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北京時(shí)間11月20日22時(shí)40分，卡塔爾世界杯正式拉開帷幕。對(duì)于鐵桿球迷來說，這屆世界杯不容錯(cuò)過，因?yàn)?ldquo;梅羅”的最后一舞，黃金一代的謝幕演出。對(duì)于小編這種路人來說，這屆世界杯也是不容錯(cuò)過的，畢竟卡塔爾為此花費(fèi)了2290億美元。
就沖著“大開眼界”這四個(gè)字，也得把這屆世界杯“一集不落”的追完。
2290億美元是什么概念呢？
打個(gè)比方，拿著這些錢，你可以舉辦458次美國世界杯，18次日本冬季奧運(yùn)會(huì)；你可以踹走馬斯克，穩(wěn)做世界首富；你還可以A股上市公司隨便買，當(dāng)然茅臺(tái)除外。
那么，這2290億美元都花在什么地方了？據(jù)了解，卡塔爾花費(fèi)150億在多哈外海建造了一座人工島，花費(fèi)450億美元建造了一座沙漠城市-盧塞爾。
說到這里，我們就不得不回歸主題，把視角從世界杯轉(zhuǎn)移到這兩座城市的污水處理廠上。
01 卡塔爾最大污水廠：多哈西部污水處理廠
多哈，是卡塔爾的首都，總面積為132平方公里，相等于北京朝陽區(qū)的1/3。
它擁有目前卡塔爾最大的污水處理廠——多哈西部污水廠，總?cè)仗幚砹考s為28萬噸。
污水處理工藝：格柵——沉砂——活性污泥工藝——二沉池——砂濾池——超濾——氯氣消毒(第五次擴(kuò)建改為紫外線消毒)
常規(guī)的工藝就不做介紹了，主要說說砂濾池、超濾、氯氣消毒和紫外線消毒。
1、氯氣消毒VS紫外線消毒
在多哈西部污水廠第五次擴(kuò)建過程中，將原來的氯氣消毒改為紫外消毒，其目的是為了防止氯氣泄漏造成事故和杜絕消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
通過對(duì)比紫外線消毒與氯化消毒可知，
1)針對(duì)性：紫外線消毒是去掉其繁殖能力進(jìn)行滅活，因此對(duì)絕大多數(shù)病毒、細(xì)菌等都具有滅活效果；氯化消毒， 其最大的問題是對(duì)某些病毒、芽孢無效。
2)副產(chǎn)物：由于紫外線消毒技術(shù)不加入任何化學(xué)藥劑，因此紫外線不會(huì)對(duì)水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染，不會(huì)改變水中任何成分；次氯酸鈉消毒會(huì)產(chǎn)生較多的消毒副產(chǎn)物，如三氯乙酸、酸、二氨乙酸、氯仿等；尾水經(jīng)液氯消毒后，殘毒產(chǎn)生臭味，有強(qiáng)烈刺激性，消毒過程中產(chǎn)生有毒的消毒副產(chǎn)物。
3)運(yùn)行管理：紫外線消毒以電為動(dòng)力，日常操作方便，紫外燈管和石英套管只需定期更換清除；次氯酸鈉消毒液不宜長久儲(chǔ)存， 一般僅備用幾天的用量以滿足消毒效果；氯氣風(fēng)險(xiǎn)較高，安全注意事項(xiàng)多，管理相對(duì)復(fù)雜。
4)后續(xù)消毒作用：紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，當(dāng)處理水離開反應(yīng)器之后， 一些被紫外線殺傷的微生物在光復(fù)活機(jī)制下會(huì)修復(fù)損傷的 DNA 分子，使細(xì)菌再生；液氯消毒后，尾水中尚有一定的余氯存在，液氯消毒具有剩余消毒能力。
5)水質(zhì)要求：紫外線消毒工藝對(duì)紫外光穿透率較低的水質(zhì)(SS高于30mg/L的污水)并不適用，不但會(huì)增加能耗，還會(huì)造成消毒效果不好，對(duì)于經(jīng)過二級(jí)處理的污水和再生水，紫外穿透率一般為40——80%，采用紫外線消毒方式是不錯(cuò)的選擇；氯化消毒對(duì)水質(zhì)要求不高， 一般都可滿足污水處理尾水水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求。
6)處理接觸時(shí)間：液氯消毒接觸時(shí)間一般在10——30min，次氯酸鈉消毒時(shí)間略短，紫外線消毒時(shí)間最短。
2、砂濾池
活性砂濾池在國外作為市政污水處理廠的深度處理工藝之一，它與普通砂濾池相比的主要特點(diǎn)是能自動(dòng)、連續(xù)地進(jìn)行濾層清洗更新。典型的活性砂濾池的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
活性砂濾池具有下列優(yōu)點(diǎn)：
1)過濾效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。由于過濾器反沖洗連續(xù)均勻地運(yùn)行，該過濾系統(tǒng)能24小時(shí)連續(xù)工作，無需停機(jī)反沖洗。
整個(gè)過濾過程濾料為流動(dòng)狀態(tài)，無濾料板結(jié)問題，濾料清潔及時(shí)，可保證穩(wěn)定、高效的過濾效果，出水水質(zhì)無周期性波動(dòng)；對(duì)SS具有穩(wěn)定良好的去除效果，對(duì)有機(jī)物和TN、TP也有一定去除效果。
2)水力分布均勻。采用單級(jí)濾料，無需級(jí)配，沒有水力分布不均。
3)無需絮凝池、澄清池等設(shè)施，過濾系統(tǒng)利用率高，一次性投資低。
4)運(yùn)維費(fèi)用低，濾池運(yùn)行只需配備空壓機(jī)和水泵，反沖洗不需要其它設(shè)備，如傳統(tǒng)過濾器所需的中間水箱、高揚(yáng)程大流量反沖洗水泵等，而且可以采用TIS、LIS等間斷性洗砂控制運(yùn)行方式，大大降低了運(yùn)行成本。
活性砂濾池在運(yùn)行過程中無任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件，設(shè)備簡單、占地面積緊湊，故障率低，器械活動(dòng)壽命長，易于維護(hù)。
5)易于改擴(kuò)建，活性砂濾池是單元化安裝和操作的，在實(shí)際工程中根據(jù)水質(zhì)水量的變化，可以隨時(shí)調(diào)整濾池?cái)?shù)量和控制進(jìn)出水，改擴(kuò)建相對(duì)容易。
6)與常規(guī)砂過濾工藝相比，可節(jié)省30%——40%的化學(xué)藥劑，可節(jié)省70%的設(shè)備空間。
當(dāng)然，作為一種剛剛引入的新型過濾工藝，活性砂濾池在工程應(yīng)用中也存在一些問題，如跑砂、布水不均、存在死角等等。
此外，由于活性砂濾池清洗時(shí)氣、水、砂三相存在紊流摩擦作用，對(duì)濾料的強(qiáng)度、均勻性都要求較高。
3、超濾
超濾系統(tǒng)作為生活污水處理系統(tǒng)，以超濾膜為核心，生活污水經(jīng)過超濾膜微孔，能夠除去污水內(nèi)超過0.01μm的顆粒。
超濾技術(shù)對(duì)于膠體、病毒、藻類、有機(jī)大分子等也具有較高的去除率。與傳統(tǒng)處理技術(shù)應(yīng)用的微濾膜相比，超濾膜孔徑更小，能夠直接除去病毒、病原體，因此，超濾技術(shù)具有過濾與消毒兩種作用。
在實(shí)際使用中，超濾系統(tǒng)設(shè)備存在如下特點(diǎn)：
1)在生活污水處理中，超濾系統(tǒng)無相變，可在室溫、低壓下正常應(yīng)用，具有能耗低、應(yīng)用范圍廣泛、耐沖洗、負(fù)荷能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
2)超濾系統(tǒng)能夠?qū)⒉煌肿恿课镔|(zhì)依照分子量大小將其分離。
3)超濾系統(tǒng)在處理生活污水時(shí)，超濾系統(tǒng)的超濾膜并不會(huì)生成雜質(zhì)、脫落，影響過濾水純凈度，極大地保障了過濾水的純凈度及穩(wěn)定性。
污泥處理工藝：重力式帶式濃縮——好氧消化——離心脫水
4、好氧消化
污泥好氧消化實(shí)質(zhì)上是活性污泥法的繼續(xù)，其工作原理是污泥中的微生物有機(jī)體的內(nèi)源代謝過程。
剩余污泥好氧消化具有穩(wěn)定和滅菌的雙重作用，而且具有投資少、運(yùn)行管理方便、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)污泥好氧消化工藝主要通過曝氣使微生物在進(jìn)入內(nèi)源呼吸期后進(jìn)行自身氧化，從而使污泥減量。
目前除傳統(tǒng)好氧消化工藝外，還有缺氧/好氧消化、自熱高溫好氧消化、兩段高溫好氧/中溫厭氧消化等工藝。
與傳統(tǒng)好氧消化工藝相比，缺氧/好氧消化工藝可以補(bǔ)償堿度，維持pH，但是其運(yùn)行費(fèi)用高、污泥停留時(shí)間長、對(duì)病原菌的去除率低，該工藝可用于對(duì)傳統(tǒng)好氧消化工藝的改造工程中；
自熱高溫好氧消化可以有效滅活病原菌，耗能低，但是存在泡沫問題，動(dòng)力費(fèi)用高。
5、帶式濃縮
帶式濃縮機(jī)是一種比較高效的污泥脫水設(shè)備，其運(yùn)行成本較低，只需要消耗少量沖洗水。
和離心濃縮一樣，在進(jìn)入設(shè)備之前，需要采用高分子聚合物進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，然后導(dǎo)入濾帶后，通過重力壓力作用水分會(huì)從濾帶滲出來，從而達(dá)到污泥濃縮的目的。
6、離心脫水
離心脫水機(jī)最關(guān)鍵的部件是轉(zhuǎn)鼓，轉(zhuǎn)鼓的直徑越大，脫水處理能力越大，但制造及運(yùn)行成本都相當(dāng)高很不經(jīng)濟(jì)。
同時(shí)，轉(zhuǎn)鼓的長度越長，污泥的含固率就越高，但轉(zhuǎn)鼓過長會(huì)使性能價(jià)格比下降。
使用過程中轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速是一個(gè)重要的控制參數(shù)，控制轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，使其既能獲得較高的含固率又能降低能耗，是離心脫水機(jī)運(yùn)行好壞的關(guān)鍵。
臭氣處理工藝：化學(xué)除臭+生物除臭
為減少藥劑使用量和成本，多哈西部污水廠采用蘇伊士的AzurairTM C化學(xué)除臭和AzurairTM B生物除臭兩種組合系統(tǒng)。
化學(xué)除臭法是指利用化學(xué)方法或者化學(xué)物質(zhì)使構(gòu)成惡臭的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而轉(zhuǎn)化為無毒無害的其他物質(zhì)。一般可以分為燃燒除臭法、活性氧除臭法、高能離子除臭等。
生物法除臭是利用在固體填料上生長的微生物群落，在常溫常壓下對(duì)中低濃度惡臭氣體中的致臭成分進(jìn)行生物降解，轉(zhuǎn)化為嗅閾值較高的低臭成分。
單一除臭技術(shù)的應(yīng)用已無法滿足越來越嚴(yán)格的除臭標(biāo)準(zhǔn)。因此，采用多種技術(shù)串聯(lián)，擁有更高去除效率的組合工藝成為合理趨勢。
如果污水廠內(nèi)污水臭氣排放濃度低、氣量大，以及污泥臭氣排放濃度高、氣量大，污水和污泥可采用不同的除臭工藝組合。
先以化學(xué)氧化與酸堿吸收為預(yù)處理，將高濃度、多組分的惡臭物質(zhì)降解為中低濃度，后利用單組或多組生物處理裝置對(duì)惡臭物質(zhì)進(jìn)行凈化處理。
02 污水100%回用：盧賽爾Lusail污水廠
盧賽爾占地38平方公里，位于卡塔爾首都多哈以北大約15公里，它是2022年世界杯決賽地，也是卡塔爾最大的可持續(xù)發(fā)展城市。
盧賽爾Lusail污水廠，日總處理量為6萬噸，主要采用MBR技術(shù)。
值得一提的是，Lusail污水廠處理后的污水100%回用，其中部分污水將回用于2022年世界杯決賽球場在內(nèi)的體育場使用。
由于受使用目的和城市建筑的限制，要求中水回用水的水質(zhì)良好，不會(huì)產(chǎn)生衛(wèi)生問題，感官性狀佳，同時(shí)還要求處理流程簡單、占地少、運(yùn)行穩(wěn)定、易于管理且適應(yīng)性強(qiáng)。
而MBR工藝恰恰具備了上述特點(diǎn)，因此其在日本、卡塔爾等國得到了廣泛應(yīng)用。
值得一提的是，有研究對(duì)MBR工藝的污水處理效果進(jìn)行了全面分析，結(jié)果表明活性污泥——平板膜組合工藝不僅可以高效去除BOD5和CODCr，且出水中不含細(xì)菌，可直接作為中水回用。
1、MBR在生活污水中水回用中的應(yīng)用
生活污水回用中水指經(jīng)深度處理的城市污水回用于城市綠化、車輛沖洗、建筑施工、沖廁、道路清掃、消防等。
現(xiàn)在很多城市已經(jīng)建立了大中型生活污水中水回用系統(tǒng)，具體可見下圖：
生活污水中水回用典型工藝流程
2、MBR在工業(yè)廢水中水回用中的應(yīng)用
中水回用在工業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用在冷卻水和洗滌用水、鍋爐補(bǔ)給用水、冷凝水回用、工藝與產(chǎn)品用水方面，必要時(shí)MBR可以和超濾或者反滲透聯(lián)合使用，以達(dá)到用戶要求。
MBR在工業(yè)廢水中水回用處理中的應(yīng)用范圍也逐步拓寬，由開始主要在火電廠、煤化工行業(yè)等耗水大戶推行中水回用拓展到如今的多種行業(yè)。
如處理焦化廢水、農(nóng)藥廢水、精細(xì)化工生產(chǎn)廢水、 化妝品生產(chǎn)廢水、紡織印染廢水、油墨染料廢水、造紙廢水、養(yǎng)殖廢水等，均獲得了良好的處理效果。
工業(yè)廢水中水回用典型工藝流程圖
3、微污染水源中水回用
微污染水源指地表水體受到微污染后經(jīng)處理后，回用于觀賞性景觀環(huán)境用水、娛樂性景觀環(huán)境用水、濕地環(huán)境用水等。
現(xiàn)在，在大型公園濕地或高檔小區(qū)，小型的集成式MBR膜生物反應(yīng)器已經(jīng)得到了較好的應(yīng)用。
微污染水源中水回用典型工藝流程圖
03 卡塔爾球場可持續(xù)發(fā)展策略：節(jié)能減排重復(fù)利用
卡塔爾球場不僅符合國際足聯(lián)要求的最高標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還滿足了全球可持續(xù)發(fā)展評(píng)估系統(tǒng)的四星要求，最大程度地降低了球場對(duì)環(huán)境的影響。
1、采用節(jié)能技術(shù)，降低能源消耗。
卡塔爾世界杯大多數(shù)球場都采用分區(qū)域冷卻系統(tǒng)，通過控制裝置可以單獨(dú)給需要冷氣的區(qū)域制冷。
不僅如此，球場都使用了高效隔熱材料，可以減少建筑物的熱量吸收，降低球場對(duì)空調(diào)冷氣的需求，減少溫室氣體的排放。
2、利用可再生能源，減少電能消耗。
比如，974球場毗鄰海邊，濱海一側(cè)可引入天然海風(fēng)，降低球場對(duì)制冷系統(tǒng)的需求，減少能源消耗和碳排放量。
卡塔爾球場在停車場和周邊區(qū)域安裝了大量太陽能照明，減少電力照明消耗的能源；使用節(jié)能材料、節(jié)水裝置和再生材料并實(shí)施廢物管理策略，提高球場能源利用效率；使用太陽能電池板為冷卻系統(tǒng)供電，減少碳排放。
3、充分回收水資源，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。例如，阿爾貝特球場設(shè)計(jì)的中水回收利用——收集冷卻系統(tǒng)中的冷凝水送往灌溉場，與飲用水混合后用于植被的灌溉。
除了用于灌溉，處理后的污水還可用于抑塵。在盧塞爾球場附近設(shè)有一個(gè)臨時(shí)污水處理廠，將工人使用的生活污水回收用于現(xiàn)場抑塵。
原標(biāo)題：豪擲2290億舉辦的卡塔爾世界杯，在污水處理上都用了哪些工藝技術(shù)？
