集成水路污水處理：藍(lán)藻抑 硅藻生 氮磷減
■ 新聞背景
日前，由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所主辦的“2009水環(huán)境與健康國際學(xué)術(shù)會議”于北京召開。會議從中國水資源環(huán)境與飲水安全現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；水資源環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域環(huán)保技術(shù)政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)研究；污水處理前沿技術(shù)三個方面進(jìn)行了主題討論。
會議上，一項關(guān)于水體富營養(yǎng)化處理的集成水路技術(shù)引起各方關(guān)注。技術(shù)發(fā)明人許靖華院士認(rèn)為，城市化最重要的一點，就是要將廢物、廢氣循環(huán)利用。在他眼中，被認(rèn)為是廢氣的二氧化碳是可以用來做環(huán)保、做生物燃料的資源。
集成水路污水處理技術(shù)既凈化了污水，又可帶動生物產(chǎn)業(yè)鏈，可實現(xiàn)社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一
■ 將新聞進(jìn)行到底
太湖、滇池、巢湖為代表的地表水源年年遭藍(lán)藻肆虐，盡管國家已投入巨資加大治理力度，盡管各類新技術(shù)層出不窮，但形勢依然不容樂觀。
創(chuàng)新性、有效性和實用性是考量一項新技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)，目前，國家863項目“集成水路循環(huán)污水處理技術(shù)研究”引起關(guān)注，效果到底怎么樣？且看看一只魚會怎么說。
——效果——
一只小魚眼中的變化
我是一只小魚，每天自由地游在北京稻香湖景酒店的湖水里。這片水域里不僅有大量我愛吃的硅藻，風(fēng)景亦是如畫，遠(yuǎn)處幾只野鴨吃飽了向游人示好，近處一只鵜鶘則在悠閑地梳理著羽毛。
不論你看到還是聽我說到這樣的場景，一定想不到幾年前，就在這片湖水畔，發(fā)生過這樣的一幕：幾位酒店的客人擺好了燒烤架，興致勃勃地準(zhǔn)備來個BaBeQ，誰知柳梢搖擺，小風(fēng)襲來，一陣惡臭將幾個熏得人仰馬翻，忙收拾家伙敗下陣去。
臭從何來？就是這片湖水，準(zhǔn)確地說是滋生了大量藍(lán)藻、綠藻的湖水。由于人類的污染，我生活的水域氮磷含量猛增，醫(yī)學(xué)上叫“營養(yǎng)過剩”，水體的富營養(yǎng)直接導(dǎo)致藍(lán)藻、綠藻大量繁殖。氧氣讓它們耗盡了，小魚小蝦們夭折了，同時，藍(lán)藻、綠藻的生命代謝也給湖水帶來了大量廢物，這樣的水渾濁無比，腥臭難聞，水面還被一層厚厚的綠藻覆蓋。
這樣的水質(zhì)，讓我們小魚無立足之地，讓酒店的胡董事長頗為撓頭，因為這極大地影響到了經(jīng)營。于是他請來了很多的技術(shù)人員，但很多都是無功而返，直到一位白發(fā)老者的出現(xiàn)。
這位老先生建立起一個水轉(zhuǎn)換器，先把水過濾了一遍，然后往其中注入了很多氣體，聽魚說那氣體是二氧化碳。漸漸地，我們發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻、綠藻慢慢變少了，我們喜歡吃的硅藻多了起來。而且硅藻在繁殖的過程中能大量吸收去除水中的氮和磷，還能靠很強(qiáng)的吸附能力去除水中的臟東西呢！慢慢地，水質(zhì)變好了，好到如果這些經(jīng)過二級水轉(zhuǎn)換器處理過后，就可以達(dá)到飲用水源的水標(biāo)準(zhǔn)。這下魚兒高興了，胡董事長也笑開了。
后來，我知道那位白發(fā)老者叫許靖華，他是美國科學(xué)院外籍院士，中國科學(xué)院地質(zhì)所榮譽院士；由他發(fā)明的，用在這里的技術(shù)叫做“集成水路污水處理技術(shù)”；我住的這片水域，是國家863計劃“集成水路循環(huán)污水處理技術(shù)研究”的工程示范點。
——原理——
先酸化 藍(lán)藻抑 硅藻生
可以說，集成水路污水處理技術(shù)是一個系統(tǒng)工程，主要由“水轉(zhuǎn)換器深度過濾”、“水體CO2酸化”和“硅藻凈化及其產(chǎn)業(yè)鏈”三部分組成。
該項技術(shù)可用于湖泊、河道的污染治理、富營養(yǎng)化控制，也可應(yīng)用于城市污水深度處理，以及高品質(zhì)的再生水處理等方面。
關(guān)于技術(shù)的原理，項目組的工作人員介紹道，首先將受藍(lán)、綠藻侵襲的水經(jīng)過水轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化，水轉(zhuǎn)化器是一種高效過濾的一體化裝置，可以去除水體中的懸浮物、大分子有機(jī)物、藻類和細(xì)菌等雜質(zhì)。
然后，對水進(jìn)行輸入CO2酸化，以降低水的pH值，形成弱酸性環(huán)境。這一步需要通過水調(diào)器——一種水質(zhì)調(diào)控裝置來完成。弱酸性環(huán)境不僅可以抑制藍(lán)藻、綠藻等污染藻類的生長，還可以促進(jìn)硅藻生長，當(dāng)然也適合魚類等生物生存。
關(guān)鍵的一步到來了，硅藻生長過程中會吸收污水中的營養(yǎng)成分（有機(jī)物、氮、磷等），并會分解代謝有機(jī)物，硅藻的代謝產(chǎn)物不同于藍(lán)、綠藻的一點是硅藻代謝產(chǎn)物中的氮、磷不會回溶到水中。同時硅藻具有強(qiáng)烈的吸附性，能把污水中的有機(jī)物和無機(jī)物吸附，在絮凝作用下沉降至底部，將污水凈化。
而硅藻又恰是魚蝦的餌料，這樣不但可以通過發(fā)展養(yǎng)殖漁業(yè)來去除硅藻，還可以推動生態(tài)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
這樣采用集成水路污水處理技術(shù)就既凈化了污水、美化了環(huán)境，還產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。
——優(yōu)勢——
多方面優(yōu)勢明顯
對比其他工藝，“集成水路污水處理技術(shù)”有哪些優(yōu)勢呢？
技術(shù)優(yōu)勢：可靠、無污染
該方法將“機(jī)械截留”和“過濾吸附”兩種技術(shù)的優(yōu)點整合起來，從而提高了處理的效率和處理的可靠性；一般污水處理廠使用的活性污泥法有一個很嚴(yán)重的剩余污泥的最終處置問題，該技術(shù)無剩余污泥的處置問題，因為無任何化學(xué)藥劑的加入，故無二次污染物。
基建投資優(yōu)勢：設(shè)施簡便、投資小
本技術(shù)需要的反應(yīng)池等的基建設(shè)施少，占地面積小，設(shè)備簡單，安裝方便，不需要一般活性污泥法等需要的眾多管路設(shè)施，所以前期基建比較省時，基建投資少，噸水投資僅為常規(guī)活性污泥法投資的1/3。
運行維護(hù)優(yōu)勢：簡單、便宜
運行上，本技術(shù)只需要進(jìn)行流量等的簡單控制即可，原料易取，沒有活性污泥法等技術(shù)較長的啟動期、需要眾多技術(shù)人員現(xiàn)場操作等問題；
維護(hù)上，由于本技術(shù)需要的設(shè)備都比較簡單，所以在維護(hù)上也很方便，這樣就進(jìn)一步降低了后續(xù)運行維護(hù)的費用；
在運行費用上，一噸水直接運行費用只有0.36元（不含CO2），約為常規(guī)活性污泥法的1/3。
效益優(yōu)勢：經(jīng)濟(jì)環(huán)保雙贏
硅藻恰恰是魚類、蝦類最好的食料，這樣的養(yǎng)殖基本不需要人工餌料的加入，降低了養(yǎng)殖的成本，魚類消耗硅藻等天然高營養(yǎng)食料和在高氧環(huán)境中生長，省去人工曝氣，疾病減少，品質(zhì)提高，形成新的安全食品生產(chǎn)鏈，推動生態(tài)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，進(jìn)而推動當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。
能有效地利用被視為污染物的CO2轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益，加速生產(chǎn)CO2的企業(yè)的發(fā)展，并治理了空氣的CO2污染。不需要投加
餌料不會產(chǎn)生其他形式的水體污染，所以在這一方面來講，社會效益巨大。
健康水源水優(yōu)勢：遠(yuǎn)離致癌危險
目前亞硝酸鹽氮（NO2-N）已被世界公認(rèn)會對人體產(chǎn)生危害，甚至有致癌（促癌）威脅，F(xiàn)有的城鎮(zhèn)污水處理廠在硝化反硝化脫氮過程中，會產(chǎn)生大量NO2-N，這些含高濃度NO2-N的處理水排放到河流污染了地表水，用于灌溉進(jìn)而污染了地下水，被污染的地表水和地下水又作為飲用水源使用，對人類健康產(chǎn)生了直接的威脅。集成水路循環(huán)污水處理技術(shù)能夠有效去除水中的NO2-N，使其濃度降至衛(wèi)生部《瓶（桶）裝飲用純凈水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T17324-2003）標(biāo)準(zhǔn)要求的NO2-N濃度0.002mg/L以下，保障人類生活用水安全，為人類提供優(yōu)質(zhì)健康水。
■專家圈點
許靖華：曾任國際沉積學(xué)會主席、國際海洋地質(zhì)學(xué)委員會主席、國際海洋學(xué)委員會執(zhí)行委員會理事、歐洲地球物理協(xié)會首任會長，現(xiàn)為美國科學(xué)院院士、第三世界科學(xué)院院士和地中海國家科學(xué)院院士、中科院地質(zhì)所榮譽院士。
本技術(shù)基建省，投資小，處理效果好。適用于飲用水水源處理、城市生活污水處理、中微污染河湖水處理，鄉(xiāng)村生活用水處理、小區(qū)住宅用水處理、城市供水系統(tǒng)等多個水處理領(lǐng)域。該技術(shù)還可與現(xiàn)有工藝進(jìn)行整合，開展擴(kuò)改、建項目，優(yōu)勢互補。其對氮、磷、氨氮等有顯著去除效果，又不產(chǎn)生二次污泥污染，顯示其良好的推廣應(yīng)用價值。
■延伸閱讀
藻類可以拿來燒？
藻類其實還有很多用途，許靖華院士表示，藻類打撈后經(jīng)過處理，還可以當(dāng)做燃料使用。
為什么藻類能變成人類所需要的燃料?
許靖華解釋說，因為藻類的主要成分是碳、氫，還有氮、磷等，其中氫從水里來，碳從空氣中來，而氮和磷從廢水中來。有些國家用大豆、玉米等農(nóng)作物制造生物燃料，一度導(dǎo)致世界糧食緊缺，糧價飛漲，成本也會飛漲。有的地方用木本植物制造生物燃料，又會導(dǎo)致生物多樣性衰退。如果用藻類制造生物燃料，價錢比黃豆、玉米低得多，含油量高，品質(zhì)也很好。而且由于它是幾種廢棄物“合成”的產(chǎn)品，產(chǎn)量可以說是源源不斷。
治水也能減排
許靖華認(rèn)為，這項技術(shù)特別適用于城市污水和廢氣的綜合治理。循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的一點，就是要將廢物、廢氣循環(huán)利用。當(dāng)前被指定為全球氣候變化“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;的二氧化碳，完全可以用來處理污水，做生物燃料的“生產(chǎn)原料”。
二氧化碳與污水結(jié)盟好處多多。許靖華說，這個技術(shù)需要大量二氧化碳。如果專門購買二氧化碳來治理污水，目前瓶裝的二氧化碳大概50元錢一瓶，治理整個太湖就需要花許多錢去購買二氧化碳。
世界每年燃燒化石能源排放的巨量二氧化碳給大氣環(huán)境帶來很大壓力，如果把這些二氧化碳搜集起來，就能變廢為寶，循環(huán)利用了。
許院士還曾建議，像建設(shè)廢水管道一樣，城市也應(yīng)該建設(shè)廢氣網(wǎng)道。這樣一來，廢氣與污水就容易結(jié)盟造福環(huán)境了。
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