豪掷2290亿举办的卡塔尔世界杯，在污水处理上都用了哪些工艺技术？
北京时间11月20日22时40分，卡塔尔世界杯正式拉开帷幕。对于铁杆球迷来说，这届世界杯不容错过，因为“梅罗”的最后一舞，黄金一代的谢幕演出。对于小编这种路人来说，这届世界杯也是不容错过的，毕竟卡塔尔为此花费了2290亿美元。就冲着“大开眼界”这四个字，也得把这届世界杯“一集不落”的追完。
2290亿美元是什么概念呢？
打个比方，拿着这些钱，你可以举办458次美国世界杯，18次日本冬季奥运会；你可以踹走马斯克，稳做世界首富；你还可以A股上市公司随便买，当然茅台除外。
那么，这2290亿美元都花在什么地方了？据了解，卡塔尔花费150亿在多哈外海建造了一座人工岛，花费450亿美元建造了一座沙漠城市-卢塞尔。
说到这里，我们就不得不回归主题，把视角从世界杯转移到这两座城市的污水处理厂上。
01 卡塔尔最大污水厂：多哈西部污水处理厂
多哈，是卡塔尔的首都，总面积为132平方公里，相等于北京朝阳区的1/3。
它拥有目前卡塔尔最大的污水处理厂——多哈西部污水厂，总日处理量约为28万吨。
污水处理工艺：格栅——沉砂——活性污泥工艺——二沉池——砂滤池——超滤——氯气消毒(第五次扩建改为紫外线消毒)
常规的工艺就不做介绍了，主要说说砂滤池、超滤、氯气消毒和紫外线消毒。
1、氯气消毒VS紫外线消毒
在多哈西部污水厂第五次扩建过程中，将原来的氯气消毒改为紫外消毒，其目的是为了防止氯气泄漏造成事故和杜绝消毒副产物的产生。
通过对比紫外线消毒与氯化消毒可知，
1)针对性：紫外线消毒是去掉其繁殖能力进行灭活，因此对绝大多数病毒、细菌等都具有灭活效果；氯化消毒， 其最大的问题是对某些病毒、芽孢无效。
2)副产物：由于紫外线消毒技术不加入任何化学药剂，因此紫外线不会对水体和周围环境产生二次污染，不会改变水中任何成分；次氯酸钠消毒会产生较多的消毒副产物，如三氯乙酸、酸、二氨乙酸、氯仿等；尾水经液氯消毒后，残毒产生臭味，有强烈刺激性，消毒过程中产生有毒的消毒副产物。
3)运行管理：紫外线消毒以电为动力，日常操作方便，紫外灯管和石英套管只需定期更换清除；次氯酸钠消毒液不宜长久储存， 一般仅备用几天的用量以满足消毒效果；氯气风险较高，安全注意事项多，管理相对复杂。
4)后续消毒作用：紫外线消毒法不能提供剩余的消毒能力，当处理水离开反应器之后， 一些被紫外线杀伤的微生物在光复活机制下会修复损伤的 DNA 分子，使细菌再生；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)水质要求：紫外线消毒工艺对紫外光穿透率较低的水质(SS高于30mg/L的污水)并不适用，不但会增加能耗，还会造成消毒效果不好，对于经过二级处理的污水和再生水，紫外穿透率一般为40——80%，采用紫外线消毒方式是不错的选择；氯化消毒对水质要求不高， 一般都可满足污水处理尾水水质达标要求。
6)处理接触时间：液氯消毒接触时间一般在10——30min，次氯酸钠消毒时间略短，紫外线消毒时间最短。
2、砂滤池
活性砂滤池在国外作为市政污水处理厂的深度处理工艺之一，它与普通砂滤池相比的主要特点是能自动、连续地进行滤层清洗更新。典型的活性砂滤池的结构如下图所示:
活性砂滤池具有下列优点：
1)过滤效果好，出水水质稳定。由于过滤器反冲洗连续均匀地运行，该过滤系统能24小时连续工作，无需停机反冲洗。
整个过滤过程滤料为流动状态，无滤料板结问题，滤料清洁及时，可保证稳定、高效的过滤效果，出水水质无周期性波动；对SS具有稳定良好的去除效果，对有机物和TN、TP也有一定去除效果。
2)水力分布均匀。采用单级滤料，无需级配，没有水力分布不均。
3)无需絮凝池、澄清池等设施，过滤系统利用率高，一次性投资低。
4)运维费用低，滤池运行只需配备空压机和水泵，反冲洗不需要其它设备，如传统过滤器所需的中间水箱、高扬程大流量反冲洗水泵等，而且可以采用TIS、LIS等间断性洗砂控制运行方式，大大降低了运行成本。
活性砂滤池在运行过程中无任何转动部件，设备简单、占地面积紧凑，故障率低，器械活动寿命长，易于维护。
5)易于改扩建，活性砂滤池是单元化安装和操作的，在实际工程中根据水质水量的变化，可以随时调整滤池数量和控制进出水，改扩建相对容易。
6)与常规砂过滤工艺相比，可节省30%——40%的化学药剂，可节省70%的设备空间。
当然，作为一种刚刚引入的新型过滤工艺，活性砂滤池在工程应用中也存在一些问题，如跑砂、布水不均、存在死角等等。
此外，由于活性砂滤池清洗时气、水、砂三相存在紊流摩擦作用，对滤料的强度、均匀性都要求较高。
3、超滤
超滤系统作为生活污水处理系统，以超滤膜为核心，生活污水经过超滤膜微孔，能够除去污水内超过0.01μm的颗粒。
超滤技术对于胶体、病毒、藻类、有机大分子等也具有较高的去除率。与传统处理技术应用的微滤膜相比，超滤膜孔径更小，能够直接除去病毒、病原体，因此，超滤技术具有过滤与消毒两种作用。
在实际使用中，超滤系统设备存在如下特点：
1)在生活污水处理中，超滤系统无相变，可在室温、低压下正常应用，具有能耗低、应用范围广泛、耐冲洗、负荷能力强的特点。
2)超滤系统能够将不同分子量物质依照分子量大小将其分离。
3)超滤系统在处理生活污水时，超滤系统的超滤膜并不会生成杂质、脱落，影响过滤水纯净度，极大地保障了过滤水的纯净度及稳定性。
污泥处理工艺：重力式带式浓缩——好氧消化——离心脱水
4、好氧消化
污泥好氧消化实质上是活性污泥法的继续，其工作原理是污泥中的微生物有机体的内源代谢过程。
剩余污泥好氧消化具有稳定和灭菌的双重作用，而且具有投资少、运行管理方便、工艺简单等优点。
传统污泥好氧消化工艺主要通过曝气使微生物在进入内源呼吸期后进行自身氧化，从而使污泥减量。
目前除传统好氧消化工艺外，还有缺氧/好氧消化、自热高温好氧消化、两段高温好氧/中温厌氧消化等工艺。
与传统好氧消化工艺相比，缺氧/好氧消化工艺可以补偿碱度，维持pH，但是其运行费用高、污泥停留时间长、对病原菌的去除率低，该工艺可用于对传统好氧消化工艺的改造工程中；
自热高温好氧消化可以有效灭活病原菌，耗能低，但是存在泡沫问题，动力费用高。
5、带式浓缩
带式浓缩机是一种比较高效的污泥脱水设备，其运行成本较低，只需要消耗少量冲洗水。
和离心浓缩一样，在进入设备之前，需要采用高分子聚合物进行化学预处理，然后导入滤带后，通过重力压力作用水分会从滤带渗出来，从而达到污泥浓缩的目的。
6、离心脱水
离心脱水机最关键的部件是转鼓，转鼓的直径越大，脱水处理能力越大，但制造及运行成本都相当高很不经济。
同时，转鼓的长度越长，污泥的含固率就越高，但转鼓过长会使性能价格比下降。
使用过程中转鼓的转速是一个重要的控制参数，控制转鼓的转速，使其既能获得较高的含固率又能降低能耗，是离心脱水机运行好坏的关键。
臭气处理工艺：化学除臭+生物除臭
为减少药剂使用量和成本，多哈西部污水厂采用苏伊士的AzurairTM C化学除臭和AzurairTM B生物除臭两种组合系统。
化学除臭法是指利用化学方法或者化学物质使构成恶臭的气体发生化学反应，而转化为无毒无害的其他物质。一般可以分为燃烧除臭法、活性氧除臭法、高能离子除臭等。
生物法除臭是利用在固体填料上生长的微生物群落，在常温常压下对中低浓度恶臭气体中的致臭成分进行生物降解，转化为嗅阈值较高的低臭成分。
单一除臭技术的应用已无法满足越来越严格的除臭标准。因此，采用多种技术串联，拥有更高去除效率的组合工艺成为合理趋势。
如果污水厂内污水臭气排放浓度低、气量大，以及污泥臭气排放浓度高、气量大，污水和污泥可采用不同的除臭工艺组合。
先以化学氧化与酸碱吸收为预处理，将高浓度、多组分的恶臭物质降解为中低浓度，后利用单组或多组生物处理装置对恶臭物质进行净化处理。
02 污水100%回用：卢赛尔Lusail污水厂
卢赛尔占地38平方公里，位于卡塔尔首都多哈以北大约15公里，它是2022年世界杯决赛地，也是卡塔尔最大的可持续发展城市。
卢赛尔Lusail污水厂，日总处理量为6万吨，主要采用MBR技术。
值得一提的是，Lusail污水厂处理后的污水100%回用，其中部分污水将回用于2022年世界杯决赛球场在内的体育场使用。
由于受使用目的和城市建筑的限制，要求中水回用水的水质良好，不会产生卫生问题，感官性状佳，同时还要求处理流程简单、占地少、运行稳定、易于管理且适应性强。
而MBR工艺恰恰具备了上述特点，因此其在日本、卡塔尔等国得到了广泛应用。
值得一提的是，有研究对MBR工艺的污水处理效果进行了全面分析，结果表明活性污泥——平板膜组合工艺不仅可以高效去除BOD5和CODCr，且出水中不含细菌，可直接作为中水回用。
1、MBR在生活污水中水回用中的应用
生活污水回用中水指经深度处理的城市污水回用于城市绿化、车辆冲洗、建筑施工、冲厕、道路清扫、消防等。
现在很多城市已经建立了大中型生活污水中水回用系统，具体可见下图：
工业废水中水回用典型工艺流程图
3、微污染水源中水回用
微污染水源指地表水体受到微污染后经处理后，回用于观赏性景观环境用水、娱乐性景观环境用水、湿地环境用水等。
现在，在大型公园湿地或高档小区，小型的集成式MBR膜生物反应器已经得到了较好的应用。
微污染水源指地表水体受到微污染后经处理后，回用于观赏性景观环境用水、娱乐性景观环境用水、湿地环境用水等。
现在，在大型公园湿地或高档小区，小型的集成式MBR膜生物反应器已经得到了较好的应用。
微污染水源中水回用典型工艺流程图
03 卡塔尔球场可持续发展策略：节能减排重复利用
卡塔尔球场不仅符合国际足联要求的最高标准，同时还满足了全球可持续发展评估系统的四星要求，最大程度地降低了球场对环境的影响。
1、采用节能技术，降低能源消耗。
卡塔尔世界杯大多数球场都采用分区域冷却系统，通过控制装置可以单独给需要冷气的区域制冷。
不仅如此，球场都使用了高效隔热材料，可以减少建筑物的热量吸收，降低球场对空调冷气的需求，减少温室气体的排放。
2、利用可再生能源，减少电能消耗。
比如，974球场毗邻海边，滨海一侧可引入天然海风，降低球场对制冷系统的需求，减少能源消耗和碳排放量。
卡塔尔球场在停车场和周边区域安装了大量太阳能照明，减少电力照明消耗的能源；使用节能材料、节水装置和再生材料并实施废物管理策略，提高球场能源利用效率；使用太阳能电池板为冷却系统供电，减少碳排放。
3、充分回收水资源，实现重复利用。例如，阿尔贝特球场设计的中水回收利用——收集冷却系统中的冷凝水送往灌溉场，与饮用水混合后用于植被的灌溉。
除了用于灌溉，处理后的污水还可用于抑尘。在卢塞尔球场附近设有一个临时污水处理厂，将工人使用的生活污水回收用于现场抑尘。
卡塔尔球场不仅符合国际足联要求的最高标准，同时还满足了全球可持续发展评估系统的四星要求，最大程度地降低了球场对环境的影响。
1、采用节能技术，降低能源消耗。
卡塔尔世界杯大多数球场都采用分区域冷却系统，通过控制装置可以单独给需要冷气的区域制冷。
不仅如此，球场都使用了高效隔热材料，可以减少建筑物的热量吸收，降低球场对空调冷气的需求，减少温室气体的排放。
2、利用可再生能源，减少电能消耗。
比如，974球场毗邻海边，滨海一侧可引入天然海风，降低球场对制冷系统的需求，减少能源消耗和碳排放量。
卡塔尔球场在停车场和周边区域安装了大量太阳能照明，减少电力照明消耗的能源；使用节能材料、节水装置和再生材料并实施废物管理策略，提高球场能源利用效率；使用太阳能电池板为冷却系统供电，减少碳排放。
3、充分回收水资源，实现重复利用。例如，阿尔贝特球场设计的中水回收利用——收集冷却系统中的冷凝水送往灌溉场，与饮用水混合后用于植被的灌溉。
除了用于灌溉，处理后的污水还可用于抑尘。在卢塞尔球场附近设有一个临时污水处理厂，将工人使用的生活污水回收用于现场抑尘。
