“Used Water”是新加坡为了改变公众对污水的理解，提升NEWater的社会接受度而衍生，创作的专业词汇，借用这个词语来体现对污水的资源价值和能源价值。IWA(国际水协会)正在全球倡导用Used water 代替wastewater。
“Used Water”包括多种，如生活污水，工业废水等，本文将介绍利用厌氧处理技术处理市政污水，对工业废水进行循环利用，还将介绍可实现节能减排的实时曝气控制技术，以及MBR工艺试验装置。
1、厌氧处理技术
众所周知，厌氧生物工艺相比传统的好氧生物工艺有如下优点，低能耗，产生甲烷，污泥产量小。但是，厌氧处理很少用来处理市政污水，因为市政污水的浓度和温度较低，不符合厌氧生物工艺所需的环境条件。
但是，近年来发展起来的厌氧膜处理工艺(AnMBRs)改变了这个观点，但是，开辟了新的可能性。相比传统的厌氧工艺，AnMBRs可以适应较低的水力停留时间(HRT)和更长的污泥龄(SRT)。
GE水处理技术发展部已经将AnMBR工艺应用在工业污水处理中，他们的第一个工程案例是美国特拉华州的一个啤酒厂，该项目建成于2015年3月。相比工业废水，采用AnMBR技术进行市政污水处理的案例还十分有限。
为了更好的研究AnMBR工艺在热带气候环境下对市政污水的处理效果，GE团队与PUB开展合作研究，在乌鲁班丹污水处理厂进行GE的ZeeWeed®AnMBR技术测试。ZeeWeed®AnMBR技术结合了厌氧流动床生物处理工艺与浸没式膜过滤工艺(图1)。
该实验在两个阶段完成。第一阶段针对AnMBR工艺而设计，设计参数的选取源自厌氧膜性能和出水水质。在这段工艺中主要验证工艺的处理效率，以及AnMBR系统的鲁棒性和长期工况。 “到目前为止，测试结果显示污水中52%的COD都转化为甲烷，由此可以产生甲烷含量高达85%的优质沼气。”科研人员还补充说，他们还将对AnMBR工艺进行优化，在进水流量稳定的条件下，进一步降低工艺的总能耗。
在第二阶段中，AnMBR 与RO进行工艺结合(图2)，以测试该工艺是否可以以更节能的方式使出水达到回用水质的标准。RO系统采用GE的抗污染反渗透膜，并对设计参数进行改良，以降低进水中有机和无机组分对膜产生的负荷冲击，从而保证膜性能的稳定。未来的研究重点将放在RO膜脱氨氮的研发以及在线清洗系统的研发。
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2、工业废水循环利用
PUB一直致力于寻求工业废水治理的新方法，其中一个合作对象是新加坡明电舍，其示范厂设在裕廊污水处理厂内，采用工艺是UASB-CMBR(陶瓷膜生物反应器)，处理工业废水，并进行工业循环利用。
UASB工艺是用厌氧菌降解污水中的有机污染物。在此过程中，可以产生沼气，并利用沼气进行发电。在UASB之后是MBR工艺， MBR工艺采用陶瓷膜，因为陶瓷膜可以承受含化学物和油的重污染水，这都属于极难处理的物质(图1)。将UASB和MBR结合在一起，通过将有机物转化为甲烷，可以产生绿色能源，并且相比传统好氧工艺，其污泥量会大大减少。
该厂在2014年3月开始试运行，处理水量是100万加仑/天。科研人员决定用一年的时间进行试验，来对整体工艺进行优化。
在试验的第一阶段中，处理水量为21LMH。尽管进水的水质因为工业生产的原因，时常发生大规模波动，处理工艺仍然具有较强的抗负荷性，出水始终满足要求的出水环境质量标准。能耗也从初始的1.25KWH/m3降低到1.0 KWH/m3。
自2014年12月起，试验开始进入第二阶段。处理水量增加到25LMH。据悉，试验仍将持续进行，科研人员准备研究如何在维持第一阶段出水水质的前提下，将能耗降低到0.85 KWH/m3。
展望未来，明电舍还计划将处理水量提升到30LMH，同时将能耗进一步降低。“在下一阶段，我们准备将UASB-CMBR和RO将结合，在未来的实际工程应用中，实现工业废水的全部循环利用。”科研人员说。
这意味着如果这项研究成功了，在未来，PUB将彻底实现工业废水处理的零排放。
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3、可实现节能减排的实时曝气控制技术
曝气是膜生物反应器(MBR)的关键。在生物处理过程中，必须进行曝气，曝气是指氧气被引入到污水中以协助微生物作用去除营养物和有机化合物，以及在膜污染时，发挥空气冲洗的作用。而污水处理中曝气的能耗量会占据总能耗的80%。
Tritech工程公司(新加坡)目前在乌鲁班丹污水处理厂进行可降低曝气能耗的MBR工艺实验研究(图1)。
该中试装置由两部分组成，一是Tritech公司的专利“低能耗MBR系统”，二是在线溶解氧监测器和曝气控制系统(DoMacs)。Tritech计划采用“低能耗MBR系统”来控制并减少曝气能耗，该MBR系统采用Tritech公司设计的中空纤维膜，并采用间歇曝气方式和清洗系统。Tritech公司估计，该系统可以降低曝气能耗20%~50%。该实验的目的是探求能耗减少量，并研究间歇曝气对膜清洗效率和减轻膜污染的影响。
除了间歇曝气和膜清洗，Tritech公司希望通过安装DoMacs系统，可以进一步降低曝气能耗。DoMacs系统是一个集成的实时水质监测和曝气控制系统(图2)。该系统通过在曝气过程中进行实时分析和控制，将整体工艺的处理效率发挥至最大限度。溶解氧，化学需氧量，和铵等传感器的关键参数，将与空气流量变送器，分析仪器，控制阀，和鼓风机的变频发动机等集成为一体，以创建一个实时操作的控制系统。此外，对于每个风机的独立控制器可以通过与主控相连的独立过程控制系统和风机控制面板进行操作。
科研人员对需氧量、曝气效率和能耗三个参数进行两组数据比较，两组数据分别取自使用DoMacs系统前和使用DoMacs系统后。
Tritech公司认为，本次试验的结果会对污水处理中MBR系统如何降低曝气能耗起到一定的作用。如果该研究成功，对于一直在寻求降低能耗的工业和用户，将是个好消息。
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原标题：新加坡水创新|“用过的水（Used Water）”处理技术
