AquaNES – 基于自然的水处理工程系统
AquaNES是欧盟地平线2020（Horizon 2020）资助的项目，它的理念是现有人工系统和自然元素的整合(Natural-Engineered Treatment Systems，简称NES)，促进水处理技术的创新。这种项目取名AquaNES，因为它源于自然，反过来也强化了与自然的交互，满足环境和社会经济的需求。该项目的研究重点包括土壤含水层处理 (Soil Aquifer Treatment)和含水层补给管理(managed aquifer recharge)的耦合、人工湿地以及岸滤(Bank Filtration)。这些基于自然的处理工艺和人工预处理或后处理的结合，被项目团队称为自然-人工结合处理系统（combined natural-engineered treatment systems，简称cNES)。
项目目标
提高水务公司采用cNES(自然-人工结合处理系统)的信心
将一系列基于cNES的新工艺技术的成熟度从5-6分提高到7-8分
证明与现有的单一方案相比，运营成本可降低10-30％，单位能耗降低50％
证明与完全的人工方案相比，cNES系统对环境有更优的正面影响
解决各利益相关者责任不明确的问题，提高水治理效率
通过水管理者和政府提供合理的流程评估和选择方案，提供决策支持
证明这些方案是否可以技术转移以应对不同的水质
为cNES在欧洲和海外寻找新的市场机会
示范项目分布
案例介绍-岸滤
这5个项目包括德国的柏林、德累斯顿、匈牙利的布达佩斯、波兰的波兹南和印度的Haridwar。以柏林的Tiefwerder为例：柏林水务中心 (KWB)、膜生产商Pentair和柏林水务(BWB) 合作，考察“岸滤+纳滤”技术去除硫酸盐、EDTA、微污染物的效果。
柏林示范项目的岸滤流程图 | 图源：AquaNES
岸滤 (Bank Filtration) 的作用是去有机碳、生物聚合物、微污染物、藻类、病原体等；而纳滤则是去除硫酸盐、硬度以及病原体和TOC。前者的优点在于系统稳定，不易出故障，但缺点是溶解了铁盐和镁盐，以及不能去除硫酸盐；后者的优点在于可以反洗，缺点是膜工艺常见的结垢和高能耗问题。
含水层补给管理
深度氧化工艺（臭氧、电脉冲氧化）
BAC-CM（生物活性炭 – 陶瓷膜）
快速土壤含水层处理（SAT）
中试目的是要展示cNES工艺的出水水质可以满足间接饮用和非受限灌溉的要求，同时考察去除持久性有机污染物（POPs）的效果，后者单靠传统的SAT很难得以去除。
电脉冲氧化技术的工艺流程图及中试设备 | 图源：AquaNES
案例介绍-人工湿地
德国Schönerlinde污水厂是德国柏林第三大的污水处理厂，平均处理量为105000m³/天。该示范项目始于2017年5月，测试内容是基于臭氧技术的三级处理和后续的人工湿地处理的自然-人工结合的技术去除有机微污染物的效果。同时他们也会考察这套系统去除病原体、病毒、抗生物抗性细菌以及COD等常规污水参数的效果。
其中臭氧处理能力为15m³/小时，人工湿地为1-5m³/天。建造费用为12万欧元，项目为期2年。
德国 Schönerlinde污水厂的外观 | 图源：AquaNES
如下图所示，污水厂二级处理的出水进入臭氧处理工序，通过闭环控制以求臭氧单元能耗的最小化。臭氧单元的出水进入人工湿地单元，在这里项目团队还比较了表面流和潜流两种形式的区别。除了人工湿地，他们还对上流式MBBR滤池进行测试，该反应器含有双填料、生物活性炭等材料。
Schönerlinde污水厂示范项目的工艺流程图和系统实拍 | 图源：AquaNES
小结
AquaNES项目成本为1000万欧元，在2019年5月底告一段落。这个项目为期3年，参与机构超过30个，这在H2020项目里也并不多见。通过上面的案例介绍，我们可以看到该项目设定的一些目标已初步实现，通过结合基于自然的处理工艺，减少对化学品的依赖，改善对周边环境的影响等，但新工艺的投资和运行成本是否比传统方法更有优势，还有待核算。我们也将持续关注项目的进展，在今后的推送中为大家带来更新消息。
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