新加坡PUB污水處理和美國水環(huán)境聯(lián)盟年會(huì)

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:PUB

一、PUB及新加坡污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀

新加坡早在20世紀(jì)70年代就開始研究非常規(guī)的水源，當(dāng)時(shí)的膜技術(shù)是昂貴且不可靠的，直到20世紀(jì)90年代，膜技術(shù)的成本和性能有了很大改善，PUB才開始重新考慮污水再利用的想法。經(jīng)過廣泛的研發(fā)，包括全面示范工廠的投產(chǎn)，PUB開發(fā)了三級(jí)膜生產(chǎn)工藝，并于2003年推出了NEWater工藝。即經(jīng)過微過濾、反滲透和紫外線消毒處理的used water可以生產(chǎn)超潔凈回收水。今天，新加坡一共有四個(gè)NEwater工廠，可以滿足其30%的用水需求，到2060年，NEWater將能夠提供全國55%的用水需求。

隨著NEWater的成功，PUB于2005年開放了SingSpring海水淡化廠，引進(jìn)了海水淡化水。新加坡第二個(gè)海水淡化廠Tuaspring于2013年開始運(yùn)作，并計(jì)劃到2020年建成兩座工廠，以提高新加坡的抗旱能力。預(yù)計(jì)到2060年，海水淡化將提供新加坡未來水需求量的30%。

除了水源多樣化和供應(yīng)更加強(qiáng)勁的舉措外，PUB還設(shè)立了雨水回收的研發(fā)領(lǐng)域。因?yàn)樾录悠氯种膰撩娣e是可回收水的流域集水區(qū)，該計(jì)劃是將新加坡的集水流域增加到90%。

目前，PUB的研發(fā)領(lǐng)域分六個(gè)板塊：智能流域管理，膜技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理，used water處理，原水處理，水質(zhì)安全。截止2016年底，PUB的研發(fā)項(xiàng)目計(jì)數(shù)為467，總值達(dá)3.23億美元。研發(fā)始終圍繞三個(gè)中心展開：增加水資源、降低生產(chǎn)成本、提高水質(zhì)和水安全性。

PUB發(fā)展路線圖目前覆蓋了整個(gè)水循環(huán)的七個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：生物反應(yīng); 化學(xué)氧化還原技術(shù); 海水淡化和水再利用; 污泥管理; 自動(dòng)化和機(jī)器人; 流域管理; 水質(zhì)分析和水量分配。目前新增加了三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：用于儲(chǔ)水和水利的地下水和地下洞穴設(shè)施，為優(yōu)化土地利用的分散水處理技術(shù)，以及工業(yè)用水技術(shù)、以應(yīng)對(duì)工業(yè)用水管理的挑戰(zhàn)。

通過PUB多年來在搭建合作平臺(tái)領(lǐng)域付出的努力，已經(jīng)有包括180多家本地和國際水務(wù)公司，以及20多個(gè)研究機(jī)構(gòu)，在新加坡創(chuàng)造了一個(gè)充滿活力的合作平臺(tái)?？偣苍黾恿思s14,000個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，近10年來，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)創(chuàng)造了近22億新加坡元的增值稅。

二、used water領(lǐng)域新動(dòng)向

1、用前置生物吸附工藝提高產(chǎn)能

在used water處理過程中，如何實(shí)現(xiàn)能源自給越來越受重視，PUB正在研發(fā)從污水有機(jī)物質(zhì)中回收能源的新技術(shù)。PUB提出了一種工藝是將污水先經(jīng)過生物吸附，然后通過低耗能膜生物反應(yīng)器(MBR)(圖1)來實(shí)現(xiàn)能量回收和提高成本效率。該組合工藝正在位于UluPandan水回收廠內(nèi)的綜合驗(yàn)證工廠(IVP)進(jìn)行測試。

生物吸附工藝通過對(duì)污水中有機(jī)物的吸附產(chǎn)生初級(jí)污泥，降低了澄清系統(tǒng)的負(fù)荷，也這降低了后續(xù)低耗能MBR工藝的有機(jī)負(fù)載，從而降低所需的曝氣量，降低能耗。此外，從生物吸附過程中捕獲的污泥中有機(jī)物越多，通過厭氧消化轉(zhuǎn)化為甲烷的量越多，因此能夠產(chǎn)生和再利用更多的能量。低耗能MBR工藝中的低曝氣要求與增加發(fā)電量的這種組合工藝可以幫助實(shí)現(xiàn)能源效率的總體提高。

問題是，目前這種工藝的大多數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)都來自在溫帶國家。在新加坡熱帶氣候條件下，發(fā)現(xiàn)從生物吸附工藝中截留的初級(jí)污泥的厭氧生物降解性仍不足，研究發(fā)現(xiàn)污泥組成與國外并不同。

比較污泥性質(zhì)差異的一種方法是使用生化甲烷電位(BMP)測試，通過測量每克揮發(fā)性固體被降解所產(chǎn)生的甲烷潛在體積，從而可測量產(chǎn)生的電能的潛在量。PUB與南洋環(huán)境與水利研究所合作，對(duì)不同污泥樣品進(jìn)行BMP測量，包括IVP生物吸附工藝樣品，結(jié)果表明，與從低能耗MBR工藝相比，生物吸附工藝的污泥可以產(chǎn)生更多的甲烷，總體數(shù)據(jù)表明，通過生物吸附—低能耗MBR組合工藝提高碳/能量是可行的。除了測試BMP之外，研究還為工廠操作員提供了如何優(yōu)化甲烷產(chǎn)量的知識(shí)，并將有助于設(shè)計(jì)厭氧消化系統(tǒng)，以優(yōu)化未來的沼氣產(chǎn)量。

2、深度處理工藝的全規(guī)模驗(yàn)證

在未來十年內(nèi)，PUB將會(huì)建造Tuas水回收廠(WRP)，作為深水隧道污水處理系統(tǒng)(DTSS)第二階段的一部分，Tuas水回收廠將滿足新加坡用水收集、處理和處置需求。Tuas WRP能夠分別處理市政和工業(yè)用水，總處理能力為176 MGD。Tuas水回收廠包括一個(gè)綜合的NEWater工廠，并將采用先進(jìn)的技術(shù)，以提高能源效率和減少人力需求。

為測試在Tuas WRP使用的儀器、傳感器、設(shè)備和處理工藝的可靠性，PUB已經(jīng)委托三菱在UluPandan WRP建設(shè)了處理量為275 MGD的示范工廠。該示范工廠擬于2017年初完成。

該示范工廠還將使PUB運(yùn)營人員能夠更大規(guī)模地優(yōu)化自動(dòng)化處理工藝，并為他們提供一系列運(yùn)營先進(jìn)水處理技術(shù)工廠的經(jīng)驗(yàn)。

該廠的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)取自UluPandan WRP運(yùn)行的另一座小型驗(yàn)證工廠(IVP)，這座小型驗(yàn)證工廠的處理量為0.22 MGD，自2014年1月以來一直在綜合驗(yàn)證、測試各種污水處理工藝的有效性。根據(jù)IVP研究結(jié)果，將在示范工廠實(shí)施選定的污水處理工藝。雖然來自示范工廠的處理水將主要回用于工業(yè)用途，但其中一部分會(huì)被輸送至反滲透試驗(yàn)裝置，以驗(yàn)證出水是否符合NEWater的要求。

示范工廠還將驗(yàn)證在常規(guī)處理工藝中不常使用的技術(shù)，例如用于增加廢水中有機(jī)化合物回收率的生物吸附單元，用于處理磷的混合發(fā)酵罐等。還將結(jié)合更堅(jiān)固和更容易操作的膜生物反應(yīng)器(MBR)來代替常規(guī)水處理中使用的二沉池。通過驗(yàn)證新技術(shù)，PUB希望改善廢水中磷和氮的去除，并將污泥停留時(shí)間從10天減少到5天，從而可以提高處理效率，減少處理所需的微生物和曝氣。