浅析我国城市污水处理现状与发展趋势

分类：推荐论文 时间：2011-04-20 09:10 关注：(1)

浅析我国城市污水处理现状与发展趋势
邹翔 朱富森
摘 要：本文以我国城市污水处理的发展史为背景，详细分析了我国城市污水的处理现状，并探讨了城市污水处理的发展趋势，以供参考。
关健词：城市污水；建设与发展；处理现状；发展趋势
1 城市污水处理设施的建设与发展
我国解决城市污水的净化问题始于二十世纪70年代。80年代，随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到重视，城市排水设施建设有较快发展。国家适时调整政策，规定在城市政府担保还贷条件下，准许使用国际金融组织、外国政府和设备供应商的优惠贷款，因此，推动了一大批城市污水处理设施的兴建。“八五”期间，随着城市环境综合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大，城市污水处理设施的建设经历了一个发展高潮时期。“九五”期间，我国正式启动对“ 河”(淮河、海河和辽河)、“ 湖”(太湖、巢湖、滇池)流域和“环渤海”地区的水污染治理，国家给予相应资金和技术上的支持。据统计，到2000年底，全国已建设城市污水处理厂427座，其中二级处理厂282座，二级处理率约为l5％。2000年用于城市污水处理工程建设的总投资约为l50亿元。但目前绝大多数小城镇尚未建污水处理设施。
2 城市污水处理现状
2．1工艺技术
目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中，各种类型的活性污泥法仍为主流，占90％以上，其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理T艺技术。传统上废水的处理方法分为物理法、化学法和生物法。物理法的去除对象是水中不溶解的悬浮物质。化学法是指向废水中投加化学物质，通过化学反应达到净化废水的目的。生物法指采取一定的人工措施，创造微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一种技术。生物法主要用于去除废水中呈溶解态和胶态的有机物，与物理和化学法相比，生物处理在去除废水中有机碳、硫、氮、磷等污染物质方面，存在许多优越之处。
(1)传统活性污泥法
活性污泥法在供氧式方运转条件、反应器形式等方面不断得到革新和改进。总的说来，活性污泥法的主要优点是能以相对合理的费用得到优良的出水水质，这是因为排放之前绌胞物质就从废水中去除；主要缺点是可控制性差。要达到期望的水质，往往需要复杂的操作，能提高微生物对环境和水质变化的适应能力。
(2)生物膜法
生物膜法和活性污泥法一样，都是利用微生物来去除废水中有机物的方法。但在活性污泥法中，微生物处于悬浮生长的状态，所以活性污泥法处理系统又称为悬浮生长系统。而生物膜法中的微生物则附着在某些物质的表面，所以生物膜法处理系统又称为附着生长系统。生物膜法主要包括生物滤池、生物转盘、生物流化床法等。目前，生物膜法需研究改进的主要技术问题有：在理论研究上须有所发展和突破；工艺设计的优化；研究适用的轻质高强、价廉、使用寿命长的滤池滤料；生物膜法除磷脱氮的作队研究。
(3)生物接触氰化法
生物接触氧化法是界于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺。接触氰化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式附着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。因此它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。生物接触氧化装置的形式很多，目前应用较好的是全面曝气的网状组合填料，纤维填料具有较好的应用前景。生物接触氰化法的特点是：具有较高的容积负荷；不仔在污泥膨胀问题，运行管理简便；对水质水量的变化有较强的适应能力。
总的说来，传统的废水生物处理方法无论在设计理论和实际运行管理等方面，都有比较成熟的经验。我国在污水处理新技术、污水再生利用新技术、污泥处理新技术等方面都取得了可喜的科研成果，某些研究成果达到国际先进水平。国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国，B法、氧化沟法、／O 工艺、∥O 工艺、SBR法在我国城市污水处理厂中均得到应用。污水处理T艺技术南过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场。
随着我国对水环境质量要求的提高。修订后的国家《污水综合排放标准》(GB8978一l996)也越来越严．特别是对出水氮、磷的要求提高，使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。由此开发了改良∥0工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺，并已开始在实际工程中应用。从工程规模上看，一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我周污水处理事业发展到一个崭新的阶段。
2.2规划布局
目前，大型集中污水处理厂在城市污水处理面发挥着重要作用，具有较明显的规模效益。大型污水处理厂在单位水量投资和运行费方面较小型污水处理厂有明显的优势：随着污水处理厂规模的增加，单位污水量的建设费用和运行费用都会下降。
3 城市污水处理发展趋势 ．
3.1 技术动态
随着社会经济的发展，城市污水排放量持续增加,1997年，全同城市污水年排放量达到35l亿m3,而污水处理率只有25.84％，其中集中处理率仅为13.65％。因此提高处理率以及处理的技术成了当今城市污水处理技术的当务之急。
石油化工和有机化工的发展，有机物的种类和数量不断增加，需要处理的城市废水水质越来越复杂，需要研究开发新的废水处理生物技术。另外，随着水资源的日益紧张和人们环保意识的提高，进一步寻求能够高效除去生物难降解物质和氮磷营养物质也要求研究开发新的废水处理生物技术。
3.1.1技术动态
近年来城市污水处理技术的发展方向主要有：对传统的活性污泥法流程和技术进行革新，使之更为经济合理；研究开发可以代替活性污泥法的处理流程和技术；研究开发目标为城市废水回用的处理流程和技术，由此开发了许多废水处理的新工艺，如吸附生物降解(AB)工艺，序批式间歇反应器(SBR)、膜分离活性污泥法、氧化沟工艺等。
(1)AB法
AB法是吸附生物降解法的简称，是在传统两段活性污泥法(z-A法)和高负荷活性污泥法基础上开发的一种新工艺，属超高负荷活性污泥法，在技术上有突破。适合经济水平不高的中小城市。该工艺的主要缺点是污泥产量较高。该工艺在我国一些城市已有应用，如深圳市罗芳污水处理厂。
(2)SBR法
SBR法是间歇式活性污泥法的简称，整个系统做到了自控运行，为活性污泥法的间歇式运行在技术上创造了条件。主要变形工艺有间歇式循环延时活性污泥工艺(ICEAS)和循环式活性污泥工艺(CA—ST)。适合应用于对出水水质要求较高、水量水质波动较大的旅游城市的污水处理。
(3)MSBR法
MSBR (Modified Sequencing Batch Reactor)是改良式序列间歇反应器。MSBR 工艺目前被认为是最新、集约化程度最高的污水处理工艺。从系统的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本和节约用地等多力 面来看，均具有明显优势：
(4)CASS
CASS(Cyclic Activated Sludge System)也是改良式序列间歇反应器，是生活污水和工业废水的先进处理工艺。其主要原理是把序批式活性污泥法SBR的反应池沿长度方向分为2个部分，前部为生物选择区也称为预反应区，后部为主反应区，在主反应区的后部安装了可升降的撇水装置，曝气、沉淀等在同一池子周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。
(5)Unitank
Unitank从运行方式来看，它像是SBR法的一种变形和发展，具有SBR法和传统活性污泥法的优点，一体化设计，不仅具有SBR法的主要特点，还可以像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行。
(6)氧化沟(Oxidation Ditch)
氧化沟工艺属于悬浮生物处理技术，在机理上类似于延时曝气工艺，常见的氧化沟有Carrousel氧化沟、交替工作式氧化沟、Orbal氧化沟、一体化氧化沟。与常规的活性污泥法或传统的活性污泥，它具有以下优点：工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；处理效果稳定，出水水质好；基建费用低，运行费用低；污泥产生量少，污泥的性质稳定；能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度的工业废水有很大的稀释能力；污泥停留时间较长，硝化反应容易进行，通过调节供氧量，可获得较高的脱氮效率。氧化沟工艺是我国目前采用较多的污水处理工艺技术之一。
(7)A2／O法(厌氧、缺氧、好氧)法是常用的脱氮除磷工艺。
3.1.2污水处理技术发展趋势
(1)一级处理
从传统的城市污水处理工艺流程来看，工艺流程大致如旧，主要的发展表现为处理设备的机械化和自动化水平的提高，各种机械处理设备的研制与发展。如出现了各种形式的格栅、格网、钟式沉砂池、多尔沉砂池及各种形式的除泥装置、清洗装置等。
(2)二级处理
从二级处理来看，仍然以生物化学法为主，典型流程格局仍为污水经格栅，到沉砂池(或曝气沉砂池)。到初沉池、曝气池、二沉池，然后排放。在生物化学处理法中，为了脱氮除磷。近年来不少同家的污水处理厂改用A／O法和A2／O 法处理污水。
(3)采用新流程、新技术、新设备等改善处理效果
近年来用于城市污水处理方面的新工艺(流程)、新技术、新设备等领域大致如下：在分离技术方面，主要采用有回转式周液分离装置、新型重力沉淀技术和高效气浮技术。固液分离技术主要表现采用先进的回转式机械格栅。高效气浮技术通过采用高效溶气罐等装置来降低溶气压力、减少能耗，提高单位容积的污水处理量，且操作控制稳定。
在活性污泥及生物膜法处理技术方面，主要研究或采用微孔曝气、A／O 及A2／O 工艺、氧气曝气、氧化沟、氰化塘、射流曝气、A-B法、TF／SC 工艺、SBR(序批活性污泥法)系统等。
另据报道“浸没式滤膜与氧化沟组合”的城市污水回用处理新技术，简化了流程，具有投资小，占地少、污水处理效率高的优点，根据测量，新工艺运行成本比传统污水深度处理工艺低13％左右，其建设投资则低40％左右。
3.2发展趋势
从近几年污水处理厂建设的情况来看，污水处理厂的建设有向小型化、分散化发展的趋势，出现这样的情况主要是由于两个因素造成的，一是缺水城市和缺水地区越来越重视处理后污水的再生利用；另一个因素是随着污水处理厂的普及，一些小城镇和远离城镇的别墅区和渡假村也都开始兴建污水处理设施，进一步促进小型污水处理设施的建设。
3.2.1 污水资源化使污水处理厂向小型、分散化发展
污水处理厂布局充分考虑了现有污水管道系统、污水回用、用地条件等因素，贯彻了污水处理厂集中与分散相结合、污水处理与回用相结合的原则。
3.2.2 污水处理厂的普及促进小型污水处理设施的建设
近几年来我国城市污水处理厂建设步伐明显加快，大中城市污水处理普及率逐步提高。一些小城镇、 工业开发区、别墅区和度假村等也开始建设污水处理厂站。
3.2.3污水处理厂布局规划应考虑的主要因素
污水处理厂布局规划是污水管道和污水处理厂建设的关键，科学合理的处理厂规划方案，可以降低污水管道和处理厂的建设和运行费用，并有利于污水的回用和排放。在编制污水处理厂布局规划应考虑以下主要因素：
(1)处理厂规模要考虑大中小相结合大型集中污水处理厂具有明显的规模效益，且来水水质稳定，易于日常运行管理。但处理厂过于集中，必然造成污水管道工程量加大，整个污水系统的初期投资较高，实施困难。因此，污水处理厂布局应因地制宜，规模大、中、小相结合。
(2)污水处理厂厂址的选择上要考虑上中下游相结合在传统的处理厂布局规划中，一般都将处理厂安排在城市的下游，这样可以使尽可能多的污水自流进入处理厂。另外，对于污水排放也比较有利，经处理后的污水排入下游河道，避免造成对上游水系的污染。但是，将处理厂全部放在城市下游对于北方缺水城市利用处理后的污水是很不利的。在城市上游设置污水处理厂需要非常慎重，要与处理厂退水的利用规划相结合。
(3)污水处理厂布局上要考虑集中与分散相结合
根据城市的特点综合考虑现状污水管道系统、处理厂用地条件、污水排放与回用情况等因素，综合分析后确定。
(4)应充分考虑污水回用的需求
水资源短缺已经成为我们面临的一个重要问题，北方缺水城市在编制污水处理厂布局规划时一定要将污水回用作为一个重要因素加以考虑。
3.3管理体制与相关政策
3.3.1管理体制
我国城市水环境污染控制体制是依据国务院各部门分工和《城市规划法》、《水法》、《环境保护法》、《水污染防治法》的规定，采取分级和分部门管理体制，即中央、省、自治区、直辖市和县、镇级分设行政主管部门；城市的独立工矿企业单位的水污染处理设施由各自行政部门管理，但业务、技术上受同级城市环保、建设部门的指导。相关部门责任如下：
(1)环境保护部门负责审查。
(2)建设部负责建设行政管理。有关供水的水资源调配、水污染防护和治理、饮水卫生与健康，分别由水利部、国家环保总局和卫生部协同管理。
(3)水利部门按照国家资源与环境保护的有关法律法规和标准，组织水功能区的划分和向饮用水源区等水域排污的控制，监测江河湖库的水质．审定水域纳污能力，提出限制排污总量的意见。
3.3.2相关政策法规
为推动产业发展，政府先后实施颁发了《城市排水当前产业政策实施办法》和《关于加快城市污水集中处理工程建设的若干规定》。
为确保排水设施安全正常运行，进一步控制超标污水进入排水设施造成人员伤亡事故和排水设施的损坏，制定了相应运行管理标准和《城市排水许可管理办法》、《城市污水水质检验方法标准》、《城市排水监测工作管理规定》，同时为加大对污水的监测力度，建立了《国家城市排水监测网》，并对监测网的成员单位进行了国家级城市排水监测计量认证。《中华人民共和国水污染防治法》要求建设、完善城市排水管网和污水处理设施，建立建设项目的环境影响评价及报告制度、排污收费制度。全国开始征收排污费和城市排水设施有偿使用费，明确要求城市排水设施有偿使用费做到专款专用于排水设施的维修养护、运行和建设。
(1)规划目标
根据我国国民经济发展计划和水污染防治规划中城市污水处理规划要求：到2Ol0年，我国城市化率将达40％，城镇人口总量将从现在的3～8亿增加到6～7亿，城镇需水量将从目前的858亿m3 增加到l290亿m3 。污水处理率建制镇不低于50％，设市城市不低于60％，重点城市不低于70％ “十五”期间，城市污水处理系统的规划在我国正受到越来越多的重视 规划目标主要包括水源保护目标、水环境质量控制目标和污水再生利用目标三个方面。
(2)政策体制改革
①管理体制：基于市场机制和政府宏观调控相结合的水工业管理与法律保障体系正在建立和逐步完善；政府、企业的职能和作用正在重新定位，机构正在重组；近几年还颁布了《城市供水价格改革管理办法》、《关于加大污水处理费征收力度的通知》等一系列法规政策。
②运营机制：供水与排水开始走向一体化，逐步建立适应社会主义市场经济的投资、建设、运营机制。
③投资：采取多渠道、多层次、多元化的资金筹措体制，投资建设城市污水处理厂。
④污水处理费及水价政策：《城市供水价格管理办法》对城市供水价格的概念、组成、制定原则、制定程序及主管部门等都做了明确规定。
4 结论
综上所述，从国情出发，将来我国城市污水处理发展趋势仍然为：
(1)氮、磷营养物质的去除仍为重点也是难点。
(2)工业废水治理开始转向全过程控制。
(3)单独分散处理转为城市污水集中处理。
(4)水质控制指标越来越严。
(5)由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究。
(6)污水再生利用提上日程。
(7)中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。城市污水处理厂布局规划是处理厂建设的依据，规划方案的合理与否直接影响处理厂的建设和运行管理，在编制污水处理厂布局规划时，要全面考虑技术经济指标、环境影响、污水资源的综合利用等诸多因素，综合分析现状污水管道系统、河湖水系规划、城市建设区布局等条件，对多种可能的方案进行比选，最终确定一个合理可行的方案作为实施案。