城市污水处理：技术瓶颈与突破方向

城市污水处理：技术瓶颈与突破方向

引言：随着城市化进程的推进，市政污水的组成变得日益复杂，传统的处理方法面临着多重挑战。近年来，学者们提出了一些新的思路和技术，以期突破传统处理技术的瓶颈。

华南理工大学韦朝海教授提出了城市污水处理技术瓶颈与突破方向的思考:

市政污水：有别于工业废水，市政污水一般包括城市污水、酒楼宾馆污水、养殖污水、初期雨水以及卫生工程排水等，其处理对象主要定位在营养性污染物去除，随着人类活动所带来的行业连通性，市政污水中也含有部分工业废水的组成。

量大与浓度低、元素比例失衡、生态反馈要求高等，成为市政污水处理的技术瓶颈，新技术的应用性突破面临着多因素的约束。主要包括：污水收集过程中的浓度保持与性质分离、量大低浓度与多组分环境中的反应动力学特征、不同单元反应器中的多级反应匹配与驱动、工艺流程中多点能耗的联合驱动与系统优化、残余组分形成的原因及其生态反馈评估、以及浓度动力学约束下的反应速度提升策略等方面。如碳源/资源管理、主流程厌氧氨氧化、免去污泥/硝化液回流的实现，可以获得低耗-高效-少排的综合优化效果，特别适合于现有AAO工艺基础上的技术升级改造。相比AAO，选用流化床反应器的OHO工艺传质效率提高15%，液体循环速度提高12%，全程气水比降低30%以上，污泥原位分离碳源管理中元素及其价态/形态的高效利用可以助推TN低浓度水环境下彻底的Anammox反应，新型的结构可以实现单元反应器短HRT下的SRT保持；通过对物质群集如高浓度有机物、悬浮颗粒、化学药剂的管理，实现多相流的物质传递与能量传质。工艺流程中从产品到污染，体现出高危害到低危害的元素风险转化，形成了元素价态经济学。对此，需要探索：新化学/生物化学反应、新型反应器与新工艺下的节能途径；结合地理环境与供给侧关系的能源转化新途径；从城市污水—工业废水—饮用水—生态系统水的连通性方面实现多尺度的跨越；多层次水环境系统下微观尺度污染物转化新原理、信息智能化、理论模型与响应机制探针等。特别需要考虑这些突破方向的全球性与全国性的普遍作用与意义。