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1 绪论
水污染是一个世界性问题,它会导致水资源的可利用性能降低,自然水生态系的逐渐退化。我国是水资源短缺的国家,日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,还进一步加剧了水资源的短缺,对我国正在实施的资源可持续利用战略带来了严重的负面影响,尤其严重地威胁到城乡居民的饮水安全和人民群众的身体健康。目前,越来越多的专家与学者关注生物学处理法,尤其是水生、湿生植物处理法,它不仅能起到净化水的作用,还能改善生态环境,促进退化水生态系的恢复。
城市水环境改善的主要内容就是对河湖水体的修复。我国在利用生物生态治理技术对河、湖进行综合治理方面起步较晚,大部分都还只是处于试验阶段,并且水体污染情况与国外有所不同,各地的水体污染种类和污染程度也不同。目前国内外研究较多的生物生态处理技术主要有人工湿地技术、人工浮床技术、人工沉床技术、河道曝气技术、生物投菌技术。
2 我国污水处理的问题
我国的污水处理事业的实际情况是污水处理率低,很多老城区的排水管网甚至不成系统。城市污水处理能力增长缓慢和污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因,由此导致了水环境的持续恶化,并严重的制约了我国经济与社会的发展。我国城市污水处理能力增长缓慢的主要原因可以归结为以下三个方面:
2.1 污水处理技术落后
城市污水处理技术是城市污水处理设施能否高效运转的关键;长期以来,我国的污水处理技术都是沿袭了欧美国家近百年来的路线和处理技术,在吸收、消化国外技术的同时也形成了自己的技术,城市污水处理技术有了很大的发展,但是我国现阶段采用的污水处理技术与同期国外的技术水平相比依然还很落后,始终存在效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等缺点,从而影响它们在污水处理厂投标中的竞争力。
2.2 资金短缺,投资力度不够
城市污水处理系统是城市的重要基础设施之一,也是防止水污染、改善城市水环境质量的重要手段,为发展我国的城市污水处理,使水环境污染得到有效的控制,资金是个根本问题。我国经济水平相对于发达国家还比较落后,用于水污染治理的资金还很紧缺,不可能完全照搬国外的技术和模式,依靠大规模建设城市污水处理厂来改善水环境在现阶段实现的可能性不大。即使修建了城市污水处理厂,其高昂的运行维护管理费用也是城市污水处理率低,水体污染严重的主要原因之一。据清华大学紫光顾问公司调查:我国污水处理设备运行状况是l/3运行正常、1/3不正常、l/3处于闲置状态,污水处理厂的实际运转率只能达到50%,我国污水的实际处理率远远低于污水处理设施的处理能力。虽然近几年国家对污水处理投资有所增加,但与国外相比还差距甚远,远远不能满足需要。所以我国应通过宏观调控调整投资结构,加大对城市排水和城市污水处理设施的投入。
2.3 管理水平低
传统的处理技术较复杂,我国目前操作人员的技术素质及管理水平不能适应,这样就造成了即使已建成的污水厂也不能正常运行,严重制约了已建城市污水厂的正常运行。
污水处理技术的发展趋势是简易、高效率、低能耗我国是一个发展中国家,人口众多、生产力落后、经济基础薄弱是我国的实际国情,面对人民群众急需解决的生存压力,各级政府部门不得不把发展经济作为其首要任务。目前,我国很多大城市已经开始着手进行污水处理厂建设的规划和建设计划工作,但在广大中小城市(镇)还没有将污水处理建设纳入城市发展的议题,其主要原因之一就是没有专门的建设资金。
随着我国城市化进程的加快,中小城市(镇)的发展十分迅速,全国l9200多个建制镇绝大多数都没有污水处理设施。目前,中小城市(镇)的污水排放量约占全国污水排放总量的一半以上,随着未来50年小城镇建设的快速发展,生活污水和工业废水的排放量将会数倍、甚至十几倍的增加,势必加剧水环境的恶化。中小城市(镇)和大城市在水系上是相通的,而且往往处于大城市的上游,中小城镇的污水治理工作做不好,大城市污水处理率即使达到一个很高的水平,水环境的质量也不会有明显改善。因此,要改善我国水环境被污染和继续恶化的状况,保护我国紧缺的水资源,除了要刻不容缓地对大城市的城市污水进行处理外,中小城市(镇)污水也应该引起足够的重视。由于这些中小城市(镇)和大城市经济发展水平、排水体制、基础资料、融资渠道等有很大的不同,因此不可能也不应该把大城市的污水治理工艺、技术装备等搬用到中小城市(镇)的污水处理厂中去。就目前的发展状况来看,在中小城市污水处理方面,尚缺乏适合我国实际国情的污水处理技术和设备,缺乏资金和管理经验。因此,探索和发展适合我国国情的中小城市(镇)污水处理工艺,掌握一批在中小城市(镇)具有代表性的污染源的治理技术和城市污水处理技术,就势在必行。
由于我国是发展中国家,财力有限,用于基础设施上的资金在大城市和中小城镇之间的分配严重不平衡,如近期国家、省、市把投资的重点放在支持城市污水处理厂的建设上,对县及以下建制镇污水处理设施建设的扶持较少。另一个中小城镇有别于大城市的特点是从业人员的技术水平和管理水平较低,这在一定程度上对污水处理厂运行操作的难易程度提出了要求。污水处理是能源密集型的综合技术,污水处理的能耗与所处理的污水量、水质、采用的工艺方法、运行方式、处理程度及操作管理有关。
3 水生植物对城市生活污水的净化
以上这些因素就决定了应用于中小城市(镇)的污水处理技术首先必须经济、高效、节省能耗和简便易行。因此,研究和开发对传统工艺的改造和替代的新工艺,发展具有独立自主知识产权的、处理效果好且高效率低能耗的污水处理技术,是我国当前污水治理领域的一项主要任务。
目前,在高效率低能耗污水处理技术方面的研究已取得了不少进展,也开发出了一些经济实用的污水处理技术。下面所列的技术一般认为是可行且适合我国国情的高效低能耗中小城镇污水处理工艺:a)强化的一级处理技术;b)城市污水生态工程处理技术;c)高负荷的城市污水生物化学处理技术;d)厌氧及不完全厌氧处理技术;e)高负荷生物曝气滤池、生物附着生长技术处理城市污水处理工艺:f)现有城市污水处理的革新工艺。
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中国人均水资源量为世界人均占有量的l/4,是世界上13个主要贫水国之一。2000年地表水资源量26562亿立方米,2000年总供水量5531亿立方米,其中地表水源供水量占80.3%。地下水源供水量占19.3%,其它水源供水量占0.4%。2000年总用水量5498亿立方米,人均综合用水量为430立方米,城镇生活用水占5.2%,万元生产总值用水量为610立方米[1]。同时,国内水资源浪费现象严重,农业用水利用率仅40%—50%,工业用水重复利用率为20%—40%,单位产品用水定额往往比发达国家高10倍以上,见表1[2]。
水资源在时间、空间分布上也极不均匀。每年汛期,洪水集中,沿江地区往往水满为患;旱季则缺水严重,2000年5月由于干旱缺水,全国150座城市实行定时定量供水[3]。
水资源区域分布与土地资源、人口分布及经济发展也不协调。北方黄河、淮海、松辽河及内陆河流域片平均水资源量仅占全国水资源量的19%,但GDP约占全国总量的45%以上。西南流域片,平均水资源量为全国的20.8%,GDP却不到全国总量的1%,属工程性缺水地区。淮河流域,平均水资源量约占全国的3.4%,开发利用程度60%左右,但该流域属污染严重,按水质标准判别,缺水率很高,是资源性和水质性并存的缺水地区。
表1 中国与日本、美国水资源和使用经济发展比较 编号 项目 中国 美国 日本 ① 人口(亿) 10.575 2.424 1.21 ② 国民生产总值(亿美圆) 2825 39440 15799 倍数 1 14.1 5.6 ③ 最大可利用水量(亿立方米) 11000 10160 2000 ④ 取水量(亿立方米) 5000 4600 892 倍数 1 0.92 0.18 ⑤ ④/②(立方米/美圆) 1.77 0.117 0.0565 倍数 1 0.066 0.032 ⑥ (④/③)×100% 45.5 45.3 44.6 ⑦ 1980-1985年取水量增长率% 10.5 -10.7 1.1
中国水环境污染现状也相当严重,七大水系中,长江水质情况较好,干流有66.7%的河段为Ⅲ类和优于Ⅲ类水质,而黄河干流66.7%的河段为Ⅳ类水质,珠江干流29.2%的河段为Ⅳ类水质,8.3%为Ⅴ类和超Ⅴ类水质河段,淮河一级支流52%为超Ⅴ类水质,二、三级支流71%为超Ⅴ类水质,松花江70.6%的河段为Ⅳ类水质,海滦河50%的河段为Ⅴ类和超Ⅴ类水质,辽河50%的河段为超Ⅴ类水质:而十大淡水湖也受到严重的有机污染和氨、磷污染,富营养化问题突出。水环境的污染进一步加剧了水资源的短缺。
水资源问题已严重制约经济发展和人民生活水平的提高,对此,除积极开发新的水资源、严格控制水污染及积极推广节水措施等之外,水的再生利用是解决水资源紧张行之有效的措施。
2 城市污水回用现状
2.1 发展情况
中国城市污水利用研究,早在1958年就列人国家研究课题,60年代着重于污水灌溉,70年代中期进行了城市污水回用的深度处理试验,80年代初,大连、青岛、太原等缺水城市相继开展了污水回用于工业和民用的研究与实践,有些城市修建了家用试点工程并取得了成功,不少公共建筑亦建设了污水回用装置[4]。表2列出了部分城市污水回用情况,除表2之外,还有西安,厦门、沈阳等大中城市的污水回用也取得了相当好的效果。这些工程为污水回用工作的进一步开展树立了榜样和经验参考。然而,从整体上看,由于北方属于水量型缺水,南方属于水质型缺水,水资源比较贫乏的北方污水回用比水资源相对富裕的南方要做的好,工作成效也较南方显著。
2.2 民用建筑回用工程[5]
工艺流程为:
淋浴水水质稳定,它约占生活污水量30%,属于优质杂排水。淋浴水投加混凝剂后进入微絮凝过滤器,滤后水经高压泵进入钻滤膜处理,产水回用于淋浴。回用水水质达到了现行的生活饮用水标准。运行费用约每人(按40升计)需0.79元、除了纳滤法,建筑小区回用还有家用混凝沉淀回用装置等。民用建筑回用领域正处于起步和发展阶段,有待于积累更多经验和积极的探索。
表2 中国部分城市污水回用现状[1] 城市 处理厂 水量(万m3/d) 用途 大连 春柳河 8 工业区回用 开发区回用 7 市政、工业冷却 马栏河 12 市政杂用 长春 北郊污水处理厂 (一级)40,(二级)10 市政杂用 西郊污水处理厂 (一期)5,(二期)10 第一汽车厂 邯郸 邯郸市污水厂 10 市政杂用 太原 杨家堡处理厂 0.2 市政杂用 天津 纪庄子污水厂 0.2 市政杂用 北京 高碑店 30 冷却、市政杂用
2.3 生态型回用工程:东营市污水净化与回收再用生态处理工程[6]
工艺流程如下:
工程于2000年10月建成投产。规模为10万m3/d。通过生态系统中食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入该系统污水中的有机污染物进行降解和转化,便污水处理与利用结合起来,实现了污水处理资源化,缓解了当地的水资源短缺问题。
2.4 问题分析
尽管水资源十分短缺,但长期以来,城市污水回用一直发展缓慢,水价过低和体制问题是主要阻碍。由于多数城市水厂实行微利甚至政府补贴运行,水价过低,大多数地区回用水在经济上明显没有优势。管理体制分割又影响了水资源的统一管理,地表水、地下水、供水与用水排水之间条块分割,形成“多龙管水”。如南方某大城市,自来水公司从本行业经济效益考虑,推出多种措施鼓励公众多用水,出现了所谓的“管理型缺水”。
另外,由于水资源危机感和节水意识不强,认为水取之不尽,用之不竭的观念还未完全清除,同时,污水回用方面的科技投人也相对不足,政策鼓励也欠完全,导致全国大型污水回用项目为数不多,回用率较低,与发达国家相比,有明显的差距。
上述问题也导致了多数污水处理厂在选址、规模上未考虑回用的特点和要求,给日后城市污水回用在管线布置、回用水量平衡等带具体困难,限制了城市污水回用工作的有效开展。
3 城市污水回用发展趋势
根据“十五”计划,2005年城市污水集中处理率要达到45%,如污水回用率达到20%,则“十五”期末年污水回用量可达到40亿立方米,约为城市缺水量的一半。按国家《城市污水处理及污染防治技术政策》,到2010年,全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%,设市城市的污水处理率不低于60%,重点城市的污水处理率不低于70%。2000年国务院召开的《全国城市供水节水与水污染防治工作》提出:大力提倡城市污水回用等非传统水资源的开发利用,并纳入水资源的统一管理和调配。由此可见,城市污水处理率的提高,大量城市污水处理厂的建设,回用政策的逐步完善,为城市污水回用创造了前所未有的机遇;作为有效缓解水资源短缺的重要措施,己受到政府管理部门和行业各界密切关注,将是中国水处理行业的主要热点之一。
为使城市污水回用工作得到积极、稳妥、有效地进行,宏观控制、技术研究及市场机制将是各界着重关注和探索的主要课题,也直接关系到中水回用工作的实际进展。
3.1 政策法规等宏观控制对城市污水回用的影响
政府通过政策法规等宏观调控措施是促进城市污水回用工作健康发展的重要保证,从目前的具体情况出发,以下方面将会是宏观控制的重点。
3.3.1 改革水价结构
水价是水资源管理的主要经济杠杆,对水资源的配置和管理起重要的导向作用,目前水价政策极不合理。完整的水价体系应体现每一个水的使用者必须负担从采水、引水、处理水、传输水、排水、净化水使之完全无害于环境的全部费用,实际情况与这一原则相去甚远,使水资源的合理配置难以实现,也是遏制城市污水回用的主要瓶颈之一。这一问题己得到各界的充分关注,相信不久的将来会逐步完善。
3.3.2 完善中水回用标准
目前污水回用还未有国家标准,相应的行业标准有1989年的CJ25.1-89生活杂用水水质标准(新标准号为CJ/T48—1999)、CJ/T95—2000再生水回用于景观水体的水质标准等。但回用到补给地面或地下水水源、工业、市政景观小区杂用和农业灌溉等的水质要求都不一样,行业标准中对这些要求的体现尚欠完全,如生活杂用水水质标准将厕所冲洗、城市绿化用中水列入同一类水质标准。绿化用中水需考虑对人体皮肤和人体呼吸道的影响及对植物生长的影响,其要求远离于厕所冲洗,水质要求高低明显不同的用水采用同一标准,给实际工程在操作上增加了许多困难。因此,借鉴发达国家在回用水标准方面的经验,结合中国国情,制定按不同要求分类完全的回用水水质标准及相应的技术标准、规范,将会达成共识并逐步成为现实。
3.3.3 规划领先
除建筑小区、家庭回用之外,以城市污水处理厂为基础的规模型回用需结合区域情况进行总体规模,要求污水处理厂在选址、规模、处理工艺、水质标准及管线安排等方面满足回用要求。这就要求在宏观控制上进行总体规划,要求政府部门实行“一龙管水,多龙治水”模式将成为必然要求。
3.2 研究适合国情的国用技术与设备
中国各个地区经济发展水平差异较大,作为发展中国家,在积极研究和引进发达国家先进技术与设备的同时,重视研究开发适合中国国情的技术与设备是市场的要求。如中国内地的县级市城镇,污水量一般小于5万m3/d,资金有限,技术力量薄弱而劳动力相对丰富,采用经济、简易、有效的处理技术,如人工塘系统等与当地的生态农业相结合,作为生态农业的一个组成部分[7]。因此,满足不同区域实际情况要求的技术与设备将有巨大的需求空间和市场。
3.3 产业化市场化是必然趋势
在宏观政策框架下,依靠市场机制作用,逐步培育起中水回用市场,使之产业化、市场化,不仅符合国家的经济体制改革与发展方向,也是城市污水回用发展的方向。政府宏观调控、依托技术进步,市场化运作、用户参与将是城市污水回用产业发展的主线。
4.结束语
综上所述,可以看到2001年后中国城市污水处理回用的基本情况为:在政府层面,将会更加重视依法治水、加强宏观调控,运用经济手段鼓励水的回用;在市场层面,水资源问题已成为各地制约经济发展的主要因素。城市污水回用有着巨大的市场前景;在研究与企业层面,科研开发机构、国内外企业将一起进入这一市场,开展合作与竞争。表明城市污水回用将朝着产业化,市场化方向发展。成为解决水资源短缺的有效途径,是中国水工业的朝阳产业之一。
参考文献:
[1]中国人民共和国水利部,20OO年水资源公报,2001
[2]章非娟主编,《工业废水污染防治》,同济大学出版社,2001
[3]刘维城,世纪之交的中国城币净化再用,全国生活污水处理与中水回用技术交流会,2001
[4]沈光范 徐强,积极稳妥地开展中水回用工作,中国给水排水,vol17NO.14,2001
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Keywords: city construction; Sewage treatment; looking
中图分类号:U664文献标识码: A 文章编号:
随着我国城市建设的发展和城市化进程的加快,城市水污染问题日益突出,城市污水处理己经成为当前水污染治理的重点。长期以来,我国城市基础设施的发展与人口、资源、环境和工业建设不协调,导致基础设施长期超负荷承载。全国绝大多数城市的污水处理能力远远满足不了实际需要。
1我国污水处理现状
我国城市污水处理事业开始于1921年,上海首先建立了北区污水处理厂。近几年来随着经济的发展,水污染控制所而临的问题也愈加严重,污水处理厂的建设远远不能适应社会经济发展的需要。据2000年统计,全国城镇的污水处理率达到25 % ,2010年将达到50 %。但是,各地发展很不平衡,截至2005年6月底,全国31个省、区、市,其中还有297个城市没有建成污水处理厂。其中,地级以上城市63个,位于重点流域、区域“十一五”规划范围内的城市54个。但同先进国家比较,我国城市污水处理事业从数量、规模、普及率以及机械化、自动化程度上,还都存在着较大的差距。按照《城市污水污染控制技术政策》要求,城区人口达50万以上的城市,必须建立污水处理设施;在重点流域和水资源保护区,城区人口在50万以下的中小城市及村镇,应依据当地水污染控制要求、建设污水处理设施。
1.1总体处理能力偏低,地区分布不平衡
尽管近年来我国城市污水处理发展很快,城镇生活污水处理率也有较大提高,目前达到43. 8% ,已经超过墨两哥(2005年数据)和土耳其(2004年数据)等国家,但和世界其他发达国家相比,差距仍然很大。德国,瑞士、英国、荷兰等西欧发达国家的城镇生活污水处理率都超过90%以上,我国近邻的日本和韩国的城镇生活污水处理率分别达到了67. 0%和78. 8 % 。
1.2污水处理设施运行负荷率有待进一步提高
历年来,我国的城市污水处理设施平均运行负荷率在65到70%左右,还有一定的提高空间,造成运行负荷率不高的主要原因有两个:(1)城镇生活污水收集系统建设滞后,管网配套工程覆盖率低,污水不能全部收集进人污水处理厂,这是全国各地普遍存在的现象;(2)城市污水处理设施设计规模过大,导致管理运行费用过高,或者是设计处理规模超过了实际的处理需求,造成“大马拉小车”的现象,直接导致污水处理运行负荷率不高。
1.3污水资源化率低
国外城市污水处理回用率较高,例如以色列1997年生活污水回用率就达100%,而美国、德国、日本等发达国家,城市生活污水的资源化程度也很高。而在我国,目前城镇生活污水再生利用量仅占污水处理量的4. 6%,我国的污水资源化还有很大前景,尤其是在干旱、半干旱的缺水地区。
2污水处理的展望
2.1工业废水处理与城市污水合并处理
工业废水与城市污水是合并处理还是分别处理,是多年争辩的老问题,世界各国都存在,在我国更为突出。工业废水与城市污水处理的关系能否合理的解决,关系到如何发挥投资效益,即能不能使有效的资金用于更好地防治水污染的问题。多数人己认识到,应优先一考虑工业废水与城市污水的合并处理,规定工业废水进入城市下水道的水质标准,并在厂内进行必要的预处理,以控制并处理容易造成的问题,工厂和城市应对城市下水道和污水处理厂的投资和运行费用共同负责,可按水量、水质合理分摊。
2.2城市污水再生利用
污水经过不同深度的处理后,成为人们的第一水资源。污水经过处理不能得到合理的使用,就会淡化了污水处理的意义。中国水资源的拥有量在世界排名第121位,说明我国淡水资源缺乏。实践证明来源较为可靠的再生水是第一水资源之一,但是人们对再生水的认识有偏见,认为再生水是由污水经过处理后获得的,归根还是污水,所以不能得到重用,因此给再生水利用渠道的开发造成了极大的困难。而对淡水资源的宝贵要求,人们重新认识再生水,把再生水利用的渠道拓宽,要因地制宜根据需要确定利用途径。例如农业用水、工业用水、市政、园林用水、生活杂用水、城市1级河道景观用水、利用现有坑塘储存再生水、地下水回灌溉用水等。
2.3建设环保型的污水处理厂
污水处理厂是消除污染、化害为利、造福于民的产业,建设污水处理厂要消除自身对环境的污染,特别是随着环保法的深入人心,全民环保意识的增强,污水处理厂自身的污染应引起高度的重视。城市污水处理厂的建设可以从少到多,从低级到高级。结合我国实际,尽量开发高效、低耗的处理技术,以便在财力、物力不充足的条件下,经济有效地解决水污染防治问题。
2.4提高污水和污泥的资源化程度
经过处理的生活污水达到一定的标准之后就成为了资源,如果直接排人水体而不进行有效利用就是一种浪费,尤其是干早、半干早的缺水地区。因此,一方面,政府要建设分类供水系统,为实现中水回用建立基础,另一方面,要制定积极的政策措施,采取经济手段鼓励中水回用,防止浪费。
2.5城市污水处理厂建设要规模适度
建设城市污水处理厂要立足实际情况,规模适度建设。规模过大,一次性资金需求过大,资金不能及时到位,工程建设周期长,有限的资金投人不能尽快产生效益;规模过小,既满足不了当地的污水处理需求,又形不成规模效益。因此,建设污水处理厂要在一个适度的规模水平上,这样才能运行成本最低,从而取得最佳效益规模。
3结论
城市污水处理是一个迫在眉睫的问题,目前越来越多的受到人们的关注,但目前遇到的最大的问题是技术的改良和污水处理实际落实的问题。还需进一步投资进行新技术的研究,为人们的生活带来更多的绿色和清新。
参考文献:
[1]邹扬善.城市污水处理投资与决策[M].北京:中国环境科学出版社,1992.
[2]叶雯,刘美南.我国城市污水再生利用的现状与对策[J].中国给水排水,2002,18,(12) :31-33.
[3]籍国东.我国污水资源化的现状分析与对策探讨[J].环境科学进展.1998 ,7 , (5) : 10-13.
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1 我国城市污水处理的现状及问题
1.1 我国城市污水处理的现状
近年来,随着我国经济的发展,各行业也得到了迅速的发展,但是,相比之下,政府对于城市基础设施的建设和发展投入力度明显不足,这叫造成了基础设施不能够满足城市发展的需要,其中城市污水处理设施近年来才得以开始建设,这些污水处理设施已经明显不能完全处理城市发展和日益剧增的人口所产生的大量污水。截止2011年第三季度,我国大约建成污水处理厂3000座,这与世界上的其他先进国家相比,我国的城市污水处理能力和水平都还是比较落后的,我国城市中的污水处理厂的建设比较滞后是最重要的原因。根据一些统计数据显示,欧美等发达地区对于城市污水处理非常重视,其投资力度也非常大,从上世纪70年代就开始了污水处理设施的建设。上世纪,欧美等发达地区在对城市污水处理设施的建设投入就达到了GDP的0.5%,在这些地区平均不足一万人就能拥有一座污水处理厂,而我国在近几年对污水处理设施建设的投入还不到GDP的0.01%,更是平均约50万人才能拥有一座污水处理厂。
1.2 城市污水处理存在的主要问题
1.2.1 污水处理厂建设和运行资金严重短缺
污水处理设施是城市建设最重要的基础设施之一,它对于防止城市水污染,改善城市生活生产用水质量起着重要的作用。我国如果想要短时间内提升城市的污水处理能力,就必须要短时间内投入大量资金来建设足够数量的污水处理厂。按照1.25亿m3/d的处理能力、运行成本0.5元/m3计算,每年这些污水处理厂的运行成本就要250亿左右,而且还需要2000多亿的后续资金,短时间内要进行这么大资金的投入,显然比较困难。
1.2.2 缺乏先进的城市污水资源化利用技术
城市污水资源化利用事业的发展必须以新技术作为支撑和保证。而我国现有的设备、所采用的城市污水资源化利用技术难以满足实际需要。所以,想要有效的提升我国城市的污水处理能力可以通过不断的改进现有的污水处理技术,同时加大对新技术的研发的投入力度,生产不同水质的再生水,以满足生活生产的不同用水需求。
1.2.3 污水管网建设不合理
在全国已建成的3000多座污水处理厂中,因管网建设不合理的原因造成污水处理厂低负荷运行,或不正常运转的污水处理厂约占总数的2/3。造成此类现象的主要原因如下。(1)老城区生活污水和雨水共用管道,导致污水就近排人雨水管或水体。(2)通过改造的污水管道不能与接户支管配套,影响了生活污水流入城市污水主管道。(3)新建的污水厂将建设重点放在了污水处理设备污水流入主管道的建设,而忽视了对支流管道的配套建设,对污水处理的效率有严重的影响。
2 我国城市污水处理新技术的应用
2.1 超声水处理技术
在我国城市的农业生产中,化肥及农药使用非常广泛,同时还伴随着其它有害物质的污染,这对城市地下水以及河流湖泊等的水质都会造成严重的污染。新型的超声水处理技术目前已经被广泛应用到城市污水处理当中,它主要用于强化对污水中的微生物处理。城市中的污水在经过一定强度的超声处理之后,就会增强污水中微生物的生物活性,同时,反应器的有机负荷也会增加,从而有效的提高污水中有机物的处理效率。超声水处理技术主要利用在声空化的过程中集中声场中的能量,在空化泡崩溃的过程中将这些能量在很小的空间内释放出来,这样就会长生非常高的压力和温度,在局部区域形成热点区域,这样就能有效的提高这些区域内有机物的化学反应速率。目前,超声污水处理技术才刚刚起步,对与这种技术的开发和利用对于提升污水的处理效率作用明显,并且通过将光敏半导体材料加入到这种技术中,还可以利用太阳能来进行城市污水处理。
2.2 一级处理强化技术
一级处理强化技术主要用于对污水中的漂浮物进行处理,它是对二级生物处理的前置处理方法。一级处理强化技术具有节约能源和成本的有点,并且在一级处理技术在能够有效除去污水中部分有机物的同时,还能够影响后续的二级处理。通常,一级处理强化技术可以分为对污水中的微生物的吸附处理和对微生物的化学处理。其中的化学强化处理技术对污水中含有的重金属物质有很好的的处理效果,并且它的抗冲击的能力也更强。这种污水处理系统的占地面积小、基础设备建设成本低,同时在对污水的处理过程中稳定可靠,运行管理的过程也更加的简单,还能有效的降低运行的成本。
2.3 高级氧化处理技术
高级氧化处理技术是利用在特定条件下产生的具有一定氧化能力的自由基,这些自由基与污水中的有机污染物发生氧化作用,这样就能有效的强化和分解这些污染物,这种技术一把是被使用在水质要求较高或是水源发生严重污染的地区。目前,这种技术的成本非常高,但是由于其对污水的处理效果非常好,因此可以将其作为未来污水处理的研究重点。通过利用光或者特殊的催化剂激发可以产生自由基,其主要是研究光催化氧化处理理论、紫外净水理论等。目前,高级氧化处理技术已成了污水处理研究的重点课题,它将成为未来很长一段时间我国环保型水处理的引领者。
2.4 曝气生物滤池处理技术
曝气生物滤池处理技术主要特点就是成本低。使用此技术进行污水处理可以无需对处理后的水进行二次沉淀。在曝气生物滤池中,对于氧分子的利用率通常能够达到25%左右,曝气量也明显较其它方法更低。曝气生物滤池具有耐低温和抗冲击能力强的特点,即使在正常冲击力3倍时,也能在短期维持正常的运行,并且其水质的
变化也较小。并且,由于曝气生物滤池在建设时采用模块化的结构,更加方便进行后期的改扩建工作。
2.5 污水生态工程处理技术
污水生态工程处理技术相较其它处理技术运行更安全、更加节约成本,它还能有效的节约资源,实现污水的资源化。其主要包含氧化池系统和土地处理系统。目前,在国内已建成的城市氧化池处理的污水基本上达到了二级处理出水的水质标准,这样再经过一些后续的处理,水质就能达到污水综合排放的标准了。通过在处理池种养鱼和水生物而形成的生态净化池,其除菌能力都能达到污水三级处理的标准,而这些设施的运行和维护成本仅仅只是常规处理技术的一半左右,其设施建设费用更是不到常规污水处理厂建设费用的30%。
2.6 SBR工艺的创新
SBR工艺进行创新的最终目的就是要使城市污水的处理过程尽量的简化、使基础设施的建设费用尽可能的降低,同时还要能够提高污水处理系统的灵活性和稳定性。通常,通过创新后的SBR工艺进行城市污水处理的过程主要拥有下面几个技术要点:(1)污水的泄水体积必须合理;(2)设计高效的连续流SBR工艺;(3)通过准确的设计溶解氧,来达到同硝化和反硝化的目的;(4)合理的设计革新的SBR工艺的配套系统;(5)确定污水水质脱氮、脱磷和脱碳的关键参数。
3 城市污水处理发展趋势
3.1 污水处理厂规模大型化
污水处理厂朝着大型化方向发展。大型的污水处理厂规模效益非常明显,其污水处理能力更强,更加便于日常运营的管理。大型污水处理厂的建设必将成未来的发展趋势。
3.2 污水处理技术工艺革新
采用新工艺、新设备和新技术,在很大程度改变了污水处理厂的面貌,提高了污水处理厂的污水处理能力,降低了污水处理厂基础设施的造价和运行成本。
还节约了能源,经济效益和生态效益显著。
3.3 污水处理纵深化
污水处理可以纵向发展,从源头开始,化工厂的污水必须要经过处理达到一定的标准才能排放;或者是将二级处理的污水直接供应给化工厂,让其自己进行三级处理后使用,实现水资源的循环利用。
3.4 污水处理厂管理方式多样化
改变现有的政府投资和管理的单一运营模式,开放私人持有资金的投入,实现投资的多元化。还可以加入多元化的运营管理模式,如BOT模式、TOT模式、供排水一体化模式等。
4 结语
总之,我国目前城市污水处理的状况仍然严峻,与发达国家相比差距仍然比较明显。但是随着我国对环境问题的越来越重视以及各种新型污水处理技术的投入和使用,我国污水处理的状况也有了一定的改善。随着日益紧张的资源问题,未来城市污水处理技术的研究方向必将瞄准对于环保型污水处理技术的开发和创新。所以,我们应该熟悉和了解现有的各种新技术和工艺处理流程,只有这样,才能根据各地的经济条件和地理特点选择合理的污水处理方法,只有这样,才能更加高效的做好城市污水处理工作,减少污水对城市环境带来的污染,促进城市污水处理行业的健康发展。
参考文献:
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一、城市污水处理存在的主要问题
1. 污水处理厂建设和运行资金严重短缺。
污水处理系统是城市建设的重要基础设施,也是防止城市水污染、改善城市水环境质量的重要手段。在我国,要想提升城市的污水处理能力,必须在很短时间内建设足够数量的城市污水处理厂,这就需要很大一笔资金。按处理能力 1.25 亿 m3/d、运行费用 0.5 元 /m3计算,每年运行费用就要 300 亿元,后续建设资金尚需 2 524亿元。短时间内要筹集这么多资金,困难很大。
缺乏先进的城市污水资源化利用技术。
城市污水资源化利用事业的发展必须以新技术作为支撑和保证。而我国现有的设备、所采用的城市污水资源化利用技术难以满足实际需要。因此,研究、开发先进高效的污水处理技术可以有效提升我国城市的污水处理能力。此外,污水处理部门还要不断改进和更新已有技术,生产不同水质的再生水,以满足不同用户的需要。
污水管网建设不合理。
在全国已建成的 2 832 余座污水处理厂中,因管网建设不合理的原因造成污水处理厂低负荷运行,或不正常运转的污水处理厂约占总数的 2/3。造成此类现象的主要原因如下。
(1)老城区生活污水和雨水共用管道,导致污水就近排人雨水管或水体。
(2)改造后的污水管网与接户支管不配套,生活污水无法进人城市污水主干管网。
(3)新建污水处理厂侧重污水处理设施的建设规模和主干管的长度,忽视了收集支管和接户支管的配套建设,影响了污水处理的效率。
二、城市污水处理技术的发展
近年来,城市污水处理技术发展迅速, 其中主要有SBR 技术(序列间歇式活性污泥技术)、AB 技术(吸附生物降解技术)、氧化沟污水处理技术、A2/O技术(厌氧–缺氧–好氧技术)、活性污泥技术、物理处理技术等常见的污水处理技术。
1.SBR 技术。SBR(Sequencing Batch Reactor,序列间歇反应器)技术是 20 世纪初(1915 年)产生的活性污泥充捧式反应器 FDR 的一种改进,是好氧生物处理工艺,是连续进水、间歇排水的周期循环间歇曝气系统。该工艺流程简洁,布局紧凑;适用于处理市政生活污水和中低浓度的工业废水,能有效去除污水中的总悬浮固体。
2.AB 技术。
AB 技术来自西欧,是20 世纪70 年代中期由德国亚深大学 B. 宾克(Bohnke)教授开创的,20 世纪 80 年代开始应用于工程实践,是在高负荷活性污泥技术和传统两段活性污泥技术的基础上开发的一种新技术,适合经济水平较低的中小城市。
3.氧化沟污水处理技术。
氧化沟污水处理技术是 20 世纪中期发展起来的一种新技术,它将曝气、沉淀、污泥稳定等处理过程融为一体,采用间歇运行方式,BOD 去除率高达97%。由于氧化淘污水处理技术管理方便、有机物去除率高,能够适应水质、水量的冲击负荷,而且运行效果稳定,产泥量少且不需消化处理,得到了广泛应用。
4.A2/O 技术。
由厌氧池、缺氧池和好氧池 3 种反应器串联组合而成,具有脱氮除磷的功能。
5.活性污泥技术。
活性污泥技术是以活性污泥为主体,利用活性污泥中的好氧菌及其他原生物,吸附废水中的酚、氰等有机物,然后通过氧化分解等化学反应,把有机物分解成二氧化碳和水。
6.物理处理技术。
物理处理技术是通过物理的方法实现固液分离,将污染物从污水中分离出来。具体来说,该技术利用格栅、初沉池、沉砂池等构筑物,除去污水中的粗大颗粒和悬浮物。这是一种普遍采用的污水处理技术。
三、城市污水处理发展趋势
1. 污水处理厂规模大。污水处理厂朝着大型化方向发展。大型集中污水处理厂具有明显的规模效益的,其来水水质稳定,日常运行管理方便,污水处理能力强,是今后发展的趋势。
2. 污水处理技术工艺新。采用新工艺、新设备和新技术,在很大程度改变了污水处理厂的面貌,提高了污水处理厂的污水处理能力,降低了污水处理厂基础设施的造价和运行成本,还节约了能源,经济效益和生态效益显著。
3. 污水处理纵深化。污水处理逐渐向其上游和下游延伸,如,将二级处理后的污水直接供化工厂,由化工厂按要求进行三级处理后使用,实现水的循环利用。
4. 污水处理厂管理方式多样化。改变现行单一的政府投资和运营管理模式,拓宽投融资渠道,实现投资多元化。BOT模式、准BOT模式、TOT模式、托管运营模式和供排水一体化模式等,都可以应用到污水处理厂的运行管理中。
四、城市污水处理途径
(一)膜处理法
生物膜法是指从废水中去除溶解性有机污染物的方法,其原理是利用微生物附着在介质滤料表面而形成生物膜。在污水接触生物膜后,溶解的有机污染物被微生物吸附转化生成微生物细胞物质,从而净化水质。该方法处理效率高、耐冲击负荷性能好,产泥量低且占地面积少,便于运行管理,故被广泛应用于生活污水处理。
(二)城市污水强化一级处理
城市生活污水强化一级处理工艺具有投资少、提高污染物的去除率、工艺运行管理简便灵活、处理过程稳定可靠等特点。主要包括化学法、生物絮凝吸附法和化学——生物联合絮凝法。
1. 化学强化一级处理。该方法是在一级处理的基础上采用絮凝剂去除污染物的方法(简称 CEPT)(见图 1)。该工艺流程简单,易于操作管理,因有机絮凝剂用量少、效率高而倍受欢迎。其中以硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、石灰等应用较为广泛。同济大学以铁盐为絮凝剂,对上海污水进行了强化一级处理的小试和中试试验研究取得了较好的效果,证明此法具有很强的实用性。化学强化一级处理技术对 SS、CODCr和 BOD5处理效果较好,具有投资低廉、运行费用低、易于管理、处理过程稳定可靠等优点。缺点是对污水中氨氮去除率较低,易产生沉淀污泥,加大处理难度。
2. 生物絮凝吸附强化一级处理。该方法是指沉淀池污泥活化后再回流,利用活性污泥中微生物絮凝吸附作用去除污染物。该方法对有机物去除率较高,但对氨氮和磷去除率较低,出水达不到排放要求,一般只做为预处理,用于减轻二级处理负荷或扩大二级处理能力。
结语:
保护和节约现有水资源,进一步科学、合理地开发和利用城市污水,最大效率地提高水资源的重复利用率,实现污水资源化,化解水资源危机,使污水回用成为城市的第二水源,必须积极研究和探索出一条符合我国国情的城市污水可持续发展之路。
参考文献:
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1、城市生活污水的特征
(1)废水包含大量的油脂、食物残渣等,悬浮物较高,色度较大。
(2)废水包含大量的残留食物等,导致废水味道较大,容易发臭。
(3)废水水质水量波动比较大。
(4)废水有机物浓度较大,氮源及磷源也较高,直接排放易造成水体富营养化。
2、城市生活污水处理方法
一般情况下,生活污水的处理技术主要包含物化处理及生化处理。
(1)物化法
物理法是较为简单的处理方法,原理及操作相对简单,在工程运行过程中,一般放于处理方法的最前端,而且是常用的预处理方法。因化工类排放废水含有浮渣、漂浮物,生活类物质含有废水不易溶解的残渣等物质,物理法能将上述物质有效的去除,对后续处理来说减轻了大量的负担。在废水处理的工程化运行中,国内外成熟且被广泛应用的物理技术主要包含混凝沉淀技术等,针对不同的原水水质,用到的预处理技术各有不同[5]。
(2)生化法
生物法是依靠活性污泥中的微生物具有摄取、分解等作用,以废水中的有机污染物为“营养”,而使污染物本身得到降解,从而水质得到净化的一种处理方法。生物法主要包含两种,第一种是厌氧法,第二种是好氧法。它们包含的处理工较多,有水解酸化工艺、生物接触氧化工艺、UASB工艺等[6]。
3、常用处理工艺
3.1 A/O(缺氧/好氧)法
对于大型活性污泥法污水处理厂来说,处理效果较稳定,且实现了脱氮或除磷的目标,能耗和运营费用也较低;其缺点是处理单元多,管理较复杂,且不能同步脱氮和除磷。用于除磷的A/O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短;用于脱氮的A/O工艺的负荷很低,泥龄长、水力停留时间长[7]。
3.2 生物接触氧化工艺
生物接触法是一种生物方法,在此种工艺中生物膜起到重要的作用,生物膜只有通过长时间的驯化,使微生物逐渐适应废水,大量生长,微生物才能更好的降解废水。生物膜的形成是一个长期的过程,其在微生物对废水进行吸附及处理的过程中,不断的生长,死亡,不断的循环,从而导致生物膜越来越多,因此对废水的处理效果较好。
生物接触氧化法的优点主要是:(1)生物接触氧化法使用的填料本身具有较大的比较面积,系统长时间运行后微生物量会比较高,易于废水的处理,所以,一般情况下生物接触氧化池的容积负荷比较高。(2)耐冲击负荷能力强。微生物经过长时间的驯化与培养后,会逐渐适应废水的水质水量,使得微生物增值速度快,且种类繁多。因此,当水质水量变化较大时,能迅速的适用,且有机物去除率不受影响。(3)工程运行过程中,与其他活性污泥法相比较,使用生物接触氧化法不会出现污泥膨胀的现象,因此,工程中关于污泥膨胀的担心不会出现。(4)运行过程中无需补充微生物,由于微生物会大量的增值,同时集聚于填料上,越积越多,最后形成生物膜。主要依靠生物膜的作用去除废水中有机污染物,处理效果较好[8]。
3.3水解酸化工艺
在20世纪后期,学者对厌氧阶段有机物的去除情况进行了大量的试验与研究,最终得出了发酵理论,这个理论共分为四个阶段,即第一个阶段:水解阶段,第二阶段:酸化阶段,第三个阶段:产乙酸阶段,第四个阶段:产甲烷阶段。水解酸化即包含水解阶段及酸化阶段。但是,实际运行中并不能完全的将四个阶段区分开来。
水解酸化池反应是在不完全厌氧环境下的反应,利用该池中具有的各类细菌自身的吸附、降解和新陈代谢作用,对废水中高浓度有机物进行部分去除,同时针对含氮杂化化合物、磺酰胺类化合物等分子量较大的物质,能够使它们开环,变成分子量较小的物质,而分子量较小的物质更有有利于微生物降解。
该工艺优点主要有:(1)水解酸化阶段可以将废水中大分子物质降解为小分子物质,因此经水解酸化处理后,BOD5/COD比值会有较大的提高,为后续好氧生物处理奠定了基础。(2)水解酸化阶段只是厌氧的前两个阶段,因此不需要严格的厌氧条件,废水经水解酸化处理后,系统运行良好,且能适应的温度范围较广。(3)水解酸化阶段只是厌氧的前两个阶段,因此运行的时间会比厌氧阶段少很多,常规条件下,水解酸化工艺的时间控制在12h以内,所以,水解酸化池设备会比厌氧设备小很多,节约了经济成本。(4)水解酸化阶段的菌种比如水解菌和产酸菌代与代之间的繁殖速度非常快,而且很容易就培养出较多的水解菌及产酸菌。刘万杨以某校园生活污水为处理对象,对生活污水进行处理研究,处理工艺以水解酸化+曝气生物滤池为主 [9~10]。
结论
随着城市的发展和人民生活水平的提高,城市污水排放量日益增大,且污水成分日趋复杂,迫切需要适应各地经济发展和环境保护目标的污水处理技术。本文介绍了城市污水现状及主要的处理技术。
【参考文献】:
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[2]张志刚,孟广明,刘志强. AB法污水处理工艺的特点及技术管理[J].青岛建筑工程学院学报. 2003(03)
[3]白韬光.城市污水处理技术及其发展[J]. 机电设备. 2003(03)
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污水处理行业存在较大的发展空间。目前我国各城市污水处理率的平均水平在40%左右,沿海及重要省份城市的污水处理率已达70%,而内地许多地区却还没有开展。据统计,2005 年底全国还有二百七十八个城市没有污水处理厂,没有进行污水的实质性处理,一半以上的城镇化的人口、工业污水的处理不足。建设部目前定下目标,至2010 年城镇污水处理率要达到60%,其中主要城市的污水处理率要达到80%。为达到此项目标,2006-2010 年间我国将向污水处理和再生水循环行业投资达上万亿元人民币,因此污水处理行业潜力巨大。
1、我国城市污水处理现状分析
目前我国城市污水处理的面临着重要的考验,现有污水处理系统已经不能满足日益增加的城市污水量。而工业废水、日常生活排放污水在城市内部的流向对流经城市的河流以及浅层地下水也都有着不同程度的污染。这也使得我国多数城市水源受到污染,加大了城市生活用水处理的费用,加剧了我国城市废水污染程度。近年来为了加快我国可持续发展战略目标的实施、促进我国水资源优化、保护环境,我国很多城市已经开始了对城市内污水流向的治理,减少污水在城市内流向对浅层地下水的污染。同时大力应用新的废水处理技术,加快污水处理建设,为我国可持续发展路线的实施打下坚实的基础。
2、城市污水处理新技术分析
2.1曝气生物滤池技术分析。曝气生物滤池是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理,也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理,并且能够达到很高的排放水质标准。由于曝气生物滤池工艺将滤池和生化反应器结合起来,因此不再需要沉淀池;占地面积小,是常规工艺的1/4~1/5,节省大量征地和地基处理费用;池容小,土建工程量比其它工艺少20%~40%;全部模块化结构,改扩建容易,工期短;上部出水为清水,滤头不易堵塞,检修和更换容易。无需放空滤池中滤料;可对厂区进行全封闭,无臭味污染,视觉和景观效果好;不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵,降低了设备投资和运行费用;穿孔管曝气,节省设备投资和维护费,效率高。而膜式曝气头通常在运行两年后开始丧失其效率;自动化程度高,操作人员少;低温运行稳定,受温度影响很小;由于其具有连续的物理过滤能力,一旦生物反应发生问题,滤池仍可去除绝大部分的悬浮物;而且仅需要几天即可恢复生物处理能力,而活性污泥法需要几个星期才能恢复;由于其具有的众多有点,我国已经在2002年在广东南海新建了一座设计流量为50000m3/d的新型曝气生物滤池污水处理厂,从近6年的处理运行情况来看,运行稳定,处理效果好,是投资较少的一种新技术应用典型。
2.2天然有机化学污水处理技术的分析。天然有机化学在污水处理方面的优势已经被人们认可,也使得其在污水处理中的发展前景越来越好。化学混凝与生物法共同作用污水处理法已经成为了天然有机化学污水处理发展的新方向。该工艺能有效去除水中的颗粒物、磷和氮,使出水水质达到一定的水平。有些国家把化学混凝法加生物处理作为主要的处理方法对城市生活污水进行处理,如挪威、瑞典、丹麦,其70%的污水都用混凝法+生物处理。其它一些国家如美国和香港用一种叫做化学强化一级处理法,该法比化学混凝法需要的混凝剂量更少,但足以去除大部分磷同时大大加快沉降速度。
2.3污水生物处理方法分析。生物污水处理是用生物学的方法处理污水的总称,是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物,使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸,甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等,如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气(如藻类光合作用产氧等)为污水中好氧微生物提供活动能源,促进好氧微生物的分解活动,使污水得到净化,如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物处理效果好,费用低,技术较简单,应用比较简单。当简单的沉淀和化学处理不能保证达到足够的净化程度时,就要用生物的方法作进一步处理。生物处理中要特别注意掌握净化污水的微生物的基本特点,满足其要求条件;污水中BOD与COD比值要大于0.3。温度影响较大,冬季一般效果较差。
3、加快分流制排水管网的推进,促进污水处理的实施
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另外,由于水资源危机感和节水意识不强,认为水取之不尽,用之不竭的观念还未完全清除,同时,污水回收方面的科技投入也相对不足,政策鼓励也欠完全,导致全国大型污水回收项目为数不多,与发达国家相比,我国城市污水的回收率还很低,但是西方发达国家已经有了许多成功的实例。美国自50年代起,即开始着手这方面的工作,据报道,美国357个城市实现了污水回收再利用,其中回用于农业占55.3%,回用工业占40.5%;日本早在1962年就开始污水回用的实践,70年代东京、名古屋和大阪等城市就已将城市污水处理后回用于工业;前苏联莫斯科东南区设有专用的工业水系统,有36家工厂使用处理后的城市污水,每日污水回用量达5.5×105m3;南非联邦不但工业使用再生水,而且在约翰内斯堡市,每日自来水的85%加入的是城市再生水,开创了使用污水回用到饮用水的先例。随着我国经济建设和城市化的快速发展,使城市污水排放量增长很快。目前,我国城市污水年排放量已达414亿立方米,已建污水处理设施400余座,城市污水处理率达到30%,二级处理率达到15%。根据“十五”计划纲要要求,到2005年中国城市污水处理规模将超过4000万m3/d,城市污水集中处理率将达到45%,这就给城市污水回收创造了基本条件。
经济的发展和城市化进程的加快,以及水污染问题的日益严重,也导致我国的城市缺水问题十分突出。据统计,我国目前668座城市中有400多座城市存在不同程度缺水,其中136座城市严重缺水,日缺水量达1600万立方米,年缺水量60亿立方米,由于缺水每年影响工业产值2000多亿元人民币。严重缺水城市主要集中在北方,占全国的2/3,占南方城市总数的30%;南方占全国的1/3,占南方城市总数的17.8%。北方缺水城市中主要是资源型缺水,即城市发展的需水量超过当地水资源承受能力;南方缺水城市中除沿海少数城市外,基本上属于工程型或污染型缺水,即因工程设施不足或水质受污染造成。
一方面城市缺水十分严重,一方面大量的城市污水经治理后又白白流失,浪费了大量的可利用资源。和城市供水量几乎相等的城市污水中,只有0.1%的污染物质,远低于海水中3.5%的量值。水在自然界中是唯一不可替代的、也是唯一可重复利用的资源。城市污水就近可得,易于收集,再生处理比海水淡化成本低廉,基建投资比远距离引水经济。城市污水可以作为可靠的第二水源,这已成为当今世界各国在解决缺水问题时的共识。但是,由于污水回收再利用的复杂性,在我国开展污水回收必须注意以下几个方面的工作。
一、正确进行城市污水回收的规划和设计
由于再生水的需求者通常比较分散,用水量较小,因此铺设再生水管道系统是推广污水再生利用的关键。为了保证处理后的再生水能够送到各个用户,首先必须编制城市污水再生利用规划,确定污水深度处理的规模、位置、再生水管道系统的布局,以指导再生水厂和再生水管道的建设和管理。由于以前的道路和市政管道建设时未能预留再生水管道的位置,或者即使可以安排再生水管道也需要破路才能施工,这便造成了推广城市污水再生利用的一个主要困难。
二、切实保障城市污水资源化的安全性
在再生水利用的过程中间,保障安全性是非常重要的,不能只注意到大力推广污水的再生回用,而不注意到安全问题。首先是卫生安全,如回用到农业要保证农作物的卫生质量、保证土壤的质量、保证地下水的质量不受到影响。如果要回用到工业要保证工业品的卫生质量、工业用水系统的卫生质量,如工业冷却水管道系统会不会因为污水水质达不到要求而受到影响,也要注意到环境卫生受不受影响,如灌溉城市绿地、冲刷城市马路、冲洗城市汽车,要注意到有没有造成传染病的可能性,所以卫生标准是最重要的。当然,如果要补给饮用水源则更要注意饮用水源的安全性,另外,其它还有很多安全保障,例如供给的保证度,需要水的工业如果断水就不行。当然,还有一些特殊的水质要求,如硬度等等。
三、建立必要的政策法规,推进城市污水资源化
如制定再生水回用水质的标准,包括物理学标准、化学标准、生物学标准;加强对工业废水排放进城市下水道的水质控制,现行工业废水排放至城市下水道的水质标准要严格实施,要特别注意含有重金属的废水和含有持久性有机污染物的废水,传统的污水处理工艺不可能去除这些持久的有机物,如果不在源头加以控制,并将造成严重后果。应该促进工业清洁生产,要在源头减少废水量,降低污染负荷。通过清洁生产达到节水、减污的目的,以保障污水回用的安全性。改革水价政策也十分重要,对水资源、自来水、污水排放和再生水都要定价。
篇9
随着科学技术和经济的不断发展,环境问题越来越受到人们的普遍关注。人们越来越清醒地认识到,以污染环境和破坏生态来换取一时经济繁荣的矛盾日益突出,来自大自然的报复此起彼伏,人类的生存环境受到了严重威胁。
在维系人类生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中,水的重要性毋庸赘述,水作为人类生产、生活中不可缺少的组成部分,在各个领域内发挥着重要的作用。然而随着人类文明的进步、社会的发展、工农业生产水平的提高,随着工业化、城市化进程的不断加快,人类对水资源的污染、破坏却日益严重,水资源危机正在威胁着地球,水污染防治已经不可避免的进入了人类生产生活的日程安排。
1 我国水环境现状
我国是世界上13个严重缺水国家之一,每年排入水体的废水量达300多亿立方米,耗水量和污水排放量均居世界第一位,全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水,水污染现象的逐年恶化更使得水资源的短缺问题雪上加霜:水污染降低了水体的使用功能,加剧了水资源短缺,对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。缺水和水污染问题给我国经济发展、城乡建设和人民身体健康带来了极大危害,全国每年由于水污染造成的经济损失达300多亿。据世界卫生组织报告,全世界80%的疾病与水有关系。常见的伤寒、霍乱、胃炎、痢疾、肝炎等疾病,都是由于直接饮用受污染的水所引起的。
总体来说,我国水体污染的原因主要来自两方面,一是工业发展超标排放工业废水,二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏,大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少,但城市生活污水有增无减,占水质污染的51%以上。我们可以看出,城市生活污水已经成为水污染的最大“公害”之一。其防治直接关系到水体、水质的保护以及水资源的可持续利用,是我国水污染防治与环境保护的重点之一,而且对于改善城市环境质量与居民生存环境、促进社会的可持续发展具有十分重要的意义。
2 城市生活污水的特点
城市生活污水主要是指城市居民由于生活利用而产生的污水,主要包括:冲厕用水、生活洗涤用水、厨房污水等。这些生活用水耗量大、处理费用高、成分复杂(水中含洗涤用剂、汗液与化学品成分、脂肪、米糠菜屑等),而且由于我国生活区、商业区、办公区混杂,餐饮洗浴业遍布,生活污水排泄与城市排渍共用下水道系统,居民楼、宾馆等生活污水预处理以小片为单位,没有统筹规划,经过预处理或未经处理直接由城市下水道进入江河,因此我国城市生活污水具有源多、面广、量大、杂、散、乱的特点。这正是水体被污染严重的原因,也给现阶段我国城市生活污水防治带来了困难。
基于其重要性与难度,城市生活污水的防治越来越引起重视。现阶段对城市生活污水处理方面所采用的方法主要有污水集中处理与资源化利用。一方面要规划建设污水处理设施,另一方面城市、尤其缺水城市还要同时安排回用设施的建设,开展污水深度治理,提高污水回用率与资源化水平。
3 城市污水集中处理
我国《水污染防治法》第十九条中明确规定:城市污水应当进行集中处理。城市污水处理厂将居民生活污水集中后通过一定的处理工艺,将污水中高浓度的氮、磷等化学物质及部分细菌、病菌等不同程度减少或消除,达到水质净化的目的。处理后的污水直接进入自然水体或再生污水用来灌溉、清洁等。污水处理可以集中,也可分散,所谓集中,是在一个城市只建立一个污水处理厂和一套管网系统,集中治理全市的生活污水;分散是一个城市根据实际建几个污水处理厂与几套管网系统,也包括小型的单位和社区的污水处理装置及系统,达标后排入公用污水管道系统,或者在原地循环使用。
集中处理方式处理污水能力高、容量大、不但能处理生活污水、还处理工业废水与城市径流污水,但需要的建设投入与运营费用高、输水距离长,面临技术和配套管网投资的困难。在我国由于长期以来重企业排污点源治理,轻生活污水集中处理,因此城市污水处理设施建设、管理与运营机制方面存在不少问题:城市污水处理厂建设进展缓慢,缺少适当的投融资机制,在建工程资金不到位;配套的管网建设滞后,排水管网普及率低,影响运营效果;污水处理费收缴制度与污水处理设施有偿使用制度不健全,而污水处理成本高,补偿不足,集中处理设施不能满负荷运行,部分闲置,导致集中大型处理污染的效果不好。
4 城市污水资源化利用
城市生活污水具有水量大、水质较稳定、来源可靠、开发成本低的优点,是一种潜在的水资源,经过治理运用到工农业生产中去,可以创造经济效益与社会效益。资源再生是环保产业中的一个大的行业,污水资源化又是资源再生行业中的一个大行业。采取分质供水方式,可以对城市生活污水进行多层次处理综合利用。如直接用于或用化学方法净化提高水质类别档次,分离的固体物质经过提炼可成为肥料和饲料,用于园林绿化和家畜养殖;可以开放式的将处理过的污水还原到地面水体,间接再次作为水资源利用;也可以封闭式的将处理过的污水回用,作为工业冷却水、绿化、消防、市政杂用、洗车、建筑、农业灌溉、渔业用水。在这里,开放式还原利用如前一种城市污水集中处理方式,而后一种主要指以城市内部相对独立管辖范围和责任主体的一个城市功能区为单位,如居民区、学校、单位等,在单位内部进行污水再生处理,在原地和附近加以利用,即原生再处理,也称中水回用。
5 城市污水处理方法
最初的污水处理采用的是极其简单的物理、化学处理设施,水中的杂物经过格栅等构筑物被截流,再经絮凝沉淀等工艺,污水得到初步处理,但水中有机物等得不到有效处理,处理效果极差。特别是随着工业发展,生活污水中污染物的成份日渐复杂,这些污染物排入地面水系后造成河流黑臭。同时科学技术的发展,也使污水处理技术不断进步,现在生化处理由于其良好的处理效果和较强的实用性被普遍应用于废水处理。
水是生命的源泉,是人类赖以生存和发展的主要资源,也是自然生态环境的重要因素。无论是从全球的水环境状况来说,还是从我国的水环境实际情况来说,水资源危机已经严重制约了人类的可持续发展。人类不合理利用也造成水资源的萎缩。过度用水、水污染和引进外来侵略性物种造成湖泊、河流、湿地和地下含水层的淡水系统的破坏,已经给人类带来严重后果。因此,保护、合理利用与管理城市水资源、水环境、水安全、水景观、水生境将是目前以及未来我国城市生态建设中必须要长期坚持的一项重要内容,必须引起全社会的关注和重视。
参考文献
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前言
水,作为人类不可缺少的资源,长期以来被认为是取之不尽、用之不竭的。在这种观点的驱使下,水环境的质量越来越恶劣、水资源短缺也越来越严重,随着城市化的进程,城市的水资源需求和消耗也不断的增多,这在很大程度上造成了水体污染,生活污水是我们水体污染的重要污染源之一,因此,加强城市污水处理已经成为目前关注的焦点,而且也成为城市水污染治理的一个重点。
一、城市污水处理现状分析
1、污水处理作用有限,排水系统功能单一
在以往的排水设计中,许多城市主要采用分流制排水体制将雨水和污水尽快排出城市,忽视了城市径流面源污染的控制和雨水资源的利用。虽然住房和城乡建设部一直在推行排水系统的雨污分流,即雨水和污水分别使用两套排水管道排放,而当前大多数城市主要仍采用“雨污合流”的排水体系,特别是一些小城镇的排水设计中,还没有采用分流制的排水系统,所以在夏季,一遇到暴雨,很容易造成污染。又因为对新型用水技术替代规律和扩散规律的基础研究和把握和对多种用水信息的综合性、结构性分析手段和方法,使得排水设计功能简单,污水处理作用十分有限。
2、企业与居民环保意识差加大污水处理难度
一些生产企业为了降低生产成本,提高经营利润,在污水达标排放之前做的是表面文章,一旦达标排放相关检查活动结束,便继续超标排污。有些城市居民缺少环境保护、绿色生态的意识,将日常生活中的垃圾随便扔放,造成生活垃圾对水资源的二次污染,在一些流域己成为主要污染来源,特别是一些小城镇,生活污染源污染负荷占50%~60 %,而当地由于治理资金缺乏、技术手段落后等问题,使得对对生活污水、面源污染均缺乏治理力度。
3、污水处理系统缺少科学规划
目前,我国的水量预测工作主要是参照《城市给水工程规划规范》中的有关规定,参考不同性质用地的用水指标,根据城市规模确定所在地区人均综合用水指标和人均综合生活用水指标,通过对历史综合用水数据的回归外推。这种预测方法十分落后,可靠性也差,主要表现在水量预测过高。污水处理厂的规划设计中同样存在水量预测过高的问题,管网配套工程也不到位。
4、资金短缺,投资力度不够
城市污水处理系统是城市的重要基础设施之一,也是防止水污染、改善城市水环境质量的重要手段,为发展我国的城市污水处理,使水环境污染得到有效的控制。资金是个根本问题。我国经济水平相对于发达国家还比较落后,用于水污染治理的资金还很紧缺,不可能完全照搬国外的技术和模式,依靠大规模建设城市污水处理厂来改善水环境。即使修建了城市污水处理厂,其高昂的运行维护管理费用也是城市污水处理率低,水体污染严重的主要原因之一。
二、我国城市污水处理的发展对策
1、城市污水再生利用
污水经过不同深度的处理后,成为人们的第二水资源。污水经过处理不能得到合理的使用,就会淡化了污水处理的意义。中国水资源的拥有量在世界排名第121位,说明我国淡水资源匮乏。实践证明来源较为可靠的再生水是第二水资源之一,但是人们对再生水的认识有偏见,认为再生水是由污水经过处理后获得的,归根还是污水,所以不能得到重用,因此给再生水利用渠道的开发造成了极大的困难。面对淡水资源的宝贵要求,人们重新认识再生水,把再生水利用的渠道拓宽,要因地制宜根据需要确定利用途径。城市污水处理应考虑与污水资源化目标相结合,在进行污水回用工程评价时,需分析回用水的利用途径、可行性和因此产生的环境问题。例如农业用水、工业用水、市政、园林用水、生活杂用水、城市二级河道景观用水、利用现有坑塘储存再生水、地下水回灌溉用水等。
2、保障污水处理基础设施建设和技术方法创新,变单一为综合
首先,加大政府资金投入力度。将污水处理和排水设施建设作为重点工程,积极落实建设资金,继续做好的城市污水处理厂、污水管网项目和排水设施建设的前期准备,积极争取国家国债资金支持。可以使用国内银行贷款、国外政府贷款和国际金融组织贷款,鼓励大力发展污水处理设施和排水设施建设。新建污水处理厂,坚持配套管网、中水回用、脱氮除磷等设施与主体工艺同时设计、同时施工、投入运行。
同样是由于过去对城市污水认识上的偏差,不仅形成了规划布局上的不合理,而且也造成了城市污水处理工艺上的先天不足。目前有相当一部分城市已建成的污水处理厂采用的是一级处理或一级强化处理,部分二级处理工艺中也没有考虑除磷脱氮功能,出水没有消毒工艺,不适应城市污水处理再生利用的要求。因此,在城市污水处理的工艺上必须按照“最大化利用”的原则,从当地实际情况出发,争取由单一的处理工艺改造为综合处理工艺,通过积极推广各种膜分离技术、臭氧氧化技术以及安全消毒技术的应用,努力改善城市污水处理水平,达到再生水的指标要求,提高水的重复利用率。同时要努力推进污泥无害化处置的技术进步,推广污泥的资源化利用。有计划地引进和推广排水的先进技术,实现高效、节能和再用的目的,不断提高城镇排水的现代化水平。大力推广节水技术,引进先进的生产工艺和废水处理回用技术,降低水污染排放系数。其中,污水管道是城市基础设施建设的重中之重,要采用适当的污水处理系统,建立健全污水收集处理体系,采用城市联网和区域联网的方式提供清洁可靠的饮用水。
3、建设环保型的污水处理厂
污水处理厂是消除污染、化害为利、造福于民的产业,建设污水处理厂要消除自身对环境的污染,特别是随着环保法的深入人心,全民环保意识的增强,污水处理厂自身的污染应引起高度的重视。城市污水处理厂的建设可以从少到多,从低级到高级。结合我国实际,尽量开发高效、低耗的处理技术,以便在财力、物力不充足的条件下,经济有效地解决水污染防治问题。
4、统筹规划,变大集中为合理布局
正是由于认识上的偏差,过去在城市污水处理的规划布局上,一般都是把城市污水处理厂安排在城市的下游,靠管网拦截,重力自流,把城市污水输送到城市污水处理厂,经过处理后,再排放到下游的自然水体中去。现在城市污水是一种资源了,必须重复利用。如果仍采取过去的规划布局,城市污水处理完,如要利用就需要再重新铺设新的管道,采用分级提升的办法,输送到城区用户。这不仅造成了巨大的工程建设成本和土地资源的浪费,而且还会形成极高的运行成本,无论是从经济上,还是从社会实践上都是行不通的。因此,没有合理的污水处理厂的布局,就没有水资源保护目标的实现,也不可能实现水资源的循环利用。所以,必须改变过去“大集中,大排放”的规划布局,按照“统筹规划,合理布局,就近处理,有利使用”的原则,重新审视和调整城市污水处理厂的规划布局,适当采取分散、小型、多级、循环的方法,合理建设城市污水处理厂,促进城市污水的再生利用。
结束语
城市污水量将越来越多,治理污水污染已经迫在眉睫,是我们和谐社会发展的需要。首先认识其任由发展的危害性,发展环保经济、可循环经济,一方面加大治理,另一方面积极预防,走出一条高效率、低能耗、简易的污水技术新思路,将为我国城市污水处理事业的又好又快发展创造良好的氛围和条件。。
参考文献
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Keywords: urban sewage water treatment
中图分类号: S273.5 文献标识码:A文章编号:
我国是一个水资源紧缺的国家,其中淡水资源仅占全球水资源的6%,人均水资源仅为世界平均值的60%左右,水资源短缺成为我国发展所面临的严峻问题。但是,随着我国城市化进程的不断加快和城市居民生活水平的不断提高,城市生活用水的需求量越来越大,特别是近几年,这一矛盾越来越突出。全国655个城市中,有近400个城市供水不足,110个城市严重缺水。而随着我国工业化和城镇化进程明显加快,城市水资源短缺和城市废污水排放量猛增问题日益凸现。国内外实践表明,城市污水处理回用是缓解水资源短缺、实现水资源循环利用、促进水资源节约与保护、建设节水型社会的重要手段,对落实节能减排口标,建设“资源节约型、环境友好型”社会具有重要意义。
1我国城市污水处理现状
根据我国城市污水处理回用现状的调查,2007年,全国城市污水处理回用总量为17.3亿m3,回用率为7.6%,再生水厂127座,再生水生产能力347.7万m3/d.从发展水平看,受水资源条件、经济发展水平的限制,各地城市污水处理回用发展小均衡。北方缺水地区的城市污水处理回用发展较快;而在南方水资源相对丰富的地区,城市污水处理回用工作尚末开展。
由于体制原因,长期以来城市污水处理厂建设需要政府投入大量资金,对许多城市而言,这是一项巨大的财政支出。同时,污水处理的相关制度不完善、管理不规范,政府还需对建厂以后的运转费用进行补贴,加重了城市的财政负担。我国许多地区,尤其是广大中西部地区普遍存在污水处理厂建不起,建起却又运行不起来的尴尬。美国平均每1万人就有一座污水处理厂,欧洲许多国家平均每5000-8000人就有1座污水处理厂;而在我国城镇中平均每150万人口才拥有1座污水处理厂。我国城市污水处理厂的建设己经远远滞后于城市的发展需求。同时,日前我国城市污水处理率很低。2005年全国城市污水处理率只有51. 99%,中西部地区则更低。有报道指出,2004年兰州市是甘肃全省生活污水处理最好的城市,但处理率也仅为37% ,剩余污水未经处理就直接排入黄河;江西省城市污水处理率仅为24%。近年来,虽然各地采取利用国债资金、吸纳社会资金等方法以求加快城市污水处理厂的建设,但是进展缓慢。
2水处理市场存在的巨大问题
2.1人们对于水处理观念的误区
在我国人们对于水的认识长期以来一直存在观念上的差异,便宜又方便的自来水更多体现的是一种社会福利,居民往往认为水的供给和处理是国家和政府的行为,费用理应由政府补贴,对于公用事业性收费一向很敏感,未能树立“喝水需付费,排水也需付费”的观念。对使用再生水缺乏了解,认识不足,不少人对再生水水质存在疑虑,使得再生水的利用还未得到足够的认识与重视,造成了城市污水处理回用市场需求不足。
2.2水价问题
水价由原水价、进行处理的水价、重新回到自然环境的水价三部分组成,而我国水价偏低,没真正反映水的价值。在发达国家,水价和电价的比例是6: 1,水比电要贵6倍之多,在我国多数地区水和电的价格比是1:1,近年来一些城市虽在一定程度上提高了水价,但仍不能反映出水的无可替代的宝贵资源价值。
由于我国在水价等经济手段上调整不成功,也给水处理市场上带来一系列问题,由于水价偏低,人们就会对水不加珍惜,无法形成节约用水的意识;其次,水价偏低,处理污水几无收益,多数城市很少有积极性去投资处理污水,资金跟不上,政府也没有能力新建污水处理设施或是对现有设施进行维修和改造,使供水与污水处理的投资建设和质量改善方面均进展缓慢。另外许多城市没有建立起有效的城市水管理系统,制定出一套适时可行的供水及污水处理收费制度,充分体现水价的成本费用比,在经济上保障供水和污水处理的运行、维修和服务,确保有足够的基建资金以满足不断增加的城市用水需求,这些都对城市水处理问题产生重要影响。
2.3污水处理的技术问题
目前我国在水处理技术方面与世界发达国家相比还存在一定差距。国内的城市污水处理厂一般是一级处理厂,其出水水质达到国家一级排放标准,经过简单的再处理后就可广泛用于农川灌溉、城市绿化、工业用水等。污水回用既可减轻城市水资源压力,为城市提供稳定的水源,又可减少城市污水量的排放。有资料显示,城镇污水处理后如能合理回用,可使城镇可用水量增加50%以上。日前,国内污水处理厂的处理水基本上是直接排入江河或海洋,白白流失宝贵的再生水资源。我国已可以全部完成处理工艺及设备的生产,城市污水处理及污水回用技术与国际上的差距也在进一步缩小,在工业废水处理方而也有些独到之处,有些技术及设备已打入国际市场。
3城市污水处理前景及解决方法
3.1健全城市污水处理回用政策法规
在我国相关法律法规的基础上,制定颁布城市污水处理回用的相关法规文件。尽快出台《城市污水处理回用条例》,制定《城市污水处理费征收和使用管理办法》.《再生水价格管理办法》等,逐步将城市污水处理回用工作纳入法制化轨道。
3.2工业废水治理工程
随着我国经济的迅猛发展,工业规模的不断扩大,工业废水污染日益严重。工业是用水大户,也是污染大户,治理工业废水使其达标排放是个大工程,也为水污染治理提供了广阔的市场空间。
3.3城镇给水工程
随着城市人口的不断增加和工业规模的不断扩大,城市饮用水源和工业区水源均受到不同程度的污染。在城市居民生活水平不断提高的同时,需水量也在逐年增加。直饮水工程在发达国家已相当普遍,而我国目前还没有广泛推广应用,我们应将饮用水和非饮用水分开处理供应,实现分质供水、优水饮用的21世纪饮水新概念,既可降低饮用水深度处理所需的大量费用,又能科学地利用有限的水源,具有良好的经济性、节约和卫生的特点,已引我国许多大中城市的重视,具有广泛的市场前景。
3.4处理工艺的优化
日前世界各地污水厂仍以此类方法为基础工艺:AB法、A/O法、A2/O法、氧化沟法、SBR法(CASS, CAST,UNI-TANK,AT- DAT等均由SBR法演变形成)这些处理方法都是在活性污泥法基础上发展起来的.我国幅员辽阔,各城市水质水量不同,水环境差异很大,污水处理的方式也应该具有多样性,例如经济水平较高的城市,可采用物理化学法、膜处理法;用地不受限制地区,可用生态塘系统;在湿地及沼泽地,宜用自然净化法;处理较高浓度城市污水可采用AB法
另一方面我们要选用国内外各种优秀的污水处理设备,如格栅、水泵、鼓风机、曝气机、投药设备、刮泥机、污泥脱水机、检测仪表等在我国污水处理领域有较大市场,往往一个污水厂有多国设备,购买备品备件困难。我国相关产品因品种少、结构落后、技术含量低而失去用武之地。我国应加大研发力度,给予有实力的企业大力扶植,建设城市污水系统应优先选用合格的国产设备。
4结语
基于我国在用水观念、水价、水处理设施建设与运营、水处理企业等方而存在的种种问题,目前我国的污水处理现状还不容乐观,我们应该制定及时的法律法规,规范污水处理市场规范,加大污水处理的资金投入,引进先进设备,治理好工业废水和城镇给水工程,重视城镇给水工程的改造。政府应加强引导,加快污水处理产业化进程,以有效地解决城市水危机,为城市的进一步发展打下坚实的环境保打下坚实的基础。只有解决好城市的水问题,才能真正实现城市的可持续发展,这是我国城市化进程的必由之路。
参考文献
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1 常用城市污水处理方法比较与探讨
1.1 活性污泥法
长期以来,城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各国应用最广的一种生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器,通过曝气设备充入空气,空气中的氧溶入混合液,产生好氧代谢反应,且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态,这样,废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池,混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离,流出沉淀池的就是净化水。
除普通活性污泥法外,还有多点进水、吸附再生、延时曝气和高负荷率活性污泥等方法。前两种方法与基本流程有所不同,废水流进曝气池的入口的数目和位置有差别。在多点进水活性污泥法中,只有一部分废水和回流污泥一起在首端入池。 其余的废水分2~3次在离首端有一定距离的2~3个入口处(入口的间距一般相等)进入曝气池。从流程上看,可以说吸附再生活性污泥法只是多点进水过程的变形,几个废水入口只用最后一个,后者即变成前者。
1.2 生物膜法
膜生物反应器(MBR)是指将膜分离技术中的超微滤技术与污水处理中的传统活性污泥法(CAS)相结合,用膜组件代替活性污泥法的二次沉淀池进行固液分离,达到去除悬浮物、细菌及大分子有机物的目的。MBR具有出水水质好,容积负荷高,占地面积小,剩余污泥产量低,操作管理方便等优点。金培涛(2005)采用复合式膜生物反应器(HMBR)工艺对污水处理中的脱氮除磷性能进行研究,结果表明经 过膜生物反应器处理过的污水水质完全符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准》要求。在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。
1.3 氧化法。
生物接触氧化法是以附着在载体(俗称填料)上的生物膜为主,净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法,兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下,不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理,都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型,氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、(催化)湿式氧化法,光催化氧化法、超临界氧化法等。
化学氧化法虽然操作简单,但由于其处理效果并非十分理想,而且由于其运行成本较高。 生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点,但又与一般生物膜法不尽相同,一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中,所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧,而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧,相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料,也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池,三是池内废水中还存在约 2~5%的悬浮状态活性污泥,对废水也起净化作用,因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法,兼有生物膜法和活性污泥法的优点。光催化氧化法设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底,在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景,目前已成为国内外非常活跃的研究课题。有专家预测,氧化法将成为21世纪废水处理中重要的方法之一。
2 结论
综上所述,城市污水处理是一个迫在眉睫的问题,目前越来越多的受到人们的关注。
由于城市污水的成分复杂多样,通用的处理方法应用的难度比较大,许多污水处理的新技术,目前还是处于尝试阶段,没有成熟模式可供参考。因此,对污水处理技术的改良研究是当前城市污水处理的关键。
进行污水处理工作,要全面规划,合理布局;加强环保意识宣传教育;强化管理,努力摆脱现在经济发展中高污染高排放的“双高”困境。
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一、城市污水的特点
城市污水指人类生活所产生的污水,以洗涤污水和排泄物等为主。城市污水的排量和居民生活水平有关,其排量较大,平均每人每日产生污水150-400L。城市污水有区别于工业污水,但也成为了当今社会的一个主要污染源。目前,除磷技术是城市污水处理的瓶颈问题。因为污水中含有的高量氮、硫、磷等物质在厌氧细菌作用下,极易生恶臭物质污染环境。此外,污水中还含有大量的病原菌、病毒和寄生虫卵等微生物,以及糖类、脂肪、蛋白质等有机物,和一系列金属物和盐类物质。
二、城市污水处理的重要性和迫切性
我国淡水资源十分紧缺,人均拥有量为2300立方米,仅相当于世界人均拥有水平的1/4。更不为乐观的是我国的城镇污水:自1997年起,居民污水排放量首次超越了工业污水排放量(城市污水排放量占总排放量的45%),开始位居污水治理工作的首位。从而我国全面加强了城市污水的治理工作;1999年,城市污水污染负荷超过了工业废水污染负荷,我国水污染控制重点也从工业污染转变成了城市污水污染。到 2003 年,全国废水排放总量为 460 亿吨,其中城市生活污水排放量占污水排放总量的53.8%,为247.6亿吨;废水化学需氧量(COD)排放总量1333万吨,其中生活污水占总量的61.6%,为821.7万吨。如此醒目的数字说明了我国水污染的严峻形式,以及城市污水的严重所在。
据有关资料统计,我国的生活污水大多未经处理就直接排人江河湖海,比例高达80%。400亿立方米的年排污量,污染了全国1/3以上的水域。专家指出,水污染无疑加重了水资源的紧缺程度,更为严重的是直接威胁到人类的生存环境及饮用水安全和工农业发展的进度。目前,城市污水已慢慢侵蚀人类的生存环境,成为仅次于洪水、干旱等自然灾害的污染。而我国城市水污染之所以如此严峻,其主要原因是污水处理率低,导致污水未经处理直接排放到河流,由此,加强污水处理力度迫在眉睫。
三、污水处理常用方法探讨
1.活性污泥法 活性污泥法具有处理能力高,出水水质好的优点,也是目前全球采用最为广泛的处理城市生活污水的途径。该方法是在人工充氧条件下,对污水和各种微生物群体进行连续混合培养,形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用,来分解并去除污水中的有机污染物。活性污泥法的主要组成部分有曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。具体流程为:①曝气池作为一个生物反应器,容纳废水和回流的活性污泥形成的混合液;再通过曝气设备充入空气,使氧溶人混合液,产生好氧代谢反应;同时保证混合液得到足够的搅拌处于悬浮状态,使废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。②混合液进入沉淀池后,悬浮固体经沉淀后和水分离,就有净化水流出沉淀池。同时沉淀池中的污泥回流(称为回流污泥)进曝气池,确保曝气池内保持一定的悬浮固体浓度和微生物浓度。此外,在曝气池中的生化反应引起微生物的增殖,微生物流经沉淀池时又被消除,来达到维持活性污泥系统的稳定运行的环境。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外,还要有良好的凝聚和沉降性能,以使活性污泥能从混合液中分离出来,得到澄清的出水。
3.生物膜法 生物膜法也是污水生物处理的常用办法。该方法的工作原理为通过去除废水中的溶解性有机污染物来达到净化的目的。生物膜法的适用对象主要为中小规模的的污水处理系统,在南方运用更为广泛。具体流程为:污水和附着在介质“滤料”表面的微生物形成的生物膜接触反应后,生物膜中的微生物会溶解去除有机污染物,将其转化为水、二氧化碳等物质,有机物消失达到净化的目的。
3.氧化法 据氧化剂的种类及反应器的类型,可将氧化法分为化学氧化法、催化氧化法、(催化)湿式氧化法,光催化氧化法、超临界氧化法几个种类。目前,氧化法处理污水采用率较高,且前景较为广阔,但其中的化学氧化法操作简单,但运行成本高且效果不佳,因此,采用率普遍不高。
4.氧化塘处理技术 氧化塘处理技术,是指污水中的有机污染物通过在塘中生长的微生物的代谢作用被氧化分解,达到净化效果的一种污水处理技术。该技术投资小、构造简单、运行维护管理方便、净化效果好、节省能耗,在国内外城镇污水处理领域被广泛应用。
然而,污水处理在实际建设和运营中有着很多障碍,比如资金问题。因为与污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此资金问题往往成为了效果的瓶颈。总的说来,城市生活污水处理研究和应用领域,目前普遍存在以下问题:①传统的活性污泥法,往往运行费用高,设备不能满足高效低耗的要求,且易出现污泥膨胀现象;②现随着污水排放标准的不断严格,污水中氮、磷等营养物质的排放要求逐步提高。而可以去除氮、磷物质的工艺就是活性污泥法了;但是活性污泥法只有形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这样运行管理就更加复杂且各项费用也会大幅度提高;③目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资。因此,如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展,已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题。