我国城市污水处理中存在的问题及对策
摘要：简述了目前我国城市污水处理的现状，分析了现有的城市污水处理过程在工艺选择、运行稳定性、氮磷去除以及旧污水处理设施的超负荷运行方面所存在的问题，并针对以上问题，结合我国经济发展现状，提出了城市污水强化一级处理的解决思路。
关键词：城市污水；氮磷去除；超负荷；强化一级处理
1 我国城市污水处理现状
我国解决城市污水的净化问题始于20世纪70年代，一些城市利用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝，建成稳定塘，对城市污水进行净化处理。20世纪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了较快发展。我国第一座大型城市污水处理厂--天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工，1984年4月28 13竣工投产运行，处理规模为26万ITl3，d。随后，北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂几十座。到2003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，但全国尚有61．5%的城市没有污水处理厂，绝大多数小城镇尚未建任何污水处理设施[1]。大量未经处理的城市污水直接排放，所造成的水质性缺水进一步加剧了水资源的紧缺局势。2005年1月份对长江、黄河、淮河等七大水系的175条河流、345个断面的监测显示I一Ⅲ类水质占46．7%，其中I类水质占9.0%，II类水质占17．7%，m类水质占20．0%；Ⅳ ～V类水质占24．9%，其中Ⅳ类水质占16．2%，V类水质占8．7%；劣V类水质占28．4%。全国52个主要湖泊评价显示：5个受到污染，26个受到严重污染。75%的湖泊不同程度的富营养化，滇池、巢湖、太湖最为严重，滇池V类水质占69%，劣V类水质占31%。
2 城市污水处理中存在的主要问题
2．1 工艺的选择
国内已建成并投入运行的城市污水处理厂中80%属于二级生化处理工艺，普遍采用的工艺包括普通活性污泥法、氧化沟法、SBR(间歇式活性污泥)法、AB法等，与美国、德国等发达国家所采用的技术与工艺几乎在同一水平上，投资费十分高昂，这与我们国家当前的经济实力是不相称的。从基建和运行费用方面分析，根据已建、在建污水厂的实际情况，吨水造价一般在1500～2000元之间，运行费在0．8～1．4元／lIl3之间，即建成一座日处理规模5O万lIl3的城市污水处理厂，一次性投资费用约在7．5亿至1O亿元，年运行费需数千万元甚至达亿元。因此，普遍采用二级生物处理工艺设计和处理城市污水，对于经济尚不发达的我国来言，是不堪重负的[2-5]，必须考虑开发适合我国现阶段经济发展水平的城市污水处理新工艺。对发达国家而言，也并非一律采用二级处理工艺，在美国、墨西哥、挪威等国家，对于土壤贫瘠的城市，一部分城市污水经过一级强化处理，加药杀灭有毒有害的微生物后用于灌溉土壤，既降低了污水处理的运行成本，又提高了农作物的产量。针对城市污水处理后作为补充性淡水资源，世界水质协会的专家也提出了三种不同城市污水回用的观点，Keinath认为在一些非洲沙漠国家，可以开发高级氧化、吸附、膜过滤等深度处理技术，将城市污水处理到饮用水标准；Alaerts强调清洁生产和源头控制的理念，减少生产过程中的污水排放量，节约水资源，但这与一个国家的工业生产力发展水平密切相关；Okun不主张将城市污水处理到饮用标准后再进行回用的观点，他认为只需采用经济的处理方法达到农用水质要求即可回用，各国应根据自己的实际情况采用相应的污水回用措施[6]。我国淡水资源匮乏，农业灌溉用水量大，应该考虑一级强化处理后作为农用补充水源。
2．2 运行稳定性
从工艺处理效果来看，生物处理工艺对水质水量的抗冲击能力较差，对进水的稳定性要求较高。而在我国，对污水的排放监控不力，一些企业的环保意识不强，有毒有害的生产废水不经处理直接排入污水管网。在污水处理厂内部，运行操作人员专业知识较弱，不能根据实际的进水情况作出相应的运行调整，由于上述原因，已建的二级处理工艺也达不到所期望的处理效果。并非所有的城市污水都适合采用二级处理工艺，我国地域辽阔，水资源分布不均，用水习惯的不同造成了南北城市污水水质的较大差异，南方城市雨水较多，而且排水系统多为合流
制，使得城市污水浓度较低。另外，南方地下水水位较高，地下水渗入排水管内，化粪池的不合理设置，也往往造成南方城市污水浓度偏低。采用二级生化法处理低浓度城市污水，不利于活性污泥的培养成长，较低的有机物浓度也易导致丝状菌膨胀，引起出水水质恶化[7]。
2．3 氮磷去除
20世纪60年代后期，由氮磷元素引起的水质富营养化问题日益严重，也对现有的城市污水处理工艺提出了更高的要求。在传统的二级生物处理工艺基础上，尽管已经开发出了一些具有强化氮磷去除功能的深度二级生物处理工艺，但其氮、磷去除过程复杂，一般需要涉及微生物硝化、反硝化、释磷和吸磷等过程，而且各过程中微生物所需的生长环境不同，因此，在同一污水处理工艺中就不可避免地产生了各过程间的矛盾关系，单纯地依靠生物法很难实现高效稳定的脱氮除磷效果。相对于单纯的生物法而言，化学法具有稳定高效的除磷效果。如何将化学法和生物法有机地组合，在实现有机物和悬浮物高效去除的同时，强化系统对氮、磷的去除，也是城市污水处理过程中一个亟待解决的问题L8]。
2．4 旧处理设施的超负荷运行
近年来，随着我国经济的发展，城镇人口急剧增长，城市污水排放量逐年增加，一些原有的污水处理厂在超设计负荷条件下运行，往往导致出水水质恶化。如何在原有污水处理构筑物的基础上，通过运行方式的优化，实现污水达标排放也成为污水处理3 对策作为解决以上几个问题的途径之一，近年来，污水强化一级处理技术已经成为一个新的研究热点，引起了国内外污水处理界的关注。强化一级工艺在城市污水处理中的应用可以上溯到19世纪，1914年以前，污水处理普遍采用物理化学处理方法，SS和BOD,的去除依靠投加大剂量的化学药剂来实现，但当时主要投加的是传统低效的单体盐类絮凝剂，其药剂投加量大，处理费用高，而且产生大量污泥剩余污泥，因此，19世纪30年代后，其逐渐被活性污泥法所代替。近年来，大批新型、廉价、高效复合絮凝剂的开发及生产也为强化一级处理工艺的大规模应用提供了技术支持 。在相同的基建投资情况下，一级污水处理厂处理污水量可达二级处理的3～4倍，SS去除总量约为二级处理的2～3倍，生化需氧量BOD5去除总量约为二级处理的1．5倍，从污染物总量控制目标来看，建设一级污水处理厂比建设二级处理厂更加经济，强化一级处理可以在较少提高基建和运行成本的条件下，显著地提高污染物的去除。对于低浓度的城市污水，经过强化一级处理工艺可以实现直接达标排放。对于超设计负荷运行的城市污水处理厂，可以通过强化一级处理，去除难生化降解的悬浮物、有机物、重金属和无机盐，减轻二级处理的负荷，降低能耗。新建和待建的城市污水处理厂，在资金有限的情况下，分批建设，以削减单位污染物所需的投资费用、电耗为基准，而不以处理单位水量为基准，近期内考虑采用强化一级处理，经济条件成熟后再缓建二级处理工艺。
强化一级处理工艺在基建投资、运行维护费用、占地面积、电耗及人力等方面均远低于传统二级生化处理工艺，而且运行管理灵活方便、处理稳定、见效快、环境效益好，它不仅能在短时间内，以较少投资和较低运行费用使城镇污水得到有效治理，同时也可以减缓国内区域性水环境污染加剧的趋势，因此，它对于解决当前我国各地政府由于资金不足而无法有效治理区域性水体污染的困难局面，缓解当前我国期待解决的水环境污染问题，实现经济和环境的可持续发展战略具有重要的现实意义。
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