城市污水的現(xiàn)狀
21世紀(jì)是水的世紀(jì).水資源短缺、水污染等問題的加劇將對(duì)21世紀(jì)人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展帶來深刻的影響.（1） 我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，嚴(yán)重缺水的城市就有110個(gè)，而在不少城市缺水的同時(shí)，城市污水的排放量卻逐年遞增，近20年，我國(guó)城市化發(fā)展迅速，人口和產(chǎn)業(yè)密度向城市空間轉(zhuǎn)移，生活水平和工業(yè)活動(dòng)強(qiáng)度不斷提高，水需求量也隨之飛速增長(zhǎng)，使許多城市供水緊張，城市水污染及水供需矛盾日趨尖銳，已經(jīng)嚴(yán)重制約了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和，并對(duì)城市居民生活和社會(huì)造成一定的影響。
隨著我國(guó)城市化率的的不斷提高,我國(guó)城市污水量以每年6. 5%的速度增長(zhǎng),然而由于資金、能源等的限制,城市污水處理率還很低,僅為10%左右,并且現(xiàn)已建成的污水處理廠仍有部分不能正運(yùn)轉(zhuǎn)。城鎮(zhèn)污水處理是環(huán)境保護(hù)的客觀要求,有關(guān)部門出臺(tái)技術(shù)政策,提出到2010年全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)均應(yīng)規(guī)劃建設(shè)城市污水集中處理設(shè)施。達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)區(qū)污水應(yīng)納入城市污水收集系統(tǒng)與生活污水合并處理。屆時(shí),全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)的污水處理率將不低于50%,設(shè)市城市污水處理率不低于60%,重點(diǎn)城市的污水處理率將不低于70%。在此前提下，城市污水處理設(shè)施是現(xiàn)代化城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)*的組成部分。建造城市污水處理廠被證實(shí)是解決城市水污染的一條有效途徑。而研究新的城市污水處理技術(shù),將處理后的水和泥變?yōu)榭衫玫馁Y源,使城市污水處理事業(yè)成為一種自然資源再生和利用的新興工業(yè),是解決水污染和合理利用水資源的重要途徑之一.
作為污水處理技術(shù)的研究方向,重點(diǎn)在于降低能耗、改善出水水質(zhì)、減少污泥量、簡(jiǎn)化與縮小處理構(gòu)筑物的體積、減少占地、降低基建與運(yùn)行費(fèi)用、改善管理?xiàng)l件等.可以預(yù)見,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論與方法在水污染的研究和水污染的控制應(yīng)用方面不斷拓寬與加深,諸如化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和理論,以及化工技術(shù)、生物技術(shù)、生態(tài)工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙控遙測(cè)技術(shù)等*的技術(shù)手段的廣泛應(yīng)用,城市污水處理技術(shù)將會(huì)得到迅速發(fā)展.就我國(guó)目前的污水處理現(xiàn)狀而言,污水處理技術(shù)市場(chǎng)需求相當(dāng)大.城市污水處理的發(fā)展將表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面的特點(diǎn):氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除仍為重點(diǎn),也是難點(diǎn);工業(yè)廢水治理開始轉(zhuǎn)向全過程控制,單獨(dú)分散處理轉(zhuǎn)為城市污水集中處理;水質(zhì)控制指標(biāo)越來越嚴(yán);由單純工藝技術(shù)研究轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟(jì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究;污水再生利用提上日程;中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問題受到重視. 因此采用、低能耗、運(yùn)行成本低、管理維護(hù)方便的處理工藝應(yīng)是優(yōu)選方案,它也是工程技術(shù)人員為之奮斗的目標(biāo)。
1.1國(guó)內(nèi)外城市污水處理現(xiàn)狀的比較
城市污水處理設(shè)施是現(xiàn)代化城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)*的組成部分。城市污水處理廠在發(fā)達(dá)國(guó)家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如英國(guó)、德國(guó)、芬蘭、荷蘭等歐洲國(guó)家均已投巨資對(duì)因工業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的城市水污染進(jìn)行治理,日本、新加坡、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也對(duì)城市污水處理給予了較大投資,特別是新加坡并沒有走先污染后治理的道路,而是采取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策,使該國(guó)不僅在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)入了發(fā)達(dá)國(guó)家的行列,而且還是一個(gè)綠樹成蔭、藍(lán)天碧水、環(huán)境優(yōu)美的國(guó)家。
建造城市污水處理廠被證實(shí)是解決城市水污染的一條有效途徑。美國(guó)平均每1萬人擁有一座污水處理廠,瑞典和法國(guó)每5 000人有一座污水處理廠,英國(guó)和德國(guó)每7 000~8 000人有一座污水處理廠,而我國(guó)城市每150萬人左右才擁有一座污水處理廠,而且還存在污水處理廠建設(shè)有效投資利用率及處理出水達(dá)標(biāo)率低等諸多問題。表1列出了世界一些地區(qū)1989年的下水道普及率和污水處理率。當(dāng)時(shí),北京的污水處理率僅為22%,說明我國(guó)的污水處理設(shè)施建設(shè)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家還十分落后。因此,加快城市污水處理廠建設(shè)的步伐,完善與污水處理廠相關(guān)的政策是我國(guó)目前急需解決的問題。
1.1.1國(guó)外現(xiàn)狀
19世紀(jì)以來，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家相繼出現(xiàn)了環(huán)境污染和社會(huì)公害問題，許多國(guó)家的河湖水域解氧降低，水生物減少，甚至絕跡。由于水環(huán)境污染，人們發(fā)病率增加，政府開始認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)污水處理的必要性，并投以大量資金興建污水處理工程。經(jīng)過30多年的大力整治，付出巨大代價(jià)，才基本控制了形勢(shì)，使水生物恢復(fù)生長(zhǎng)，水環(huán)境得到改善。這種污水處理事業(yè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不相適應(yīng)的狀況所造成的損失是*的，教訓(xùn)是深刻的。為此，各國(guó)政府對(duì)于污水處理工作極為重視，從法律和建設(shè)資金上給予保證，并不斷開拓新技術(shù)，使城市污水處理事業(yè)得以迅速發(fā)展。
美國(guó)是目前世界上污水處理廠zui多的國(guó)家，平均5000人就有1座，其中78%為二級(jí)生物處理廠;英國(guó)共有處理廠約80000座，平均7000人l座，幾乎全部是二級(jí)生物處理廠;日本城市廢水處理廠約630座，平均20萬人1座，但其中二級(jí)處理廠及處理廠占98.6%;瑞典是目前污水處理設(shè)施zui普及的國(guó)家，下水道普及率99%以上，平均5000人l座污水處理廠，其中91%為二級(jí)生物處理廠。這些國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，大力興建二級(jí)處理廠對(duì)改善水體衛(wèi)生情況起了很大的作用。如美國(guó)7000多條河流的水質(zhì)有了明顯改善;日本不符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)水域，已從1971年的0.6%下降到1980年的0.05%;歐洲萊茵河的有機(jī)污染已基本控制，部分河段水質(zhì)明顯改善，魚類復(fù)生;英國(guó)泰晤士河絕跡了100多年的魚群又重新出現(xiàn)，目前已達(dá)119種。
截*世紀(jì)70年代，發(fā)達(dá)國(guó)家基本上普及二級(jí)處理。但二級(jí)生物處理耗能多，運(yùn)行費(fèi)用高，基建投資也不低。發(fā)展中國(guó)家普遍“建不起”，或是“養(yǎng)不起”，因此紛紛尋求適用于本國(guó)國(guó)情的經(jīng)濟(jì)技術(shù)。就連美國(guó)也因廢水處理費(fèi)用的高昂引起了眾多的非議，據(jù)悉，美國(guó)每年二級(jí)生物處理廠所耗能量已超過10億美元，因此他們也在大力研究新技術(shù)，或改革傳統(tǒng)的流程。
1.1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
我國(guó)城市污水處理事業(yè)開始于1921年。上海首先建立了北區(qū)污水處理廠，
1926年又建了西區(qū)和東區(qū)污水廠，總處理能力為4萬噸/日。近幾年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水污染控制所面臨的問題也愈加嚴(yán)重，目前不僅大、中、小城市建設(shè)污水廠，還有些郊區(qū)縣也建設(shè)污水廠，如上海市嘉定縣的污水廠已投人運(yùn)行十幾年了，上海市青浦徐徑鎮(zhèn)、重慶市渝北區(qū)、河南省汝州市、浙江省多個(gè)縣郊等幾十個(gè)污水處理廠工程正在興建中。
據(jù)2000年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)城鎮(zhèn)的污水處理率達(dá)到25%，2010年將達(dá)到50%。然而，同*國(guó)家相比，我國(guó)城市污水處理事業(yè)從數(shù)量、規(guī)模、普及率以及機(jī)械化、自動(dòng)化程度上，還都存在著較大的差距。按照《城市污水污染控制技術(shù)政策》要求，城區(qū)人口達(dá)50萬以上的城市，必須建立污水處理設(shè)施;在重點(diǎn)流域和水資源保護(hù)區(qū)，城區(qū)人口在50萬以下的中小城市及村鎮(zhèn)，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)厮廴究刂埔螅ㄔO(shè)污水處理設(shè)施。在憲法中也有明文規(guī)定，并組建了許多專門生產(chǎn)環(huán)保設(shè)備和給排水機(jī)械的專業(yè)工廠，許多產(chǎn)品已系列化了，但自動(dòng)化儀表，檢測(cè)儀與國(guó)外差距還很大，資金不足仍是根本性問題。
隨著人類對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高,同時(shí)受水資源短缺和能源危機(jī)等影響,未來的城市污水處理廠將向以下方向發(fā)展:
1.1.2.1污水處理普及率更高
國(guó)外城市都在為污水處理普及率達(dá)到*而努力,如日本東京連同郊區(qū)在內(nèi)制定了污水處理普及率在2000年就要達(dá)到*的計(jì)劃。
1.1.2.2推廣低能耗高性能的污水處理工藝技術(shù)
活性污泥法作為城市污水處理的主體工藝在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)有太大變化。但一批低投資、低能耗、與生態(tài)處理相結(jié)合的具有深度處理功能的半自然化工藝,如土地處理法、氧化塘處理法等可能更適合第三世界國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家,并以此在其中小城鎮(zhèn)提高污水處理普及率。另外污水處理廠采用節(jié)能的污泥處理系統(tǒng)和回收沼氣也是降低能耗的一條有效途徑。
隨著人們生活質(zhì)量的提高,對(duì)環(huán)境質(zhì)量的的要求排水標(biāo)準(zhǔn)越來越高,除BOD外,對(duì)氮磷等的去除要求也將提升隨著城市的發(fā)展,城市用水的供需矛盾日益突出,污水處理廠不僅要承擔(dān)控制污染的任務(wù),還要承擔(dān)解決城市水資源短缺的任務(wù),污水回用量將越另外污水處理還要兼顧生態(tài)恢復(fù),對(duì)污水熱能的開發(fā)研究也將產(chǎn)生。各國(guó)對(duì)城市污水處理都非常重視,建立專門管理機(jī)構(gòu)以解決城市污水處理問題,污水處理設(shè)施的投資在國(guó)民生產(chǎn)總值中所占的比例會(huì)更大。排污收費(fèi)和污水處理設(shè)施有償使用的觀念逐步為公眾接受,水污染收費(fèi)體制日趨健全
1.2城市污水處理廠新興工藝的比較
1.2.1 AB法
AB法是吸附生物降解法(Adsorption Bio-degradation)的簡(jiǎn)稱,是聯(lián)邦德國(guó)亞琛大學(xué)B.Bohnke教授于20世紀(jì)70年代中期在傳統(tǒng)兩段活性污泥法(Z-A法)和高負(fù)荷活性污泥法基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新工藝,屬超高負(fù)荷活性污泥法,在技術(shù)上有突破.AB工藝是一種新型的活性污泥法,具有一定的特色,BOD5,COD,SS,氮磷的去除率高于常規(guī)活性污泥法,且可節(jié)省基建投資約20%、能耗15%左右.其突出的優(yōu)點(diǎn)是A段負(fù)荷高,抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng),對(duì)pH和有毒物質(zhì)的影響具有很大的緩沖作用,并能破壞絡(luò)合化學(xué)污染物而去除COD和BOD5,特別適合處理濃度高、水質(zhì)水量變化較大的污水如紙漿廠、造紙廠、食品加工廠和印染等工業(yè)廢水.另外,A段和B段可以分期建設(shè),適合污水濃度高、具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市污水處理廠，有明顯的節(jié)能效果.該工藝的主要缺點(diǎn)是污泥產(chǎn)量較高，不適合于有脫氮要求的城市污水處理廠.
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