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未来市政污水处理技术特质的探讨

随着全球对环境保护和可持续发展的重视，市政污水处理技术正面临着前所未有的挑战和机遇。传统活性污泥（CAS）工艺，作为历史悠久的核心技术，虽然在污水处理领域发挥了重要作用，但在能源消耗、碳排放和水质排放标准方面已逐渐显露出局限性。

传统CAS工艺的局限

• 能源消耗：CAS工艺需要大量电能进行曝气，以氧化污水中的有机物和氨，这一过程同时释放温室气体。

• 温室气体排放：污水处理过程中释放的温室气体对全球气候变化有着不容忽视的影响。

• 水质排放标准：随着环境与生态保护要求的提升，传统的CAS工艺难以满足日益严格的水质排放标准。

污水处理技术的升级需求

• 深度处理工艺：在CAS工艺基础上叠加深度处理工艺单元，虽然能够提高出水水质，但增加了系统的复杂性、成本、能源消耗和温室气体排放。

未来污水处理技术的特质

面对这些挑战，未来的市政污水处理技术需要具备以下基本特质：

1. 高质回用水生产：污水处理厂应成为生产高质回用水的水厂，提高水资源的循环利用率。

2. 能源自给与供给：污水处理厂应转型为具备能源自给甚至供给能力的电厂，减少对外部能源的依赖。

3. 碳中和与碳捕集：实现碳中和甚至碳捕集，将污水处理厂转变为绿色工厂，减少对环境的影响。

4. 高附加值产品回收：污水处理厂应成为能够回收有机物和养分等高附加值产品的资源厂。

未来的市政污水处理技术不仅仅是处理污水的设施，而应成为集水处理、能源供应、碳中和和资源回收为一体的综合性设施。这种转变需要跨学科的创新思维和技术研发，以实现污水处理技术的革命性进步。通过这样的革新，污水处理厂将不再仅仅是环境负担，而是成为支持可持续发展的重要力量。让我们携手合作，共同推动市政污水处理技术的创新和发展，为建设绿色、环保的未来贡献力量。

微藻-菌颗粒污泥工艺特质的探讨

微藻-菌颗粒污泥工艺是近年来发展迅速的新兴污水处理技术。该工艺由于无需曝气、碳转化以及固液分离好等优势，被认为极具潜力的绿色处理技术。研究作者根据已有研究报道，以及现实应用需求，构建了12h（昼，自然光源）-12h（夜，无需光源）运行模式的零曝气自耦合微藻-菌颗粒污泥工艺，用于探讨其在去污、能耗、碳排放和资源回收等方面的性能。

去污能力

已有研究表明，微藻-菌颗粒污泥工艺在光照条件下，可实现有机物（COD）、氨氮和磷酸盐100％、99.6％和100％的去除；在黑暗条件下，工艺亦表现出较高的去污能力，COD、氨氮和磷酸盐去除率分别可达95.1％、96.5％和100％，即在没有光照的夜间微藻-菌颗粒污泥工艺也具有较强的去污能力。因此，基于12h（昼）-12h（夜）运行模式的微藻-菌颗粒污泥工艺，可在无需外部曝气和照明的情况下，为市政废水处理提供技术可行的方案。

能量消耗

在微藻-菌颗粒污泥工艺中，由于无需外源曝气以及颗粒污泥良好的沉降性能，其能量消耗显著降低。另一方面，工艺将更多的碳固定于生物质内，可产生较多的污泥用于厌氧消化产甲烷，提高了能量回收。经核算，微藻-菌颗粒污泥工艺污水处理单位能耗为-0.178 kWh/m3（表1），即该工艺可实现能量的净增益。从全球范围内来看，若该工艺应用于市政污水处理，每年有望产生641亿kWh能量净输出。

碳排放

随着全球气候变化形势的日趋严峻，温室气体排放对全球变暖的作用得到世界各国的普遍关注。据估算，若市政污水处理厂采用以活性污泥法为核心工艺，其每年可贡献全球碳排放2.672亿吨CO2e（表1）。若采用微藻-菌颗粒污泥工艺，市政污水处理过程的碳排放将会大大降低，减排效果可达77％左右。另外，随着碳交易在世界各国的普遍实施，碳排放将会成为未来污水处理厂不可忽视的潜在运行成本。

资源回收

相对于传统活性污泥法，在微藻-菌颗粒污泥工艺中，废水中的更多的营养物（N和P等）会通过微生物同化作用得到去除，并在菌藻生物质内积累。显然，这更有利于从生物质中提取生物油脂、生产生物肥料等，强化污泥的资源化利用过程。

小结与展望

市政污水处理技术的升级一直为环境领域研究和探讨的热点，其原本污染物去除的单一功能已不能满足环境和经济可持续发展对污水处理提出的更高要求。未来的市政污水处理技术更倾向于向“水回用-能源回收-碳中和-资源化”的复合型方向发展。经分析，微藻-菌颗粒污泥工艺基本满足未来市政污水处理技术对去污、能耗、碳排放和资源回收的要求，可提供一种潜在的技术方案。未来市政污水处理技术路在何方？研究和探索仍在路上。