城市污水的現(xiàn)狀
21世紀是水的世紀.水資源短缺、水污染等問題的加劇將對21世紀人類社會持續(xù)發(fā)展帶來深刻的影響.（1） 我國是一個水資源嚴重缺乏的國家，嚴重缺水的城市就有110個，而在不少城市缺水的同時，城市污水的排放量卻逐年遞增，近20年，我國城市化發(fā)展迅速，人口和產(chǎn)業(yè)密度向城市空間轉移，生活水平和工業(yè)活動強度不斷提高，水需求量也隨之飛速增長，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)嚴重制約了城市經(jīng)濟的發(fā)展和，并對城市居民生活和社會造成一定的影響。
隨著我國城市化率的的不斷提高,我國城市污水量以每年6. 5%的速度增長,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轉。城鎮(zhèn)污水處理是環(huán)境保護的客觀要求,有關部門出臺技術政策,提出到2010年全國設市城市和建制鎮(zhèn)均應規(guī)劃建設城市污水集中處理設施。達標排放的工業(yè)區(qū)污水應納入城市污水收集系統(tǒng)與生活污水合并處理。屆時,全國設市城市和建制鎮(zhèn)的污水處理率將不低于50%,設市城市污水處理率不低于60%,重點城市的污水處理率將不低于70%。在此前提下，城市污水處理設施是現(xiàn)代化城市經(jīng)濟發(fā)展和水資源保護*的組成部分。建造城市污水處理廠被證實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,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.
作為污水處理技術的研究方向,重點在于降低能耗、改善出水水質、減少污泥量、簡化與縮小處理構筑物的體積、減少占地、降低基建與運行費用、改善管理條件等.可以預見,隨著現(xiàn)代科學技術的理論與方法在水污染的研究和水污染的控制應用方面不斷拓寬與加深,諸如化學、生物學、生態(tài)學、系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結構論、協(xié)同學等基礎學科和理論,以及化工技術、生物技術、生態(tài)工程技術、計算機技術、遙控遙測技術等*的技術手段的廣泛應用,城市污水處理技術將會得到迅速發(fā)展.就我國目前的污水處理現(xiàn)狀而言,污水處理技術市場需求相當大.城市污水處理的發(fā)展將表現(xiàn)為以下幾個方面的特點:氮、磷營養(yǎng)物質的去除仍為重點,也是難點;工業(yè)廢水治理開始轉向全過程控制,單獨分散處理轉為城市污水集中處理;水質控制指標越來越嚴;由單純工藝技術研究轉向工藝、設備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟、政策、標準的綜合性研究;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、運行成本低、管理維護方便的處理工藝應是優(yōu)選方案,它也是工程技術人員為之奮斗的目標。
1.1國內外城市污水處理現(xiàn)狀的比較
城市污水處理設施是現(xiàn)代化城市經(jīng)濟發(fā)展和水資源保護*的組成部分。城市污水處理廠在發(fā)達國家已有較成熟的經(jīng)驗。如英國、德國、芬蘭、荷蘭等歐洲國家均已投巨資對因工業(yè)革命和經(jīng)濟發(fā)展帶來的城市水污染進行治理,日本、新加坡、美國、澳大利亞等國家也對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)濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的政策,使該國不僅在經(jīng)濟上進入了發(fā)達國家的行列,而且還是一個綠樹成蔭、藍天碧水、環(huán)境優(yōu)美的國家。
建造城市污水處理廠被證實是解決城市水污染的一條有效途徑。美國平均每1萬人擁有一座污水處理廠,瑞典和法國每5 000人有一座污水處理廠,英國和德國每7 000~8 000人有一座污水處理廠,而我國城市每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有效投資利用率及處理出水達標率低等諸多問題。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。當時,北京的污水處理率僅為22%,說明我國的污水處理設施建設相對于發(fā)達國家還十分落后。因此,加快城市污水處理廠建設的步伐,完善與污水處理廠相關的政策是我國目前急需解決的問題。
1.1.1國外現(xiàn)狀
19世紀以來，經(jīng)濟發(fā)達的國家相繼出現(xiàn)了環(huán)境污染和社會公害問題，許多國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，政府開始認識到加強污水處理的必要性，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，才基本控制了形勢，使水生物恢復生長，水環(huán)境得到改善。這種污水處理事業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展不相適應的狀況所造成的損失是*的，教訓是深刻的。為此，各國政府對于污水處理工作極為重視，從法律和建設資金上給予保證，并不斷開拓新技術，使城市污水處理事業(yè)得以迅速發(fā)展。
美國是目前世界上污水處理廠zui多的國家，平均5000人就有1座，其中78%為二級生物處理廠;英國共有處理廠約80000座，平均7000人l座，幾乎全部是二級生物處理廠;日本城市廢水處理廠約630座，平均20萬人1座，但其中二級處理廠及處理廠占98.6%;瑞典是目前污水處理設施zui普及的國家，下水道普及率99%以上，平均5000人l座污水處理廠，其中91%為二級生物處理廠。這些國家的經(jīng)驗表明，大力興建二級處理廠對改善水體衛(wèi)生情況起了很大的作用。如美國7000多條河流的水質有了明顯改善;日本不符合環(huán)境標準水域，已從1971年的0.6%下降到1980年的0.05%;歐洲萊茵河的有機污染已基本控制，部分河段水質明顯改善，魚類復生;英國泰晤士河絕跡了100多年的魚群又重新出現(xiàn)，目前已達119種。
截*世紀70年代，發(fā)達國家基本上普及二級處理。但二級生物處理耗能多，運行費用高，基建投資也不低。發(fā)展中國家普遍“建不起”，或是“養(yǎng)不起”，因此紛紛尋求適用于本國國情的經(jīng)濟技術。就連美國也因廢水處理費用的高昂引起了眾多的非議，據(jù)悉，美國每年二級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，或改革傳統(tǒng)的流程。
1.1.2國內現(xiàn)狀
我國城市污水處理事業(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)濟的發(fā)展，水污染控制所面臨的問題也愈加嚴重，目前不僅大、中、小城市建設污水廠，還有些郊區(qū)縣也建設污水廠，如上海市嘉定縣的污水廠已投人運行十幾年了，上海市青浦徐徑鎮(zhèn)、重慶市渝北區(qū)、河南省汝州市、浙江省多個縣郊等幾十個污水處理廠工程正在興建中。
據(jù)2000年統(tǒng)計，全國城鎮(zhèn)的污水處理率達到25%，2010年將達到50%。然而，同*國家相比，我國城市污水處理事業(yè)從數(shù)量、規(guī)模、普及率以及機械化、自動化程度上，還都存在著較大的差距。按照《城市污水污染控制技術政策》要求，城區(qū)人口達50萬以上的城市，必須建立污水處理設施;在重點流域和水資源保護區(qū)，城區(qū)人口在50萬以下的中小城市及村鎮(zhèn)，應依據(jù)當?shù)厮廴究刂埔?，建設污水處理設施。在憲法中也有明文規(guī)定，并組建了許多專門生產(chǎn)環(huán)保設備和給排水機械的專業(yè)工廠，許多產(chǎn)品已系列化了，但自動化儀表，檢測儀與國外差距還很大，資金不足仍是根本性問題。
隨著人類對環(huán)境質量要求的提高,同時受水資源短缺和能源危機等影響,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
國外城市都在為污水處理普及率達到*而努力,如日本東京連同郊區(qū)在內制定了污水處理普及率在2000年就要達到*的計劃。
1.1.2.2推廣低能耗高性能的污水處理工藝技術
活性污泥法作為城市污水處理的主體工藝在今后相當長的一段時間內不會有太大變化。但一批低投資、低能耗、與生態(tài)處理相結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家和發(fā)展中國家,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。
隨著人們生活質量的提高,對環(huán)境質量的的要求排水標準越來越高,除BOD外,對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控制污染的任務,還要承擔解決城市水資源短缺的任務,污水回用量將越另外污水處理還要兼顧生態(tài)恢復,對污水熱能的開發(fā)研究也將產(chǎn)生。各國對城市污水處理都非常重視,建立專門管理機構以解決城市污水處理問題,污水處理設施的投資在國民生產(chǎn)總值中所占的比例會更大。排污收費和污水處理設施有償使用的觀念逐步為公眾接受,水污染收費體制日趨健全
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)的簡稱,是聯(lián)邦德國亞琛大學B.Bohnke教授于20世紀70年代中期在傳統(tǒng)兩段活性污泥法(Z-A法)和高負荷活性污泥法基礎上開發(fā)的一種新工藝,屬超高負荷活性污泥法,在技術上有突破.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)點是A段負荷高,抗沖擊負荷能力很強,對pH和有毒物質的影響具有很大的緩沖作用,并能破壞絡合化學污染物而去除COD和BOD5,特別適合處理濃度高、水質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,適合污水濃度高、具有污泥消化等后續(xù)處理設施的大中規(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.
