给排水专业的发展及未来的水处理技术-胡真虎PPT课件

.,1,给排水专业的发展及未来的水处理技术,胡真虎,合肥工业大学,2015-12-25,.,2,水的自然循环和社会循环,水的自然循环,.,3,水的社会循环,.,4,城市给排水的发展历程,发展经历三个阶段第一阶段20世纪50年代以前主要解决城市水量问题第二阶段20世纪50年代20世纪末开始重视水质问题第三阶段21世纪开始以水质为中心，水作为商品进入市场，出现了水工业,.,5,给排水专业历史沿革概览,.,6,土木工程的专门化方向（给水工程、下水道工程等课程）,历史沿革,5,.,7,1952年起在高等教育的学科专业体系中单独设置了给水排水工程（哈工大、清华、同济）,历史沿革,6,.,8,历史沿革,专业名称变更与专业规范颁布实施,13,2020/5/19,.,9,1987年，在农田水利工程专业基础上成立给水排水工程专业；1988年，正式招收本科生；1996年，市政工程硕士点获批；2011年，市政工程博士点获批；给排水科学与工程专业具有市政工程博士点、市政工程、水力学及河流动力学、建筑与土木工程等硕士学位授权点；2012年，专业名称更名为给排水科学与工程；2013年，通过住房与城乡建设部专业评估；在校本科生约350余人、研究生、留学生80余人。,合肥工业大学给排水科学与工程专业发展,2020/5/19,.,10,未来的水处理技术,.,11,给水排水行业面临的问题,行业面临的问题,水的安全输配技术亟待提高,饮用水安全问题突出,用水效率低,ImmenseVisualAppeal,水环境污染严重,水资源短缺,.,12,发展趋势,。,新工艺新技术,经济高效的水污染控制,非传统水资源利用,污水再生、雨洪储蓄利用、海水淡化,建筑节水、消防安全、节水技术与装置、循环循序和分质利用,提高水质，安全输配，保证安全,2020/5/19,.,13,海绵城市建设,2020/5/19,.,14,城市地下综合管廊,.,15,城市污水中的能源、资源,1,.,16,能耗：0.34度/m3，年耗电超过120亿度，占全国能耗0.4物耗：除磷药剂10万吨，脱水药剂8000吨排碳：0.55kgCO2/m3，年排CO2近2000万吨，=18亿辆汽车总排放量,现有污水处理工艺消耗大量外部能源和资源,.,17,被动污染减负处理污染物去除污染物减排达标水排放,-可持续的积极行动有机碳回收矿物质回收碳能源回收,必须从污水中去除什么,能够从污水中回收什么,能源资源,能耗物耗,以污染物完全矿化为主导,以低能耗、物耗为前提的新工艺、技术、方法、设备,理念转换：污水是重要的可再生、可利用资源,新思路,.,18,产油/电,商品碳源,生物塑料,内部碳源,磷回收,氮回收,硫回收,污水中资源化的技术途径,污水资源化,产甲烷,.,19,1,污水回用,Sewagereuse,地下水补给,非直接注入方式,地表引渗方式,处理过的生活污水放在蓄水塘，经过土壤入渗补助地下含水层，然后地下水再用水井抽出来作所谓的间接饮用，已有五十年以上的历史,美国OrangeCounty,.,20,1,污水回用,Sewagereuse,深度处理-微滤+反渗透+UV+双氧水,美国加州OrangeCounty21世纪污水厂,.,21,1,污水回用,Sewagereuse,海水淡化,新加坡NEWater,海水淡化厂,.,22,1,污水回用,Sewagereuse,绿色屋顶,纽约,.,23,2,磷回收,Phospaq技术,荷兰Olburgen污水厂,Phosphorusrecovery,.,24,3,硫回收,荷兰Paques,Sulphurrecovery,.,25,4,氮回收,Nitrogenrecovery,生物干化技术,生产氮肥耗能是40-50MJ/kgN现有的氮回收技术耗能50-100MJ/kgN,.,26,5,有机物回收,organicrecovery,挥发性脂肪酸,.,27,5,有机物回收,organicrecovery,PHA可以经聚合形成不同的有机物，如可降解的塑料、造纸添加剂、禽畜或养鱼饲料、甚至生物燃油,从有机物中提取PHA可加工为塑料产品,回收PHA的技术可行,但目前成本过高,.,28,能源回收技术,1,协同厌氧,Co-digestion,不仅可以提高污泥厌氧消化效果，而且可以减少碳排放量,奥地利Strass污水厂,德国汉堡污水厂,荷兰Apeldoorn污水厂,德国曼海姆污水厂,已经成为欧洲城市污水处理厂污泥处置的发展趋势,.,29,能源回收技术,3,污泥热水解,污泥厌氧消化预处理,Thermalhydrolysis,提高厌氧消化的产气率提高污泥无害化的程度提高污泥的脱水效果显著降低污泥臭味厌氧消化池的池容减小,优点,Cambi公司的Cambi威立雅公司的ExelysSH+E公司的Lysotherm,主要技术,.,30,能源回收技术,4,气化,Gasification,曼海姆污水处理厂,太阳能电池模组安装在2300m2滤池表面提供约238000kWh的太阳能电力满足全厂1%的电力需求,未来能量平衡计划,.,31,资源回收技术,1,氮回收,Nitrogenrecovery,污水中的能量含量,加州Monterey污水厂,加州Watsonville污水厂,污水经三级处理（没有硝化、除磷）用于农业灌溉,加州Monterey污水厂,污泥用于厌氧发酵，通过热电联产设备回收能源，能补给该污水厂50%的能量消耗,洋蓟,草莓,.,32,资源回收技术,2,磷回收,Phosphorusrecovery,鸟粪石法回收磷的工艺已经成熟,PHOSNIX工艺,AirPrex工艺,Ostara工艺,德国Lingen污水厂,丹麦EjbyMolle污水厂,鸟粪石结垢后易堵塞管道,解决消化池管线的堵塞问题回收污水中的磷提高污泥的脱水效果降低污泥脱水的药剂消耗,.,33,污水处理厂的能耗,.,34,存在时间长传质效率高比表面积大,曝气系统的改进-纳米气泡曝气,解决思路可考虑取部分出水经膜滤后对其充氧，然后再与待处理污水混合，以达到给污水充氧的目的,潜在问题：曝气系统堵塞,充氧效率的提高,精确曝气精准曝气,.,35,污水中有机碳的生物富集技术,存在问题处理效果有限（介于一级和二级处理之间）对溶解性有机物去除效果较差，TCOD：6080%，SCOD：3040%二沉池COD脱附回溶,进水,出水,回流,剩余污泥,再生池,二沉池,吸附池,污泥对有机物的吸附过程,.,36,污水生物脱氮,脱氮方法不断涌现,同时硝化-反硝化,短程硝化-反硝化,厌氧氨氧化,反硝化除磷,.,反硝化脱氮,甲醇反硝化,硝化-亚硝化,污水脱氮是近40年来环境工程界最活跃的研究领域,.,37,Anammox的发现和应用,20世纪80年代末-90年代初，Deflt理工大学Kuenen教授指导的学生Mulder在运行一个三级反应器系统时，观察到第二级流化床反应器中氮“不明去向”的大量消失。他结合1977年奥地利理论化学家Broda的化学热力学预测，在国际上首次发现了anammox（厌氧氨氧化）现象,由Jetten为主进行基础研究，在顶尖刊物上发表大量学术论文,由vanLoosdrecht拓展到工程应用领域,SmeuldersMJ,etal.(2011)Nature478(7369):412-416.KartalB,etal.,(2011)Nature479(7371):127-130.EttwigKF,etal.(2010)Nature464:543-548.PolA,etal.(2007)Nature450:874-878.RaghoebarsingAA,etal.(2006)Nature440:918-921.RisgaardN,etal.(2006)Nature443:93-96.StrousM,etal.,(2006)Nature440:790-794.RaghoebarsingAA,etal.(2005)Nature436:1153-1156.KuypersMMM,etal.(2003)Nature422:608-611.Sinningheetal.(2002)Nature419:708-712.StrousM,etal.(1999Nature400:446-449.,.,38,厌氧氨氧化颗粒污泥,好氧颗粒污泥,厌氧颗粒污泥,借助厌氧、好氧和厌氧氨氧化污泥颗粒化技术的进步，实现主工艺厌氧氨氧化,低温下厌氧氨氧化菌生长慢问题的解决,生长速率慢；温度35时，10-12d低温条件下，硝化菌群生长速率高于亚硝化菌群，难以去除硝化菌群,亚硝化菌,.,39,好氧颗粒污泥技术,目前普遍认定：污泥平均粒径大于0.2mm即为好氧颗粒污泥,Morgenroth+Wilderer,TechnicalUniversityofMunich,德国,彭党聪+Moletta,LaboratoiredeBiotechnologiedelEnvironnement,法国,vanLoosdrecht,DelftUniversityofTechnology,荷兰,郑俊华+刘雨,NanyangTechnologicalUniversity,新加坡,中国科学技术大学环境工程实验室,中国,.,40,与絮体相比，微生物颗粒在比重、粒径大小、沉降速度等方面具有明显优势，并提高了降解污染物的能力,微生物颗粒与絮体的比较,比重,显著增加,大小,增大5-50倍,沉降速度,生物活性,1-2倍,增加10倍,无沉淀池，占地只有传统污水厂的四分之一无需污泥回流，能耗仅是传统工艺的70%MLSS浓度达8,000mg/L,.,41,好氧微生物颗粒处理城市污水示范工程,合肥经开区污水处理厂,合肥朱砖井污水处理厂,荷兰Garmerwolde污水厂,.,42,厌氧高温氧化,生物质厌氧消化系统,Schwaigern生物质厌氧消化系统,瑞典马尔默污水厂污泥中温高固厌氧消化,.,43,1,展望,Outlook,甲烷燃料电池,污水源热泵,太阳能,.,44,污水处理厂的仿真、优化和调控,发展污水处理复杂过程的模拟、仿真、优化、调控技术,展望,Outlook,1,2020/5/19,.,45,怎么过好大学四年,.,46,彷徨？,呐喊？,伤逝？,朝花夕拾？,.,47,有目标，才有动力，追求目标的过程才不会迷茫,.,48,哈佛大学有一个非常著名的关于目标对人生影响的跟踪调查。对象是一群智力、学历、环境等条件都差不多的年轻人，调查结果如下：,.,49,25年后再来看被调查的人有清晰且长远目标的人：25年来几乎都不曾更改过自己的人生目标。他们都朝着同一个方向不懈地努力，现在，他们几乎都成了社会各界的顶尖成功人士，他们当中不乏白手创业者、行业领袖、社会精英。有清晰但短期目标的人：大都生活在社会的中上层。他们的共同特点是，那些短期目标不断被达成，生活状态稳步上升，成为各行各业的不可或缺的专业人士。如医生、律师、工程师、高级主管等。,.,50,有较模糊目标的人：几乎都生活在社会的中下层面，他们能安稳地生活与工作，但都没有什么特别的成绩。无目标的人：几乎都生活在社会的最底层，他们的生活都过得很不如意，常常失业。靠社会救济，并且常常都在抱怨他人，抱怨社会，抱怨世界。,.,51,2008年95%，在全国高校各专业中排名第62010年96.1%，排名42011年94.6%，排名292012年97.5%，排名12013年95.9%，排名第6设置给排水科学与工程本科专业的办学点快速增加，从2006年的112个增加至2012年的155个。,给水排水行业的人才需求,