两大高手相遇是甚么场面?答案是友好合作,共商如何把以色列最先进的污水处理技术,转移到中国,应对中国越来越严重的水污染以至土壤污染问题。

2011年诺贝尔化学奖得主丹. 谢德曼教授(Prof. Dan Shechtman) 与香港创意服务董事总经理罗绮萍合作,在香港组建中以水技术有限公司,与郑州大学副教授、知和环保科技创始人李海松博士深度合作,希望先以1.08亿人口的河南作为试点,把以色列污水处理技术转移到中国。

9月10日,谢德曼教授与罗绮萍、李海松等一行参观Shafdan (丹水厂),并请来他在以色列理工学院的好朋友、”以色污水处理之父”Prof. Gedaliah Shelef ,亲自讲解这个他在六十年代开始设计,被联合国选为污水处理示范单位的先进设施。

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谢德曼教授()Prof. Shelef ()有几十年的交情,见面有说不完的话题。

Prof. Shelef对于谢德曼教授的部署十分赞许,他现时是以色列理工学院的终身荣誉教授,在污水处理领域桃李满门,差不多每一项主要技术的主力人员,都是他的学生或者学生的学生。欣悉谢德曼教授计划与郑州大学合作,期望可以透过谢德曼教授、罗绮萍及李海松搭建的平台,批量把以色列污水处理先进技术转移到中国。

同行还有丹水厂设计公司Balasha-Jalon 的Hamoch Shechter 和DoronLevin,以及管理公司MEKOROT 的Gal Shoham。香港创意服务总经理助理何永莲及财务顾问阮德伟。

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谢德曼教授、Prof. Shelef、罗绮萍、李海松在丹水厂。

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Prof. Shelef、李海松、阮德伟在丹水厂。 

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Prof.Shelef向李海松介绍丹水厂

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李海松与Doron Levin一见如故。

 

高温厌氧消化反应器 值得学习

李海松认为丹水厂的污泥高温厌氧消化反应器(55度)值得借鉴,内地一般是中温厌氧消化反应器(35-38度),两种技术分别是:

  1. 高温厌氧消化时间短,一般约15天,中温一般25-30天,因此高温厌氧消化容积较小,节省投资;
  2. 高温厌氧消化由于温度较高,杀菌效果较好,便于处理污泥后续利用。

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谢德曼教授、罗绮萍、李海松在高温厌氧消化器前留影。

但李海松也担高温厌氧消化运营难度较大,对现场操作人员要求较高,另外因为维持温度较高,消耗能源较多。

丹水厂的50%污泥被消化,李海松说相对中国的污泥处理水平算是好的,中国是30-55%之间。

郑州设研究院  降价增效

价格太高一向是外国技术转移到中国的难点,丹水厂这个30万吨/天的污水处理厂,单是污泥处理已投资了2.02亿美元(13亿人民币),对中国来说金额太高,在中国建一个类似污泥处理设施只需2-3亿元人民币。

李海松希望与谢德曼教授合作,在郑州设立中以水技术协同创新研究院,引进以色列专家,会同郑州大学以及知何环保的内地专家,开发价钱更低,效率更高的污水及污泥处理设施,在河南以至全国推广。

 

以下是丹水厂一些背景资料:

以色列IGUDAN协会运营大约70公里的管道和几个抽水站,通过这些基础设施Shafdan厂收集并处理25个城市的污水.总而言之,在Shafdan厂每天处理大约37万立方米城市的污水,并IGUDAN为大约200万人口服务。

Shafdan厂占地约125英亩,由各地区间的复杂系统收集回收和处理城市和工业的废水。 Shafdan厂位于Rishion Letzion区离特拉维夫南约10公里。一年内Shafdan厂处理了大约1.2亿立方米的废水,满足全国约10%的用水需求。

Shafdan厂的主要目标包括:

ü  通过建立污水收集处理系统,尽量减少环境污染和减小患病风险

ü  防止未经处理的污水排入河流和(地中海)海域

ü  保护国家水资源,通过适当的方式处理污水并进行再利用。

 

污水处理工艺

一旦废水到达Shafdan厂,就通过几个净化过程进行处理:

1.初级处理步骤:在初级处理步骤中,除去污水的粗大废料或悬浮物。间距3-7厘米的立式钢筋过滤网有助去除大件废料物品,例如袋子尿布甚至手机。然后将清除的废料置于填埋区。

2.第一处理步骤:第一处理步骤是一个物理过程,其中通过重力沉降除去30%的有机物质以及40-60%的固体悬浮物。虽然这个过程的能耗比较高,但是有助于进行准备废水第二处理步骤(生物)。过滤过程之后盆地分离剩余的沙砾,油和脂肪。砂粒沉入底部并泵入四个沙砾分离器。油和脂肪漂浮在表面并运送到另一个相邻的工厂,进行工业再循环。

3.第二处理步骤:第二处理步骤是一个生物净化过程,旨在分解废水的有机物。过程中使用细菌和微生物去消化有机废物以及含氮、磷的化合物。专门的风机造成氧饱区为加速消化过程。消化期中细菌群体够增殖到足以在仅12-18小时内能消化污染物质.细菌生长成更大的块,后来可以通过重力沉降与液体分离。

沉降到底部的剩余固体是污泥 (sludge) 而在顶部残留的液体是二级流出物污水 (secondary effluent)。按照以色列卫生部的规定,二级流出物允许使用限制农业灌溉。

4.第三处理步骤:最终的处理阶段,废水运输到大沙场地区Rishon Lezion和Yavne。

剩余的污染物细菌及微生物会于二级流出物污水(secondary effluent) ,通过一系列快速渗透盆地过滤(Rapid Infiltration,RI)清除及充填到土壤含水层处理系统(Soil AquiferTreatment, SAT)。在SAT过程中,二级流出物污水(secondary effluent)充填到入密闭的地水,通过淹水和干燥过过程。二级流出物将经历400天的过滤过程及沉淀近30米的沙子,进行物理化学和生物学变化为显着提高它的质量。Shafdan厂每年制造约1.3亿立方米,从而产生二级流出物污水, 其中每年12500万立亿立方米二级流出物污水会被土壤含水层处理系统(SAT)处理。地下水入渗池的容量是每天342,000立方米。

复杂程序结束时,水被抽出并具有像饮用水一样的质量。终于这些水成为回收水 (reclaimed water),允许在以色列南部内盖夫沙漠(Negev)使用无限制农业灌溉。

回收水用于农业灌溉

Shafdan厂是世界上最大的污水处理厂,处理流出物及用于农业灌溉。

现时以色列内盖夫沙漠(Negev) 的农业活动约有60%是使用Shafdan厂处理的回收水,因此使以色列能节省数百万立方米的罕有淡水。

供应给内盖夫沙漠的农田之回收水是通过Mekorot的回收厂第三线系统 (the Third Line System)。第三线系统于1977年开始作第一次有限运作,并于1989年以建立扩建形式。第三线系统是一个综合系统组成,包括:150口回采井、约90公里长及80厘米的直径的主要管道、在盖夫六个“浮动”营运水库和五个季节性水库总量约1800万立方米。系统储存剩余回收水,稍后在干燥期和夏季使用。同时系统旨在从处理过的废水充入了地面分离自然地下水。

 

污泥管理

污泥(Sludge)是废水处理过程产生的残留固体。污泥由微生物组成和是由废水中有机物质的分解产生的。污泥的数量取决于处理废水的体积和有机物的量。Shafdan厂每天产生约15,000立方米的废活性污泥(Waste Activated Sludge, WAS),固体占约1%。按照以色列的海上排放许可证,污泥(只第二性生物污泥)可以被处置在海底。

 

根据一系列陆上污泥管理解决方案的研究后,环保部及Igudan协会决定使用农业策略处理污泥,使环境、社会和经济也得到好处。这种陆上策略需要处理污泥,将其作为土壤调理剂和农田肥料。使实施战略实现,八个大嗜热厌氧消化池 (每池13,200立方米)必须要建立。消化及巴氏德杀菌池把污泥稳定 (按照国际规定: A类污泥)。通过抽走水份,以便从稳定的污泥取得到固体形式的污泥,存在容器中。此外,加入煤灰和石灰进污泥,混制每年7万吨肥料。处理过程后脱水污泥可应用于以色列中部及南方的农田。公开招标选定的外部公司应用脱水污泥于陆地。

 

于污泥稳定化过程中,会同时制造甲烷气体,这可使用于发电。在生物发生器内排出的甲烷被燃烧以将水加热成蒸汽。生物反应器会将甲烷气体燃烧成为热水至蒸气,将使生物反应器的涡轮机转动以产生电力。目前,在Shafdan厂正在建造世界上最大的用污泥的发电厂。估计容量是每天18,000立方米污泥能产生每天12.1兆瓦的电力。

 

Shafdan未来的项目

Shafdan厂已经计划几项主要升级计划,包括:一个新的初步处理设施用进废水筛选和旋流除砂、一个新的主要处理设施包括20个大型矩形初级澄清池、一个新的消化池设施包括8个大型消化池中进行3个嗜热厌氧消化之阶段、一个新的污泥浓缩脱水建筑包括废水活性污泥(WAS)的重力带增稠以及消化污泥的离心脱水. Shafdan的拥有人Mey Ezor Dan最近完成了二期阶段性之处理计划及一个有关扩张Shafdan厂的生物营养物质去除器(biologial nutrient remover, BNR)初步设计,以便能去除每天28万m3的生物营养物质。

 

同时,以色列国家水务公司Mekorot大力投入研究和开发, 以改善和提升废水处理和回收。例如Shafdan处理废水的数量预计将会增加。这种增加将导致处理过的废水不能再进入土壤含水层处理系统 (SAT)。为解决多余回收水的问题,Shafdan厂成立了一个试验计划,使用过滤膜于处理废水。使用膜过滤处理过程后的回收废水的质量与Shafdan现在的SAT处理类似。其他研究开发项目包括:开发和实施经过处理的废水脱盐、高级氧化工艺(AdvancedOxidation Processes, AOP)及各种膜过滤处理和开发替代消毒方法。

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