将大大冲销城市污水处理费用，为城市污水处理系统的运营提供了经济上的保障。SPR系统高效、快速、占地少、无臭气散发等特点，为广州市污水处理系统的分散处置、并就地回用方案提供了科学的技术依托，这将大大减少广州市污水处理系统工程的总投资额度。提纲：一．广州市创建生态型环保城市的规划，面临水污染治理的高标准要求。二．传统生化法系统面临的困境和SPR污水处理技术开拓的出路。三．SPR污水处理技术系统的净化机理及其与众不同的技术特点。四．城市生活污水再生回用的SPR工艺流程及其分散布置就地回用的新模式。SPR污水再生回用技术治理方案的优点：A.SPR系统具有最高的净化效率、最低的工程投资、最低的运行费用、最少的占地面积、无臭气污染、最快的建设速度等综合经济技术优势，最彻底地解决城市河涌污水治理问题。B.SPR系统分散处置、就地回用，免去了建设污水输送管道，将节省工程投资40－60％；SPR系统建设不占用民地，没有征地、搬迁的问题、可大大加快整体工程进度，可以在亚运会举行之前完工；因免除多级提升输水的电力消耗，将大大降低运行费用。不必再耗巨资引北江水冲洗河涌，经济价值巨大。广东康柏实业有限公司中国广州市番禺区迎宾路730号番禺节能科技园天安科技创新大厦415室Tel:020-22883508Mp:[e-mail]一．广州市创建生态型环保城市的规划，面临水污染治理的高标准要求。广州历史上因水而兴，河道密布，光是中心城区就有河涌231条，总长913公里，更有65条直通珠江，广州水域面积7.44万公顷,占全市土地面积约10%。因此，保卫母亲河的关键便是保持河涌不黑、不臭、水质变清。未来18个月内,广州市还要投入458亿元用于污水治理和河涌综合整治,还拟每年从北江引水23亿立方米以冲洗河涌。广州市是珠江三角洲中心城市，毗邻港澳，幅员辽阔，广州市辖越秀、海珠、荔湾、天河、白云、黄埔、花都、番禺、南沙、萝岗十区面积3843平方公里，从化、增城两个县级市面积3590平方公里，总面积7434平方公里。全市常住人口超过1000万人，全市人口密度1023人/平方公里。水是城市经济的命脉，淡水资源的节省和水污染的防治必需跟经济开发同步规划，否则，将影响城市经济的可持续发展。传统的城市污水处理技术及其系统难于应对高浊度高浓度的污水，因处理工艺流程长，系统庞大，大量散发臭气，所以，只能输送到远离市区去集中处理，污水输送管道建设费用十分昂贵。而且处理后的出水也只能达排放标准，不能回用，大量仍然含有一定量污染物的处理后出水依然要排入下游水域；尤其是对于造成水域富营养化危害最严重的磷，生化法系统的去除能力是很低的，现有生化污水处理厂运行的事实已证实了这一点。另外，传统的污水处理系统“纯消耗性的运转模式”，所有的投入和消耗的运行费都通通付之东流，更使得运营者（政府）难以承受日复一日的高额运行费用。解决城市水污染和节水问题的最好途径应该是将城市污水净化后再生回用。城市供水量的80%变为城市污水排入管网中，收集起来再生处理后70%可以安全回用，即城市供水量的一半以上，可以变成再生水，返回到市镇水质要求较低的用途上，如景观用水、市政杂用水、绿化浇灌用水、工业用水等等，替换出等量自来水。市政供水部门的供水负荷将大大减轻，也将为广州市政府节约一大笔制新鲜自来水的运行费用。然而,传统的污水深度处理再生回用技术系统(如活性炭过滤、微孔过滤、渗透膜净化等技术系统)投资高、维护运行费用高，中国的经济实力难以承受。只要打破常规、敢于创新，随着SPR污水再生回用技术系统的在广州市的逐项建立，广州市政府就可以像新加坡政府那样，制订节约型社会的用水法规，规定一般工业企业用水只能使用再生回用水，这将为建设中国城市节约用水的模式树立典范。广州市区的生活污水经过SPR系统的净化处理、可作为景观水就地直接流回贯城河涌，既治理了污染，又保持了广州河涌良好的生态景观；这样就不必花巨资从北江等地长途调水来填充河涌，大大减少广州市治理河涌的工程投资，也可让出更多高质量的淡水资源，为广州市的经济持续发展作出更大的贡献。二．传统生化法系统面临的困境和SPR污水处理技术开拓的崭新出路沿用了许多年的传统的“一级初级处理”及“二级生化处理”水处理工艺技术和设备已经难以适应当今的高浊度和高浓度河涌污水的净化处理要求，处理后出水更不能满足城市对水回用的水质要求。如果沿着传统的工艺技术路线，只能进一步附加传统的“三级精细处理”设备系统，既回避不了庞大复杂的传统二级生化处理系统，也回避不了投资和运行费用都十分昂贵的传统三级过滤吸附处理系统，这些恰恰是实现污水回用的忌讳之处。所以，水务、环保市场十分迫切需要净化效率更高、处理后出水能满足现有环保标准并且能回用于城市，投资和运行费用又要为现有城市的经济实力所能接受的污水处理新技术和新设备。最新发明的“SPR高浊度污水净化系统”（2002年3月美国专利局授予了美国发明专利权：US6,358,407）将污水的“一级初级处理”和“三级精细处理”程序合并设计在一个SPR污水净化器罐体内，在30分钟流程里快速完成。它容许直接吸入悬浮物（浊度）高达500毫克/升至5000毫克/升的高浊度污水，处理后出水的悬浮物低于3毫克/升（浊度：＜3NTU）；它容许直接吸入CODcr为200毫克/升至800毫克/升的高浓度有机污水，处理后出水CODcr可降为40毫克/升以下。SPR系统净化处理一立方米污水只需消耗0.15kwh（度）电力，大大低于传统的生化系统，也大大低于传统的微孔过滤、反渗透膜分离等三级精细处理系统。只需用相当于常规的一级初级处理和二级生化处理厂的工程投资及低于常规二级生化处理的运行费用，就能够获得三级精细处理水平的效果，出水可直接作为景观用水、工业用自来水、或城市绿化浇灌、城市市政用水，实现城市河涌污水的再生和回用。污水回用工程的投资是倍受关注的关键问题。目前，采用传统的工艺，中国的城市污水处理（二级处理）厂投资大约在900-1400元/立方米.日；为实现污水再生回用，对二级处理厂处理后的出水继续进行再生深度处理的污水处理厂的投资又约需400-600元/立方米.日；为把污水输送到集中处置的污水处理厂，长距离污水管网配套投资还需要600-1000元/立方米.日（注：此还未包括净化后回用水长距离送回城区内部使用的回送管网投资）。即集中处置模式的传统城市污水净化与回用系统的整体投资，其三项费用的总和将高出1900-3000元/立方米.日。SPR污水处理厂（包含了一级和三级处理）的投资大约在1000元/立方米.日，就地收集和就地回用的管网配套投资大约只需要200元/立方米.日。即分散处置的SPR城市污水净化与再生回用系统的整体投资费用总和仅为1200元/立方米.日。可见，SPR分散处置再生回用系统的投资总额仅仅是传统集中处置再生回用系统投资总额的60%—40%，其经济价值是十分可观的。SPR污水处理系统净化原理：首先采用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒；选用高效而又经济的吸附齐将有机污染物和色度等从污水中分离出来；然后采用微观物理吸附法将污水中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体；再依靠旋流和过滤水力学等流体力学原理，在自行设计的SPR高浊度污水净化器内使絮体与水快速分离；清水经过罐体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后，达到三级精细处理的水准，出水实现回用；污泥则在浓缩室内高度浓缩，定期靠压力排出，由于污泥含水率低，且脱水性能良好，可以直接送入机械脱水装置，经脱水之后的污泥饼亦可以用来制造人行道地砖，免除了二次污染。最新发明的SPR污水净化技术以其流程简单可靠、系统可以就地分散布置，投资和运行费用低、占地少、净化效果好的众多优势将为当今世界的城市污水的再生回用开创一条新路。广州市城市生活污水经SPR系统处理、实现再生回用，出水作为景观水水源流回河涌，为广州市造就洁净的水域生态环境；也可以为广州市提供大量再生的城市市政用水，从而节约大笔制新鲜自来水的费用，为广州市的可持续发展提供了更多的空间，其经济效益和社会效益是不可估量的；广州市最大限度地减少了排入流向下游水域的污染物，这对下游珠三角地区经济的发展也将作出极大的贡献。1200立方米/日SPR污水再生回用系统工程实照（江门市、佛山市）三．SPR污水处理技术系统的净化机理及其与众不同的技术特点1．SPR系统使药剂与污水充分混合的多元化组合设施。城市生活污水和处理药剂的混合主要是在泵前吸药管道、高速旋转的污水泵叶轮的“搅拌作用”、蛇形反应管的“紊流切割”作用和瓷球反应罐的球面“趋肤效应”作用等组合作用下完成的，依照紊流速度、混合时间、和水力学结构数据设计，得以十分充分的混合，为取得最佳混凝净化效果和最大限度地节省药剂创造了前提条件。这是过去常规的一级初级处理和二级生化处理之水工结构所做不到的。2．SPR系统充分发挥多种药剂的交联组合作用。SPR系统处理城市生活污水时，采用六种处理药剂及其最佳配方组合使用，靠化学反应使污水中溶解状态的有机污染物、重金属离子和有害的盐类从水中析出，成为有固相界面的微小颗粒（它包含有污水三级精细处理的作用）。其中还选用了一种吸附效果很好而价钱又很便宜的吸附剂，以吸附有机污染物和色度。靠杀菌消毒剂在30分钟的流程内杀灭细菌和大肠杆菌。靠混凝的物理化学吸附作用将悬浮物及种类杂质凝聚成大而且密实的絮团。这样发挥各药剂的单独作用和它们之间的交联作用的用药方式是与常规的物理化学法不相同的。而且SPR系统使用的组合药剂配方，只能在具有十分精细的水动力学参数设计的SPR污水净化器及其系统里才能充分发挥作用，在常规的水工系统里是无法使用的。对于含人粪尿浓度较高的城市居民生活污水，如要求净化后作为工业用自来水或城市市政用水，其药剂消耗费用仅为0.6~0.8元/立方米。对于混入了雨水、地面水，即浓度不是很高的城市贯城河沟生活污水，如果要求净化后作为工业用自来水，其药剂消耗费用仅为0.2~0.35元/立方米。对于广州市的城市生活污水，经过净化模拟试验，实际的药剂消耗费用为0.25元/立方米~0.48元/立方米，处理后出水可达景观水标准直接流回河涌；也可作为市政杂用水、或工业用水回用。北京市目前回用中水的法定售价为1元/立方米，只要配套制订好广州市的施政法规，再生回用水的价值完全可以冲抵污水处理的运行费用，从根本上解除广州市政府的运营经济压力，并确切地保障污水处理系统工程的持久运营。3．SPR系统节省动力的准确加药装置系统。SPR系统装置能够依照实际污水的净化模拟试验得出的配方，借助大气压力和流量计，十分精确地投加混凝药