绿色转型白皮书 将废水视为一项宝贵资源 用于保护人类与生态系统 开启 废水资源的 潜力空间 本白皮书内容 将污水处理厂 作为能源回收设施 迈向能源平衡的水循环 让污水转废为宝 从废水回收中获益 集中化对比分散化解决方案 确保最具成本效益的 废水基建设计 成功的工业废水 处理方法 处理工业废水 应从源头抓起 开启废水资源的潜力空间 将废水视为一项宝贵资源用于保护人类与生态系统 版本 2 .0 印刷于 2017年 8月 首页图片 封面照片展示了 Eg污水处理厂 图片: Kontraframe/绿色国度 主编 绿色国度 技术编辑 COWI(COWI): Ole Godsk Dalgaard, odacowi.dk 奥胡斯水务 (Aarhus Water): Per Overgaard Pedersen, popaarhusvand.dk VCS丹麦 (VCS Denmark): Per Henrik Nielsen, phnvandcenter.dk 撰稿人 奥尔堡大学 (Aalborg University): Per Halkjr Nielsen, phnbio.aau.dk 奥胡斯水务 (Aarhus Water): Per Overgaard Pedersen, popaarhusvand.dk 奥胡斯水务 (Aarhus Water): Peter Balslev, pebaarhusvand.dk Aquaporin(Aquaporin): Tine Jrgensen, tjoaquaporin.dk 埃维柯 (AVK): Hai Zhao, 比隆水务 (Billund Vand): Bjarne Bro, bbbillundvand.dk Biokube(Biokube): Peter Taarnhj, ptbiokube.dk COWI(COWI): Ole Godsk Dalgaard, odacowi.dk 丹佛斯中国 (Danfoss China): Hu Shaojun, DHI(DHI): Ulf Nielsen, Envotherm(Envotherm): Torben Spang Hansen, tshenvotherm.dk 格兰富 (Grundfos): Morten Riis, 格兰富 (Grundfos): Jakob Sholm, Krger(Krger): Theis Gadegaard, tngkruger.dk Niras(Niras): Jan Scheel, jnsniras.dk Per Aarsleff(Per Aarsleff): Peter Godrim, Ramboll咨询 (Rambll): Thomas Jensen , tmsjramboll.dk Sorbisense(Sorbisense): Hubert de Jonge, Unisense(Unisense): Kjr Andreasen, VCS丹麦 (VCS Denmark): Per Henrik Nielsen, phnvandcenter.dk 本白皮书根据丹麦水资源论坛的皮亚克里（ Pia Klee）为 主 编 的 原 1.0和 1.1版本的 “In control of wastewater to protect people and ecosystems”白皮书所编制 下载本白皮书 访问 更多信息 如需获取本白皮书副本及其相关出版物， 请通过 联络绿色国度 绿色国度与丹麦水资源论坛 版权所有 2016 2 在全球范围内，仅不到一半的废水得到收集，并且仅不到五分之一得到处理。这一 现状已经导致世界上许多内陆水域与海域环境的严重恶化。越来越紧缺的水资源 与人口增长进一步凸显了废水处理与废水价值认知的重要性。 产出能源的废水处理厂 世界上大约 2%的总能源用于了收集与处理废水。在丹麦，该国家 2-3%的总能源 消耗与废水相关，因此，大多数的丹麦废水处理厂都积极投入资金，用于评定各 种降低能耗的方法，同时也越来越注重能源产出。一些水务公司更采取了进一步 行动，着力于在废水被排放前回收其中的热能，与此同时还可以降低对接收水域 的气温影响。 将废水视为宝贵资源 将废水视为资源是一种相对新颖的观点，不过，如今人们已经广泛地认识到废水 中的有机成分可作为一项生产能源的宝贵资源，并且废水中的磷可用于肥料生 产，这相比在农地里施用污泥有了更多优势。经过处理的废水最后也能得以净化 到一定的高标准，用来满足如冲厕、洗衣或灌溉庄稼等用途。 集中化与分散化解决方案 确保一个地区的废水基建设计的成本效益最大化是一项巨大挑战。对于人口密集 的地区，最理想方案应该是集中化的处理厂，而对于没有中央排水系统的农村 地区，分散化解决方案通常更具吸引力。 处理工业废水 城市废水处理厂通常是为处理生活废水而设计的，且不一定配备有处理工业废水 的设备，而工业废水通常含有有害物质，可能引起生物降解与粪泥处理方面的问 题。因此，在源头对工业废水进行预处理可有诸多益处。具体而言，可针对性地处 理相对少量的废水中含量很高的一些工业污染物，如此所需的投资与运营成本也 就 相 对 较 低 了。 为自身所处城市的废水项目寻找灵感 本白皮书着重介绍了丹麦废水处理领域各利益攸关方所获得的经验与教训。旨在 作为一个参考工具来启发人们将废水视作宝贵资源并从中获益。 我们希望您能从中获得启发。 内容摘要 3 “我们必须对废水进行高效处理，以保护我们的健康和自然环境。 好消息是，只要采用正确的技术就可以将废水转化为宝贵的资源。 比如，可将处理废水所得到的污泥转化为一种 有用的能量来源。” Esben Lunde Larsen，环境与食品部部长，丹麦 4 目录 1. 废水作为清洁能源来源 .6 实现可产出能源的废水处理厂 并迈向能源平衡的水循环 2. 从废水中回收资源 . 10 废水处理厂作为资源回收设施 3. 出水排放规范作为创新驱动力 .13 采用最高标准处理废水以保护人类与生态环境 4. 集中化污水处理 . 16 通过集中化确保更具效果和成本效益的污水处理 5. 分散化污水处理解决方案 . 18 维护地区水资源的同时保护环境 6. 工业废水处理 . 20 从源头处理工业废水通常更具效益 7. 中欧水资源交流平台 合作应对双边水资源挑战 . 23 CEWP是中国和欧洲之间的水管理政策、研究和商务对话的官方平台 8. 丹麦了解水资源 . 27 如果您的目标是智能高效的水资源解决方案， 那么丹麦已经准备好成为您的合作伙伴 5 降低能源消耗 就 全 球 水 平 来 说，估 计 共 有 约 2%的能源 消耗用于收集和处理废水。在丹麦，该国 家共有 2-3%的 能 源 消 耗 与 废 水 相 关，因 此在废水处理领域拥有巨大的节能与回 收潜力。 丹麦的大多数废水处理厂都投入资金用 以评测各种降低能耗的方法。其中包括 实施在线监测与能源管理系统、采用更 具能源效率的底部曝气来替代表面曝 气，以及其他不同的操作方法。 聚焦能源自给自足 近年来，丹麦的水务公司的关注焦点不 再 仅 限 于 降 低 能 源 消 耗，同 时 也 关 注 能 源 生 产 。首 要 目 标 通 常 是 实 现 能 源 平 衡 ， 第二大目标则是能够向当地的供电与供 暖公司出售多余的电能与热能。 一些最大型的水务公司已经很好地实现 了这些目标。在丹麦的第二大城市奥胡 斯， Marselisborg污水处理厂在 2015年 产出的电能比其自身消耗的电能要高出 30%。同时，该处理厂产出的热能比起 自身的消耗要高出 80%，净 能 源 产 出 超 过自身能源消耗的 150%。在 丹 麦 的 第 三 大 城 市 欧 登 塞， Ejby Mlle 污水处理厂 也达到了相近的能源产出水平。未来，两 个城市的水务公司也将着手在废水排放 前回收其中的热能，与此同时还可以降 低对接收水域的气温影响。 解决方案取决于 处理厂的设计与所处环境 越来越多的丹麦废水处理厂通过污泥的 厌氧消化和 /或有机废品的混合消化来 进行升级，并通过利用产生的沼气来生 产电能与热能。最佳方案取决于处理厂 的具体设计，以及所产出电能的内消或 外销可能性。是否最终推行厌氧消化的 临界点取决于新技术的发展及电能与热 能购买与销售价格区间的变化。目前，哥 本 哈 根 正 在 推 行 一 种 新 技 术，能 够 将 沼 气的质量提升至与天然气或车用燃气相 近的水平。 迈向能源平衡的水循环 通过新技术的引入来降低能源消耗并提 高 能 源 产 出，这 就 是 公 共 事 业 单 位 实 现 能源平衡的水循环的目标。这种情况下， 公共事业单位处理厂产出的能源就能够 抵消地下水抽取、水处理、用水和废水运 输，以 及 废 水 处 理 所 消 耗 的 能 源 。 2015 年，奥 胡 斯 水 务 通 过 Marselisborg集水 地区（奥胡斯市中心）的水循环实现了 90%的净能源产出。 标杆管理与创新 可提升成本效益 废水处理优化创新及基础设施建设与运 营成本效益提升的驱动因素很大程度上 在于，丹麦的水务公司都必须对运营参 数进行强制性的标杆管理，且必须实现 整个供水行业的成本效益。创新项目通 常都是基于政府机构、水务单位、咨询公 司、技术供应商，大学以及科研机构之间 的协作。 1. 废水作为清洁能源来源 实现可产出能源的废水处理厂 并迈向能源平衡的水循环 降低废水收集与处理的成本对于全世界的水务公司都是一项要务。为达到这一目标，须重点考虑成本效率、废水处理 厂能源自给足能力的提升，以及将多余能源出售给电网的可能性。 “如今，能量回收是所有主要公共事 业单位的战略方向，而水务公司实现 能 源 平 衡 的 目 标 更 是 触 手 可 及 。经 过多年的能源优化，那些最高效的废 水处理厂可以产出超过自身能耗中 50%的 能 源 。” Lars Schrder CEO, 奥胡斯水务 6 污水处理厂实现 153%的能源自给自足， 奥胡斯，丹麦 过去的五年中，奥胡斯水务对能源节约与能源产出投入了巨大 的 精 力 。在 Marselisborg污 水 处 理 厂， 该 公 司 采 用 了 节 能 技 术 ， 其中包括先进的监测控制和数据采集（ SCADA） 系 统 、新 的 涡 轮压缩机、基于厌氧氨氧化工艺的污泥脱水液处理，以及优化 的微泡曝气系统等。如此一来，每年可以节省能源消耗约 1千兆 瓦时，相当于总节省 25%。同时，通过采用新的高能效沼气引擎 （ CHP）提高了能源产出，因而每年可以增加电能产出大约 1千 兆瓦时。此外，还安装了新的换热器，旨在将每年约 2千兆瓦时 的多余热能出售给当地的供暖网络。 2015年， Marselisborg污 水处理厂总的能源产出是 9,628兆瓦时 /年，能 源 消 耗 是 6,311 兆瓦时 /年，相 当 于 153%的净能源产出。多数已装配技术的回 报期都少于 5年。 (友情提供：奥胡斯水务 ) 7 两座新高温厌氧降解池的建设 哥本哈根，丹麦 从 2013年至 2018年，废 水 事 务 公 司 BIOFOS把丹麦最大的城市 废水处理厂 Lynetten的降解池的容量增加至 30,000立方米。 在 项 目 实 施 期 间， BIOFOS公司将建设两个容量均为 6,000立方 米的降解池。该项目目标是确保更灵活更优化的操作。根据 未来情况预测， Lynetten将会接收数量更大的污泥，因此需要 提升容量来满足这一增长的需求。通过增加容量， Lynetten将 能 够 产 出 更 多 的 沼 气，输 出 到 哥 本 哈 根 的 城 市 供 气 网 络，从 而 减少传统产气方法产生的二氧化碳排放。 BIOFOS就 设 计 、投 标 的准备及施工阶段的监督与 Rambll和及 EnviDan两家咨询公 司进行协作。在设计阶段，项目组将施工阶段与日常操作期间 的重点落在低运营成本、高品质、低维护成本，以及健康和安 全等关键方面。 (友情提供: Rambll, EnviDan, BIOFOS) 8 实现能源自给自足，埃斯比约，丹麦 埃斯比约是丹麦的第五大城市和重要的港口城市。近年来， 该市的一家废水处理厂经过优化与扩建，水流容量达到了 64,000 立方米 /小时，污泥相关容量达到了 160,000的人口当 量，从而导致能源消耗的大幅度增长，但是，在投资建造污泥 降解池并利用降解过程产生的沼气进行发电后，该厂如今在能 源方面已经实现了自给自足。 (友情提供: NIRAS) 废水价值的最大化，欧登塞，丹麦 在许多国家，供水与废水处理服务被视为由政府买单的公共事 务。然而，在丹麦及其他欧盟成员国， 污染者买单 原则对生活 用水与工业用水均适用，即收集和处理废水的成本必定会包含 到水价之中。收集和处理废水的成本通常是采集和供应水源成 本的两倍，这就意味着高成本效率的解决方案必须确保水源使 用者和污染者均能承担废水处理的成本。 丹麦欧登塞最大的废水处理厂 容量为 385， 000人口当量 （ PE） 通 过 优 化 现 有 的 基 础 设 施，其 电 能 的 自 给 能 量 已 经 达 到 110%。通过与一些咨询公司的合作，已经发现了更大的优 化潜能，将加强营养物质的重复利用并最大化沼气产出，从而 获取更多的热能与电能。 (友情提供: VCS丹麦 ) 9 将废水视为资源是一种相对新颖的观 点 。不 过 ， 如 今 人 们 已 经 广 泛 地 认 识 到 废水中的有机成分可作为生产能源的 资源，并且废水中的营养成分 尤其是 磷 可用于肥料生产。经过处理的废水 最后也能够得以净化到一定的高标准， 用 以 满 足 如 冲 厕 、洗 衣 或 灌 溉 庄 稼 等 用 途。 利用有机成分 如以上章节所述，废水中的有机物质可 以分离出来并用于生产沼气。这已经暂 时成为较大型废水处理厂的标准流程， 并且新的水处理技术与用于热电联产的 更高效设备也拓宽了这一前景。如果引 入新的养分去除的低碳工艺，有机成分 可以存储起来作为能源用于沼气生产。 对于碳的优化使用，丹麦拥有大量的经 验，并且如今也正在逐步掌握回收养分 的技术诀窍。 回收废水污泥中的磷 对于农业产业，磷是具有巨大价值的稀 缺资源。累积于废水污泥与内部旁流中 的磷如果处理得当，就可能实现纯化肥 料的产出控制。回收磷酸盐用作肥料激 活了污泥处理的众多可能性，并且避免 颇具价值的磷最终化为灰烬等低质量形 式，或与废水中的重金属和微污染物形 成混合物。在丹麦，磷产品鸟粪石已被 认定为一种肥料产品。奥胡斯一家全规 模的处理厂致力于将磷的回收利用从大 约 25%增加到 50%，于 此 同 时，奥 胡 斯 地区的其他两家污水处理厂也在当地规 划建设类似的设施。这些处理厂完工之 后，整个集水区的磷回收总量有望增加 到大约 165公吨磷 /年，或 大 约 3.6公吨鸟 粪石肥料 /天。 相比污水污泥，使用鸟粪石肥料的好处 相比在农地里施用污水污泥，将鸟粪石 回收为纯矿物磷肥料的解决方案拥有众 多优势： 环境效益：重金属残留方面，鸟粪石 显 然 比 污 水 污 泥 更 清 洁 。典 型 的 问 题 金 属 ， 如 铅 、镉 、镍 、铬 、铜 ， 以 及 锌 等 含 量 相较磷含量低了 20-100倍。 降低地下水污染的风险：废水中的磷 可用于农业生产，不会有积留在环境中 的重金属与其他有害物质污染土壤与地 下水的风险，这样就使得今后在同一地 区进行地下水开采成为可能。 使用与储存方面的更大灵活性：作为 肥料，鸟粪石具有高得多的灵活性，因为 它属于浓缩产品，为固体形式，因此能够 储存更长的时间。 经 济 效 益：鸟 粪 石 的 售 价 高（最 高 335欧元 /公 吨） 随时可用作肥料：无需进一步处理， 因为该材料随时可用。同时，如果需要改 善土壤的含钾或氮水平，则可以与其他 矿物肥料混合使用。 更 适 合 用 作 肥 料：废 水 处 理 厂 已 经 对 污泥中的磷进行了回收，因此其中的磷 含量相对氮含量就更低。这样就使其更 加 适 合 用 于 肥 料 。如 果 P:N 的 值 太 高，要 进行弥补就必须加入氨。 低溶解度：鸟粪石的溶解度低，适合 用作持久性肥料，其中的磷会根据植物 的需要缓慢释放。这就是其在化肥扩散 方面的优点，不会有污染地下水和地表 水的风险。 更 低 的 成 本：经 处 理 厂 进 行 过 磷 回 收 处理的污泥含磷量低，可以用作生物燃 料，从而避免让磷化为灰烬而白白损失。 要从灰烬中重新回收磷，相比从废水中 分离出鸟粪石，其成本将高出 5-10倍。 在废水的磷回收方面，基于磷回收的鸟 粪 石 分 离 技 术 已 经 达 到 先 进 水 平 。但 是 ， 这项技术仍在发展之中，丹麦的水务机 构与公司正在努力发展甚至更加高效的 工艺方案。 2. 从废水中回收资源 废水处理厂作为资源回收设施 历来，人们都将废水视为累赘。越来越严格的废水排放标准也会增加处理成本。利用废水中的资源是降低处理成本的 重要一步。 10 废水用于灌溉，马耳他 在丹麦废水处理专家的协助下，位于地中海的马其他共和国已 经应用了一套新的废水基础设施。其目的是将污水重复利用于 灌溉和工业目的。如今，经过处理的废水在马其他已经被视为 一种有用的资源，并且他们的灌溉系统可以确保农业生产在干 旱期间可以获得显著增长。该项目包括对容量大约为 17,000立 方米 /天的废水处理厂进行升级，以及两个用于处理大部分城 镇污水及这个国家的马其他岛与戈佐岛上居民区排放污水的新 处理厂的建设。每个处理厂的容量均为 45,000人 口 当 量（ PE） ，且 大 约 50%的污水会被重复利用于灌溉与二级工业用水。 (友情提供: COWI 股份公司 ) 从废水中回收磷，海宁与奥胡斯，丹麦 2015年，海 宁 水 务 有 限 公 司（ Herning Water Ltd.）开 设了丹 麦 最大的磷回收处理厂，从废水处理厂的集水旁流中回收磷。多年 来，污水处理厂的污泥和废水管道都遭遇了鸟粪石结垢问题， 导致污泥排放和沼气生产过程中出现了排水问题。除了解决该 问题，海宁水务公司还想进一步开发潜能，回收鸟粪石并将其 转化为农用肥料。因此设计出了一个基于鸟粪石沉淀控制的解 决方案，并根据奥胡斯水务之前在其 Aaby污水处理厂进行的 测试结果，建造了一个全面回收磷化合物粪石的处理厂。两个 处理厂都通过沉淀法将鸟粪石转化为 随时可用的肥料 ，然 后 出 售给肥料公司。海宁与奥胡斯处理厂生产的鸟粪石都已经被正 式认定为商业肥料产品，商标名称为 PhosphorCare 。处 理 厂 节省的运营成本以及粪石销售的预期收入有望在 7年内带来回 报。 (友情提供: 海宁水务 , 奥胡斯水务 , Stjernholm, 格兰富 , Norconsult, 苏 伊 士， SEGES) 未来的资源回收，比隆，丹麦 Billund BioRefinery(BBR)是 一 家 废 水 回 收 处 理 厂， 对 废 物 与 废 水进行综合处理。 BBR产出清洁的水与能源用于供应当地的公 共供暖与供电网络，同时还生产出有机肥料供应周边的农业地 区。废水集水区域由相互连接和独立的污水管道系统组成，废 弃物包括经过分类的家庭有机垃圾与当地的工业垃圾。污水处 理厂的生产线通过生物流程及先进的在线控制进行优化后，能 够将能源消耗降到最低。对垃圾和污泥的处理包括、粉碎、分 离、消毒、通过居间热 E xely sTM水解的双共消化、残渣脱水， 以及通过厌氧氨氧化菌工艺脱氨。所有工艺都会采用先进的在 线控制系统 STARTM进 行 优 化 。外 排 养 分 （ N,P,COD）降 到 了丹 麦法律规定水平的四分之一，并且处理厂产出的富余能源为其 自身能耗的 200%。总的来说，新技术的实施预计会在 9年内带 来回报。该项目已经获得了丹麦生态创新计划与丹麦供水行业 基 金 会（ VTUF）的 资 金 支 持。 (友情提供: 比隆水务股份公司， Krger股份公司 ) 11 进行了收集但未达标 据估计，全球范围内所产生的所有生活 废水与工业废水仅有五分之一得到了充 分 的 收 集 与 处 理 。在 欧 洲 ， 产 生 的 废 水 大约有 70-80%进行了收集和二次处 理 。但 是 ， 由 于 处 理 能 力 不 足 、运 营 及 基 础设施设计问题，排放的废水仍然只有 50-60%符合质量标准要求。 监管促进发展 长期以来，环境都是丹麦的重点关注领 域，并且一些最老的废水处理设施是在 100多 年 前 建 设 的，如 今 95%的废水都 经过了处理。首批采取重大措施将城市 废水排放对水生环境的不利影响降到最 低的国家就包括丹麦。具体方式就是应 用新技术，不仅是清除城市污染而且还 要使经过处理的城市污水达到一定的标 准 。这 样 一 来 就 提 升 了 丹 麦 城 市 的 宜 居 性，同时也使周边区域更具吸引力。 在地理条件上，丹麦面临着缺乏用于排 放城市污染物的重大水体。因此，环境因 素 长 期 以 来 都 是 重 中 之 重，并 且 促 使 了 自 1980年代开始实施的严厉监管。在 1990 年代期间，丹麦针对敏感水域实施的标 准又进一步加强了。丹麦通过的许多立 法几乎都被欧盟全文采用，如今丹麦也 遵循着欧盟水框架指令。但是，丹麦的法 规在许多方面都比欧盟的一般要求更加 严厉。从一开始，立法要求与标准都是以 受体的具体评估为基础的，旨在确保周 边水体水质的大幅度改善。 污染者买单原则 丹麦还推行了排放税来补充监管框架， 这意味着污染者（在本白皮书中指废水 处理设施）必须为其排放的每一千克排 放物质缴税，而排放物质的三大关键参 数 是 有 机 物 质（ BOD）、总 的 磷 含 量 （ P） 以 及 氮 含 量（ N）。这 为 丹 麦 的 供 水 行 业 造就了一个非常具有创新和进步意义的 优化策略。 运营情况高于排放要求 如今，丹麦各种规模的处理厂基本都运 营 得 很 好 且 符 合 排 放 要 求，因 为 这 样 的 运营状况无论对水务公司还是对环境都 能带来经济效益。这表明监管能够有效 促进创新与卓越。 回溯到 1980年代和 1990年 代 早 期，丹 麦方案推动整个国家进行了生物污水处 理厂的建设 哪怕是一些非常小型的处 理厂。从那以后，这些处理厂不断地优化 和扩建。最终大幅改善了水生环境，水质 的改善使得三文鱼得以在河流和小溪中 繁殖 甚至是在人口非常稠密的地区， 这样的情况非常多。同时丹麦水体的休 闲价值也提高了，如今许多城市的内港都 可供游泳。 3. 出水排放规范 作为创新驱动力 采用最高标准处理废水 以保护人类与生态环境 许多国家几十年来都未对废水排放进行控制，导致其内陆与沿海水域都出现了严重的环境恶化。针对处理效率与污 水质量方面的更严格的监管标准是扭转这一趋势的重要工具。 “丹麦与其所面临的环境挑战斗争 了几十年后，已经建立起了一个强大 的监管框架，致力于将废水排放的影 响降到最低程度。为我们自己所面 对的挑战积极寻找解决方案使得我 们成为了废水处理领域领先的国家 之一，同时构建了一套很高的排放标 准，丹麦城市及其周边环境因此拥有 更好的水质与更佳的宜居性。” Anders Bkgaard, CEO, VCS丹麦 12 迈向气候中立型的废水处理，欧登塞与奥胡斯，丹麦 过去的十年，降低废水处理成本及其对气候的影响的呼声很 高，主要的实现方式是节省能源，以及通过厌氧消化增加能源 产出。从气候方面来说，也涉及对降低温室气体排放的关注， 包括将废水处理产生的 N2O排放降到最低，因为 N2O排放对 气候的影响在废水处理产生的所有气候影响中占 20-50%。因 此， Ejby Mlle与 Marselisborg的两个污水处理厂都应用了独 特的 N2O感应技术。传感器可以在线检测废水处理过程中的 N2O浓 度，同 时 N2O排放量可以通过经验证的排放模型实时计 算 。此 外，降 低 N2O排放的在线控制策略已经开发出来了，并且 也在治理行动中得到了实际验证。由于不平衡的能源节约及增 长的能源产出可能导致 N2O排 放 的 增 加，所 以 实 际 上 可 导 致 对 气候的净负面影响。这项新的技术使得废水处理厂能够从能源 平衡升级为 气候中立 。丹麦其他的一些污水处理厂也推行了 这样的解决方案。 (友情提供: Unisense Environment, DHI, VCS丹麦 , VTUF和丹麦生态创新计划财政支持下的奥胡斯水务 ) 13 采用 SorbiCell追踪污染源头，维堡，丹麦 一种新的环境取样专利方法 SorbiCell可以高效地监测水质并 能够追踪废水中有害化学物质的源头，其中有害化学物质包括 烃类、氯化溶剂、杀虫剂以及重金属。维堡能源公司（ Viborg Energy）面临的挑战是有毒化学物质威胁着他们废水处理厂的 生物流程。此外，累积在污水污泥中的有毒化学物质使得处理 厂无法对废物进行循环利用，也增加了处理成本。传统的取样 方法采用的是单点适时取样，或者采用成本高昂且耗费电能的 取 样 站 ，在 偏 远 地 区 很 难 推 行 。采 用 SorbiCell法的解决方案能 够对下水道和排水系统进行 1-2周的连续监测，从而获得这段 时间内的平均排放浓度。该方法能够帮助维堡能源公司及丹麦 的其他许多单位追踪金属或有机污染物等的源头，并降低污泥 处理成本。 (友情提供: Sorbisense股份公司 ) 14 理解工程系统中的微生物群落对于流程优化至关重要， 奥尔堡与奥胡斯，丹麦 奥尔堡大学建立了 MIDAS数据库，提供有关丹麦污水处理厂活 性污泥中的主要生物的功能与分布的信息。每年有 50个污水处 理厂采用先进的 DNA测序技术对微生物群落的构成情况进行 研究。获得的数据用于监督和优化处理厂的运营，因为微生物 群落构成情况的变化通常能够反应处理厂的处理效果。由于 丝状细菌的过度繁茂，奥尔堡西部（ Aalborg West）污 水 处 理 厂长期面临污泥沉淀问题的困扰。根据微生物群落构成数据， 将引起问题的细菌确定为 Microthrix和之前未知的属于绿弯 菌门类的 C10_SB1A丝状细菌。另外，控制措施已被成功开发， 目前正在该处理厂中推行，同时也将在奥胡斯水务（ Aarhus Water）的其他处理厂进行测试。将来，采用快速且成本低廉的 16SrRNA基因测序法将能够对微生物种群进行在线分析，然后 将得到一份活性污泥中所有重要细菌的清单用于流程控制。 (友情提供: 微生物群落中心 奥尔堡大学 , 奥 尔 堡 水 道 股 份 公 司，奥 胡 斯 水 务 ) 15 建设高成本效益的基础设施 在一些地区，污水收集网络与处理设施 的覆盖率几乎已经达到了 100%，但 是 仍 有其他许多地区，对污水收集网络的进 一步扩建以及对处理厂的新建或现有处 理厂的改造升级有着巨大的需求。确保 一个地区的废水基础设施设计的成本效 益达到最高是一个巨大的挑战。 对于人口稠密地区，最优的结构方案大 体上似乎就是采用集中化的大型处理设 施，因 为 要 满 足 不 断 增 加 的 能 源 自 给 与 资源回收需求就需要有更大型的处理装 置。对于农村或半农村地区，最具成本效 益的结构方案应该是应用较小的本地处 理厂与低技术含量解决方案实现分散化 处理。但是这种通用的模式正受到多方 面的挑战。随着城市的快速发展，尤其 是发展中国家的城市，可能需要集群式 的方案来维持污水收集网络的可控性。 此 外，水 资 源 的 稀 缺 也 迫 使 我 们 更 频 繁 地重复利用当地的废水资源。集约化处 理装置或各种膜技术等新工艺在家庭、 建筑物和工业区的应用正在快速地获得 竞争优势。 在 丹 麦 与 其 他 国 家，集 中 化 的 废 水 处 理（ 就是将小城镇和村庄的废水泵送至最近 的 大 城 镇）在 过 去 的 5-10年里已经变得 非常普遍了。推动废水处理发展的主要 因素是对高成本效益解决方案越来越高 的需求，这些方案着力于降低运营成本， 特别是劳动力与维护方面的成本。 先进的处理方案 丹麦的集中处理厂最初仅采用简单的生 物 处 理 来 分 解 废 水 中 的 有 机 成 分 。虽 然 生 物 处 理 经 过 发 展 和 优 化 后，能 够 基 本 完 全 分 解 有 机 物 质，但 是 最 终 产 品 与 其 他污染物仍然给接收水体造成了严重的 环境恶化。这就促成了新的三级处理技 术的开发，通过生物或化学方法去除废 水中的氮和磷等物质。 最新开发的技术包括能源效率非常高的 废水处理，并且更多的处理厂实际上正 在成为电能与热能的净产出者。此外，还 有一些污水处理厂的设计旨在回收磷。 目前，从废水中回收能源、磷及其他有价 值资源的解决方案仅适合较大型的集中 化废水处理厂采用。对于较小的处理厂， 这样的工艺就太耗费成本也太复杂。 4. 集中化污水处理 通过集中化确保更具效果和成本效益的污水处理 更加严格的环保立法与公众对正确处理废水的重要性的认识，促使许多地区实施了集中化且更加高效的污水处理。 废水处理集中化的其他促进因素包括，各水务部门之间的合并形成更壮大的水务公用事业，以及对高效处理和资源 回收的需求的增长。 废水处理基础设施的结构分析，奥胡斯，丹麦 为了开发出最具成本效益的废水处理基础设施，丹麦的第二大 城市奥胡斯对当前的处理系统进行了深入分析。最初，废水处 理是在 17个小型和大型处理厂进行的，但分析表明将来如果采 用更加集中化的处理设施（只需在两个大型处理厂进行废水处 理），在经济方面与环境方面都会有更多益处。如今，新的处理 设施正逐步投入使用，首要重点是逐步淘汰较小型的处理厂， 因为这些处理厂的运营成本相对较高，并且也不具备回收废水 资源的财务能力。 (友情提供: 奥胡斯水务， COWI股份公司 ) “目前集中化处理更高效，同时也更 易于推行从废水中回收能源、磷与其 他有价值资源的解决方案。但对于较 小的处理厂，这样做就太耗费成本也 太复杂。 null Ole Godsk Dalgaard, 项目总监 , 水资源与环境 , COWI股份公司 16 降低集中化废水处理的能源成本，圣彼得堡，俄罗斯 集中化处理需要将废水运送一定的距离。对于许多地方，这就 要涉及到泵送系统的高额成本。圣彼得堡拥有五百万人口，是 俄罗斯的第二大城市。该市的一个主要废水处理厂的废水流入 量是 150万 立 方 米 天 。该 处 理 厂 建 于 1970年 代，能 源 成 本 非 常高，其中部分原因在于当流量超过泵送系统的容量 3,500立 方米 /小时，现有泵送系统就得超负荷运行。虽然处理厂还可以 运行，但是维护与能源成本很高。为解决这个问题，处理厂于 1998年对回流污泥泵送站进行了改造，同时还安装了四个新 的 格 兰 富 水 泵，随 后 的 2000年 又 安 装 了 八 个 水 泵 。所 有 的 泵 都 是 65千瓦的高负荷排污泵，自由通量为 125x163毫 米 。在 对 一 个污泥泵送站进行改造后，能源成本与维护成本都显著降低 了，以至于处理厂的技术人员还以为是电表出了问题。 (友情提供: 格兰富 ) 新型集中化污水处理厂的建设，雷泽克内，拉脱维亚 周密的国际化战略已将丹麦的技术专长推向了世界，如今丹麦 的承包商与工程公司大都在国外开展经营活动。比如拉脱维亚 的雷泽克内，在这里丹麦的承包商 Per Aarsleff 设计并建设了 一座全自动化的新型废水处理厂。该项目的目的是改善波罗的 海的水质，因为该地区将废水排入最终汇入波罗的海的道加瓦 河中。该合同包括所有土建工程、机械工程、电气工程 /监测控 制 和 数 据 采 集（ SCADA）工 程 ，以 及 项 目 试 运 行 、人 员 培 训 与 所 有设备的测试。该处理厂的容量为 52,300人 口 当 量，采 用 自 动 运 营 方 式，通 过 SCADA系统进行控制。该项目其中一部分为预 处理段，配有机械设备和充入空气的截沙池，还有用于脱氮脱 磷生物处理的水池，以及用于污泥和固体沉淀的 SS水 池 。污 泥 脱水采用离心分离机的方式进行。经处理后污水质量达到欧 盟指令 91/271/EEC 标准。 (友情提供: Per Aarsleff) 17 分散化的废水处理 通常用来描述未排放 至城市污水处理厂所进行的废水处理， 也就是就地和 /或在集群系统中进行的 生活废水与商业废水的处理与处置。分 散化废水处理的规模差别非常大，有特 大 城 市 中 的 集 群 式 处 理，也 有 农 村 地 区 分散的个体家庭式处理。 加强农村地区的处理 分散化处理解决方案主要应用于农村地 区或其他未连接到城市污水排水系统中 的区域，如大学校园、工业园或度假区 等 。自 2004年以来，丹麦废水处理策略 加强了对农村村庄及农村地区分散住户 的 关 注 。地 下 蓄 水 层 或 地 表 水 是 重 要 的 饮用水来源且极易受到营养物污染的影 响，对这两类水源进行保护的必要性，促 进了一系列分散化处理的新解决方案的 发展。这些方案中的高科技技术就是那 些针对个体家庭或小村庄的预制型迷你 处理装置。它们通常就是基于生物过程 的紧凑型净化系统，一般安装在水池与 反应器中，为防止臭味扩散，这些水池与 反应器都是密闭的。另外就是那些技术 含量低的生物固沙与砾石滤池，用于将 处 理 后 的 废 水 排 入 到 地 表 水 中，或 用 于 过滤经过处理的废水然后排入土壤。 重复利用当地水资源 对供水进行规划并将废水视为资源 ,可能 会让昂贵投资的回报来得更晚，但当水 资源短缺时则会让我们能够从容应对。 如今采用先进的氧化工艺（ AOP）和 各 种 膜技术处理废水，处理后的废水是可能 达到饮用水标准的。不过，经过处理的 废水通常用于对水质要求不那么高的用 途，比如清洗街道，以及浇灌公园与农 田。对于人造湿地或苇丛河滩等农业方 面的应用，可采用低技术含量的处理工 艺或进行部分处理，还有如灌溉不上餐 桌的杂粮或乔木作物等用途，要求也同 样如此。 城市中的分散化与集中化处理 由于不断扩张的城市需容纳越来越多的 人口，所以就会面临许多污水管道系统 规模扩张到难以控制或需要高昂的污 水泵送成本的风险。许多现有的废水处 理 厂 已 经 接 近 其 饱 和 容 量 了 。市 区 的 快 速扩张使得分散化的解决方案更具吸引 力，因为其可以将污水排放网络维持在 一个可控的规模，同时也考虑到了重力 排水地势，并且不会受到越来越高的废 水泵送成本的影响。作为逐步升级供水 系 统 的 一 种 方 法，集 群 式 方 案 对 一 些 地 区具有吸引力，比如市中心与周边棚户区 或卫星城市之间的服务水平有很大差别 的城市。 尽管分散化解决方案拥有诸多优点，但 也得认识到一个重要问题，那就是处理 池散发臭味的风险，以及处理污泥需要 大量的运输，位于城市内的废水处理厂 可能难以管理。另外，越来越高的土地价 格也通常使得在城市外围新建处理厂的 方案在财政上更具吸引力，但如果废水 处 理 厂 的 可 用 空 间 受 到 限 制，为 维 持 城 市化进程，分散化的处理厂就会成为更 有吸引力的解决方案。展望未来，预计将 会出现无数融合了集中化与分散化概念 的解决方案，至于何种融合方案最好，就 要 根 据 具 体 的 调 研 成 果 来 决 定 了。 5. 分散化污水处理解决方案 维护地区水资源的同时保护环境 通过集中化的处理可实现许多规模经济，但是对于未与中央污水排水系统连接的地区，分散化的解决方案通常更具 吸引力。由于水资源短缺的问题越来越严重，就地处理废水能够有助于维护当地水资源。 18 豪华酒店的分散化解决方案， 蒙巴萨，肯尼亚 在东非，对高质量的分散化废水处理的要求越来越高。新鲜水 源供应匮乏，因此重复利用经过处理的废水可以增加可用的水 资 源 。蒙 巴 萨 的 豪 华 酒 店 English Point 安装的废水处理系统 就是