循環炭濾技術為河湖“排毒” 湖北造黑科技助力打贏碧水保衛戰

2020年06月03日08:21  來源:經濟日報
 
原標題:循環炭濾技術為河湖“排毒” 湖北造黑科技助力打贏碧水保衛戰

  又到藍藻爆發季,在千湖之省的湖北,湖泊污染問題也隨之日益凸顯。近日,由湖北科研人員自主研發的循環炭濾技術成功應用於最新的污水深度處理設備,可將劣五類水淨化到地表水Ⅲ類(湖庫)標准,就近排湖。新型循環炭濾技術實現低成本、高效率將污水處理廠尾水處理至河湖功能區劃分標准,經處理后的尾水可作為生態補水,為河湖“排毒”。這有助於從根本上破解城中湖污水淨化難題,為打贏碧水保衛戰增添重磅籌碼。

  中國工程院院士彭永臻認為,這套技術能有效深度去除難降解有機污染物、總氮、總磷、氨氮等,具有創新性,對治理封閉、半封閉水體,如城市湖泊、水庫等具有明顯的效果,值得推廣。

  循環炭濾技術由湖北君集水處理有限公司歷經9年研發,於2014年成功應用於浙江嵊新污水處理廠地表水Ⅳ類標准22.5萬噸/天提標改造項目,2017年應用於武漢湯遜湖污水處理廠地表Ⅲ類(湖庫)標准1.5萬噸/天示范工程。君集技術研發負責人劉魯建介紹,循環炭濾技術解決了難降解有機污染物有效深度去除和總氮低成本穩定去除的國際性難題。該技術處理后的尾水,可以有效稀釋受納水體的污染濃度,以湯遜湖目前的規模和標准來說,每年可削減總氮510噸、總磷16噸,能極大改善湯遜湖流域自然環境與水質狀況。

  攻克粉末活性炭低成本再利用難題

  一般而言,活性炭污水處理技術主要利用活性炭的吸附功能,其中,粉末活性炭的吸附效果最好。但粉末活性炭“吃飽”后就不再吸附,不僅去污效率有限、還容易造成二次污染。對此,企業要麼每噸花費數百至數千元,將“吃飽的”活性炭送到危廢處理機構處置,再重新購買新炭、避免二次污染﹔要麼將其再生,變成“飢餓”的新炭,但遺憾的是,全球此前一直沒有研發出成熟的粉末活性炭再生技術。

  按照目前市價,優質椰殼炭過萬元每噸,二手粉末活性炭也要五六千元每噸,成本高昂,導致粉末活性炭一直沒有被大量運用於污水處理中。

  為了解決這一難題,君集的專家團隊們查遍國內外文獻,從實驗室到大規模的生產運用,前后花費幾千萬元。2012年開始,在經過6次設備迭代,公司終於成功掌握了粉末活性炭的再生方法,徹底終結了依賴國外污水處理技術的歷史。

  君集公司工程師、嵊州炭鼎炭素科技有限公司總經理覃將偉介紹說,公司的技術團隊將活性炭再生吸附性能恢復率提高到120%,再生損耗控制在5%以內,這是國內其他技術難以做到的。為了大規模生產和應用粉末活性炭,君集將設備升級,研發出可根據需求靈活配置的模塊化粉末活性炭再生爐,並專門建造了再生工廠,目前工廠已上馬兩條生產線,可日生產40噸粉末活性炭。這讓君集成為國內唯一一家進行粉末活性炭大規模工程化再生的企業,也使得再生粉末活性炭在工業污水處理行業的大規模運用成為現實。

  在此基礎上,團隊最終摸索以“粉末活性炭膜生物反應器+靶向大孔樹脂脫氮技術”為核心的循環炭濾技術體系。運用該技術體系,當污水進來后,活性炭先“飽餐一頓”,“飽餐”后的活性炭,再被超濾膜截留,濾出水再經靶向大孔樹脂脫氮,從而實現出水穩定達到地表水Ⅳ類及以上的水質標准。

  劉魯建介紹,目前西方較為前沿的污水處理法主要應用顆粒碳處理,但其不僅用量更大、損耗更多、工藝路線更長、成本更高,污染物吸附量也遠遠沒有粉末炭高。“我們生產的活性炭成本價格相較於傳統技術下降了50%左右,粉末活性炭通過我們發明的‘黑科技’‘死而復生’,達到循環利用,解決了低成本、高效率為河湖整容排毒的世界難題。”

  循環炭濾技術為城市污水治理提供解決方案

  環保部門最新統計顯示,全國還有28%的湖庫出現不同程度富營養化,重點湖庫暴發藍藻水華風險較大﹔部分地級城市建成區黑臭水體要實現“消除比例達到90%以上”目標仍有一定難度。

  作為千湖之省的湖北,更是面臨著水環境治理的巨大壓力與迫切需求。以備受關注的湯遜湖為例,這些年,它因藍藻水華泛濫、“黑臭”問題凸出為市民詬病。《2020年3月武漢市地表水環境質量狀況》數據顯示,53個監測湖泊檢測結果中,Ⅱ∼Ⅲ類水質湖泊23個,佔40.4%﹔Ⅳ∼Ⅴ類水質湖泊32個,佔56.1%﹔劣Ⅴ類水質湖泊2個,佔3.5%。其中,作為國內最大的城中湖,湯遜湖的水質仍為Ⅴ類,遠未達到其功能區劃分的地表水Ⅲ類標准。

  2018年,循環炭濾技術被成功應用於湯遜湖污水處理示范項目。項目技術負責人董俊介紹,與目前成熟的UF/RO雙膜法、人工濕地生態技術、深床生物濾池、MRV蒸發工藝等工藝技術相比,使用了循環炭濾技術后,不僅可以穩定實現出水總氮≦1mg/L,同時處理成本大大降低。“經過驗証,深度處理后的尾水達到地表水Ⅲ類(湖庫)標准,就近排入湖泊,不僅有利於構建湯遜湖良性水生態環境,根本上解決國內類似靜、緩流水體的黑臭污染問題及藍藻、水華頻發問題,而且可避免傳統上花費巨資修建排江管道,將污染物轉移至長江的做法,綜合效益顯著。”

  盡管湯遜湖項目在2018年已驗証成功,但由於種種原因,這項技術還沒有正式投入湯遜湖水污染的治理。

  國內知名水處理專家、中國工程院院士李圭白認為,在后疫情時代,要實現環境保護和經濟恢復的雙贏,更需針對具體水環境,科學、精准治污。其中,提高科技創新能力,發揮新技術在水環境治理上的優勢,將是打贏碧水保衛戰的破題之術。

  目前,全國已有60多項污水處理工程用上了循環炭濾技術,其中,同樣是千湖之省的浙江更是大規模用上了這項技術,並已穩定運行了五年之久。

  “循環炭濾技術契合長江大保護的理念,順應污水處理與生態淨化相結合的綜合治理發展趨勢。期待我的家鄉湖北也能早日‘舞’上這把治污‘利劍’,讓城中湖污染問題成為歷史,再現湖北的千湖之美!”君集公司董事長巴能軍說。(經濟日報記者 柳潔 通訊員 陳康)

(責編:楊虞波羅、呂騫)