新加坡PUB污水处理和美国水环境联盟年会

北极星环保网讯:PUB

一、PUB及新加坡污水处理的发展现状

新加坡早在20世纪70年代就开始研究非常规的水源，当时的膜技术是昂贵且不可靠的，直到20世纪90年代，膜技术的成本和性能有了很大改善，PUB才开始重新考虑污水再利用的想法。经过广泛的研发，包括全面示范工厂的投产，PUB开发了三级膜生产工艺，并于2003年推出了NEWater工艺。即经过微过滤、反渗透和紫外线消毒处理的used water可以生产超洁净回收水。今天，新加坡一共有四个NEwater工厂，可以满足其30%的用水需求，到2060年，NEWater将能够提供全国55%的用水需求。

随着NEWater的成功，PUB于2005年开放了SingSpring海水淡化厂，引进了海水淡化水。新加坡第二个海水淡化厂Tuaspring于2013年开始运作，并计划到2020年建成两座工厂，以提高新加坡的抗旱能力。预计到2060年，海水淡化将提供新加坡未来水需求量的30%。

除了水源多样化和供应更加强劲的举措外，PUB还设立了雨水回收的研发领域。因为新加坡三分之二的国土面积是可回收水的流域集水区，该计划是将新加坡的集水流域增加到90%。

目前，PUB的研发领域分六个板块：智能流域管理，膜技术，网络管理，used water处理，原水处理，水质安全。截止2016年底，PUB的研发项目计数为467，总值达3.23亿美元。研发始终围绕三个中心展开：增加水资源、降低生产成本、提高水质和水安全性。

PUB发展路线图目前覆盖了整个水循环的七个关键领域：生物反应; 化学氧化还原技术; 海水淡化和水再利用; 污泥管理; 自动化和机器人; 流域管理; 水质分析和水量分配。目前新增加了三个关键领域：用于储水和水利的地下水和地下洞穴设施，为优化土地利用的分散水处理技术，以及工业用水技术、以应对工业用水管理的挑战。

通过PUB多年来在搭建合作平台领域付出的努力，已经有包括180多家本地和国际水务公司，以及20多个研究机构，在新加坡创造了一个充满活力的合作平台。总共增加了约14,000个就业机会，近10年来，为当地经济创造了近22亿新加坡元的增值税。

二、used water领域新动向

1、用前置生物吸附工艺提高产能

在used water处理过程中，如何实现能源自给越来越受重视，PUB正在研发从污水有机物质中回收能源的新技术。PUB提出了一种工艺是将污水先经过生物吸附，然后通过低耗能膜生物反应器(MBR)(图1)来实现能量回收和提高成本效率。该组合工艺正在位于UluPandan水回收厂内的综合验证工厂(IVP)进行测试。

生物吸附工艺通过对污水中有机物的吸附产生初级污泥，降低了澄清系统的负荷，也这降低了后续低耗能MBR工艺的有机负载，从而降低所需的曝气量，降低能耗。此外，从生物吸附过程中捕获的污泥中有机物越多，通过厌氧消化转化为甲烷的量越多，因此能够产生和再利用更多的能量。低耗能MBR工艺中的低曝气要求与增加发电量的这种组合工艺可以帮助实现能源效率的总体提高。

问题是，目前这种工艺的大多数经验数据都来自在温带国家。在新加坡热带气候条件下，发现从生物吸附工艺中截留的初级污泥的厌氧生物降解性仍不足，研究发现污泥组成与国外并不同。

比较污泥性质差异的一种方法是使用生化甲烷电位(BMP)测试，通过测量每克挥发性固体被降解所产生的甲烷潜在体积，从而可测量产生的电能的潜在量。PUB与南洋环境与水利研究所合作，对不同污泥样品进行BMP测量，包括IVP生物吸附工艺样品，结果表明，与从低能耗MBR工艺相比，生物吸附工艺的污泥可以产生更多的甲烷，总体数据表明，通过生物吸附—低能耗MBR组合工艺提高碳/能量是可行的。除了测试BMP之外，研究还为工厂操作员提供了如何优化甲烷产量的知识，并将有助于设计厌氧消化系统，以优化未来的沼气产量。

2、深度处理工艺的全规模验证

在未来十年内，PUB将会建造Tuas水回收厂(WRP)，作为深水隧道污水处理系统(DTSS)第二阶段的一部分，Tuas水回收厂将满足新加坡用水收集、处理和处置需求。Tuas WRP能够分别处理市政和工业用水，总处理能力为176 MGD。Tuas水回收厂包括一个综合的NEWater工厂，并将采用先进的技术，以提高能源效率和减少人力需求。

为测试在Tuas WRP使用的仪器、传感器、设备和处理工艺的可靠性，PUB已经委托三菱在UluPandan WRP建设了处理量为275 MGD的示范工厂。该示范工厂拟于2017年初完成。

该示范工厂还将使PUB运营人员能够更大规模地优化自动化处理工艺，并为他们提供一系列运营先进水处理技术工厂的经验。

该厂的设计数据取自UluPandan WRP运行的另一座小型验证工厂(IVP)，这座小型验证工厂的处理量为0.22 MGD，自2014年1月以来一直在综合验证、测试各种污水处理工艺的有效性。根据IVP研究结果，将在示范工厂实施选定的污水处理工艺。虽然来自示范工厂的处理水将主要回用于工业用途，但其中一部分会被输送至反渗透试验装置，以验证出水是否符合NEWater的要求。

示范工厂还将验证在常规处理工艺中不常使用的技术，例如用于增加废水中有机化合物回收率的生物吸附单元，用于处理磷的混合发酵罐等。还将结合更坚固和更容易操作的膜生物反应器(MBR)来代替常规水处理中使用的二沉池。通过验证新技术，PUB希望改善废水中磷和氮的去除，并将污泥停留时间从10天减少到5天，从而可以提高处理效率，减少处理所需的微生物和曝气。