城镇生活污水生态能处理新技术

   我国城镇污水处理目前普遍陷入升级指标严格、改造时间紧迫、改造资金匮乏、管网建设滞后等困境时，增加投资、提高污水处理收费价格是权宜之计，科技创新才是其根本出路。由无锡市禾木源环保科技有限公司自主研发的城镇生活污水生态能处理新技术系统（以下简称ARES系统），以其改造投资少、施工周期短、运营成本低、应用效果好等明显的性价比优势，异军突起，创造出了与各类传统工艺层次不同的技术经济差异，破解城镇污水处理过程中的水质提升、中水回用、污泥处置、投资回报、资源回收、综合治理等众多难题，对城镇生活污水处理具有重大现实意义和深远历史意义。

一、以技术创新破解各类传统工艺的提升瓶颈

1、比较分析。目前我国城市污水处理技术基本可分为活性污泥法和生物膜法两类，都具有一定的应用功能和实用价值，但在水质升级、中水回用、污泥无害化处理和消除厂区臭味新的要求下，传统工艺都需要延长原有工艺路线和附加新工艺补充加以满足，一路做加法导致众多难解问题的出现，如增加改造投资、土建扩容、装备耗材、运营成本等，其投资回报周期也将延长；而ARES系统一路做减法，减投资、容积、装备、耗材、成本、周期等，全面达到国家在新形势下高标准的指标要求，破解数项传统工艺在标准提升、水质提高和杜绝次生污染过程中难以逾越的技术瓶颈。

2、应用效果。ARES系统经过日处理20万吨应用工程两年多成功运行案例验证，能够实现城镇生活污水厂的中水无毒、污泥无害和厂区无味，达到优于国标一级A排放、中水有经济价值规模回用和污泥不需要再做无害化处理；应用工程企业改变数次改造不达标的尴尬局面，于2013年度荣获业界全国十佳企业称号。

3、技术指标：COD＜30、BOD＜6、氨氮＜0.5、总磷＜0.3、总氮＜8，其中氨氮＜0.5达到地表二类水标准，除总氮略高于地表四类水外，各项指标均达到地表四类水指标要求，全面满足国务院2013（36号）文件消除劣五类水体排放、中水回用20%以上和污泥无害化处理70%左右的指标要求。

4、基本原理。ARES系统机理上模仿自然界的微生态平衡原理，利用生物能量，构造了一个能量转化和生物链循环体系，通过地球分解者的微生物食物链搭技术，让有机污染物向无机物转态，让污水中高能的物质逐步实现能量被卸载，从而达成低能化的稳定状态，由此实现生态系统的回归；ARES系统运用物理和生物等复合工艺多重交叉技术，在环境工学及流体力学的合理组合之下，让绝对好氧生物、绝对厌氧生物、兼氧生物、有条件好氧、厌氧微生物共存，同时完成硝化、反硝化、降磷、脱硫等复杂工艺过程，完成对水(污水)、泥(有机物)、气(臭味)、挥发性有机物、蜕化微生物、多种类毒素的同时分解，将有机（化合物）污染源彻底消解。

5、核心技术。ARES系统的三项核心技术为光化复合材料、生物担体和生物酶制剂；其产品形态为由光化复合材料、生物担体和不锈钢保护层构成光化处理器，安装于光化池（相当于氧化沟工艺日处理规模3%的容积，SBR、CASS和A2O工艺均不需要光化池，直接安装原工艺池内），按污水厂日处理规模原则配置；生物酶制剂为通过长周期发酵获取的多种生物催化剂，原则按不同水质和工艺的配方进行年度投放；在ARES系统作用下，在生活污水污泥中培养出中间微生物大量吞噬污水中的污泥，进而达到提高污水厂中水水质，消减污泥有机质，消除厂区臭味的功效；ARES系统申报多项国家发明专利，得到多位中国工程院院士和国家节能中心专家组的好评，日处理20万吨应用工程已通过科技成果鉴定。

6、工艺流程。ARES系统在不改变污水处理厂各类原工艺的前题下，利用各污水厂后端活性弱化并拟排放的剩余污泥，将其回抽到做为旁路设计光化池内（仅限于氧化沟工艺）和原有工艺池内，在池内创新技术系统的综合作用下，賦予剩余污泥新能量和强化后活性，再按不同比例回送各工艺段，进而达到使原处理系统整体性高效和稳定运行的应用效果。

二、以技术创新破解城镇污水处理的众多难题

1、消减氨氮。氨氮是污水处理厂产生中水带毒、污泥有害和厂区臭味的根源和处理难点；ARES运用高科技生物手段，在不投放任何化学添加剂的前提下，将氨氮大幅度降到0.5毫克升，已经达到地表二类水排放水准，其结果令人瞩目，创业内先河。

2、减除污泥。污泥中毒素累积比重超过污水总毒素50%以上，对环境短期、长期风险都有巨大的影响；ARES可以使生活污水处理厂污泥消减50%不出池，且同步使污泥有机质减少90%以上，已无需再做深度处理，进而节省大量污泥的治理投资和运行成本。

3、中水回用。中水回用是水资源生态循环最为重要的基础，也是业内的追求和发展方向；ARES生活污水的中水回用率可达90%以上，满足一般性工业、城市绿化和农业用水的规模回用的广泛需求，也将为污水处理企业创造效益倍增的基本条件。

4、消除臭味。传统工艺污水处理程度不同都有季节性臭味产生，厂区人员和周边百姓苦不堪言，群发事件频发，国家至今也没有行业标准要求处置；ARES系统同步消除厂区臭味污染，为周边民众排忧解难，也为区域环境治理出了一方清洁的空间。

5、缩短周期。传统工艺的升级改造由于征地土建和装备安装等因素影响，施工周期一般都需要9个月甚至更长的时间；ARES系统除三北地区冬季外仅需要3个月时间；公司规划区域菌剂中心建立后，施工周期有望进一步缩短到10-15天（氧化沟工艺因需要建设光化池除外）；ARES系统还能够做到不停水施工。

6、综合治理。污水处理行业历史上形成的重水轻泥、费用倒挂、单项治理、守法比违法成本高、次生污染普遍等问题，影响环境生态安全和民生基本保障；ARES系统使用有别于传统工艺化学制剂的纯天然材料，不仅是技术上的创新成果，其综合治理的多重功效更是在应用效果上取得的突破性的变革和颠覆性的革命。

三、以技术创新破解污水处理投资回报的屏障

1、节省投资。传统工艺实施高标准的改造工程，需要水质升级、深度处理和污泥无害化处理三项工程，按设计处理量吨水投资2500元左右（以下均为人民币），改造投资较大；而ARES系统仅需要吨水投资800元，仅相当于传统工艺的32%。

2、减少容积。传统工艺实施高标准的改造工程，需要征地扩建和较长施工周期，在相当地区几乎无法实现；而ARES系统由于高效能，其平均水力时间仅为6-8小时，能够节省各类工艺20-30%容积，不仅不需要征地扩建，节省面积还可以为扩容创造条件。

3、降低成本。ARES系统降低了电耗、耗材、人工费用和污泥深度处理的各项处置费用，能够降低直接运营成本20-30%左右（SBR和CASS工艺降低20%左右），不仅为减轻民众负担，不增加水费支出创造条件，也为企业运营收益奠定了一定的基础。

4、中水回用。90%以上高标准、稳定持续的达标中水回用可广泛应用于一般性工业冷却循环的规模回用，犹如以往通信行业的双向收费，不仅可以为污水处理企业倍增经济效益创造条件，也将为企业争取政府鼓励中水回用的政策性补贴创造条件。

5、互通兼容。传统工艺基于其工艺技术的特点和差异，兼容和融合不易；而ARES系统具有明显地通用和包容性，与现行各类工艺技术均具有互通共容、互助增效的特性，既不影响原有工艺基本布局和前期投入，其旁路设计也提高了应用的安全程度。

6、提高回报。ARES系统含中水回用收益的改造工程，其改造项目投资回报期仅为三年左右；年度投资30%以上的回报，远高于社会平均投资回报水准，将打造出崭新的投资价值洼地，吸引社会资本为逐利进入污水治理行业，为行业技改升级改善投资环境。

四、以技术创新破解污水资源化回用历史命题

1、中国缺水。水是人类的生存底线，是经济发展和社会进步的生命线，也是实现可持续发展的重要物质基础；目前我国水资源问题十分严峻，全国人均拥有量是全球平均水平的四分之一，世界排名110位，是全球水资源最贫乏国家之一；全国50%的城市缺水，25%严重缺水，水荒制约经济和社会发展；国内四大流域整体污染已成常态，7大水系的26%和9大湖泊的78%均为连农业用水都不行的五类和劣五类水质，70%的水污染是城镇污水造成的，中国的水污染不是天灾而是人祸；中国水环境承载能力已经成为国家发展的重大课题。

2、资源命题。水利部部长陈雷表示，中国水资源需要多种措施开源，特别是要利用好非常规水资源，污水处理以后的中水回用利用潜力非常大，现在每年城市供水总量是507.9亿立方米，污水处理量331亿立方米，但是中水回用的量只有33亿立方米，仅相当于1/10（如果全部回用相当于城市供水总量的65%）；还有遍及国内相当地区触目惊心的地下水位严重下降，北方一些地区有水皆污、有河皆干，地下水严重超采，甚至枯竭；中水回用已经成为资源再利用、生态循环和国家发展战略的重要资源。

3、资源利用。中国水资源的回收和利用，不是没有进入国家领导层视野和关注，而是长期以来的产业政策偏失、行业标准过低、长期积重难返，解决问题需要顶层设计、系统规划、巨量投资且量力而行，但根本的出路在于科技创新和政策扶植；ARES系统的应用推广就遇到传统观念的影响、行业现行标准的屏障、旧技术体系的排斥、责任风险的担当、利益集团的侵扰、中介环节的脆弱、企业融资困难等系列问题，严重制约技术创新型企业的规模和迅速发展及其为产业升级提供的专业服务，公司渴望得到国家有关部门给予切实、有效的帮助和支持。