城市污水處理現(xiàn)狀及處理工藝分析
隨著我國城市建設的發(fā)展和城市化進程的加快，城市水污染問題日益突出，城市污水處理已經(jīng)成為當前水污染治理的重點。長期以來，我國城市建設的發(fā)展與人口、資源、環(huán)境和工業(yè)建設不協(xié)調，導致基礎設施長期超負荷承載。全國絕大多數(shù)城市的污水處理能力遠遠滿足不了實際需要。
城市污水處理，作為一個城市發(fā)展程度的重要標志，其實施效果已經(jīng)成為了評價城市發(fā)展程度的重要指標，城市污水處理的效果不僅僅關系到城市所在周邊的環(huán)境保護，更關系到下游城市人民的身體健康以及經(jīng)濟發(fā)展。加快城市污水處理建設，加快城市污水處理新技術的應用，促進城市的和諧發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展路線的實施，是目前城市污水處理相關部門的首要任務。
一、我國污水處理現(xiàn)狀
（1）、污水處理設備運行負荷率有待進一步提升歷年來，我國的城市污水處理設施平均運行負荷率在65到70%左右，還有一定的提高空間，造成運行負荷率不高的主要原因有兩個：(1)城鎮(zhèn)生活污水收集系統(tǒng)建設滯后，管網(wǎng)配套工程覆蓋率低，污水不能全部收集進人污水處理廠，這是全國各地普遍存在的現(xiàn)象;(2)城市污水處理設施設計規(guī)模過大，導致管理運行費用過高，或者是設計處理規(guī)模超過了實際的處理需求，造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，直接導致污水處理運行負荷率不高。
(二)污水資源化率低
國外城市污水處理回用率較高，例如以色列1997年生活污水回用率就達100%，而美國、德國、日本等發(fā)達國家，城市生活污水的資源化程度也很高。而在我國，目前城鎮(zhèn)生活污水再生利用量僅占污水處理量的4. 6%，我國的污水資源化還有很大前景，尤其是在干旱、半干旱的缺水地區(qū)。
二、縱觀我國城市污水處理在污水處理工藝技術、污泥處理及污水回用等技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢大體情況簡述如下：
1、預處理
預處理僅用于城市污水排海排江工程,予處理的目的在于去除污水中的漂浮物質、油類或油脂類物質以及砂粒等無機物質及部分有機物。
2、一級處理
從傳統(tǒng)的城市污水處理工藝流程來看,一級處理部分以污水收集粗、中、細格柵或水力篩、沉砂池及初次沉淀池等物理處理來達到一級處理。近期主要的發(fā)展為處理設備的機械化和自動化水平的提高,各種機械設備的研制與開發(fā),各種新型處理構筑物的應用等。
3、二級處理
從污水二級處理工藝來看,仍然以生化處理為主,典型的流程格局仍為污水經(jīng)格柵到沉砂池到初沉池、曝氣池、二沉池、消毒接觸池后排放。
4、三級處理
進一步處理水中難降解的有機物，以及氮和磷等能夠導致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。
經(jīng)過以上三級處理之后，基本去除了水中的污染物。
三、目前國內(nèi)城市污水的主流處理方法
1、活性泥技術
簡單來說活性泥技術就是利用活性污泥去除水中的有機物。首先是回流的活性污泥和污水同時進入曝氣池，并將空氣打入曝氣池，使污水和活性污泥充分混合，曝氣池中微生物吸附、混合液進入二次沉淀池進行分離操作。最后就可以向外排放凈化后的水，分離出一部分活性污泥通過回流系統(tǒng)，回流至曝氣池，另一部分將從系統(tǒng)出中排出。
下面簡單介紹幾種有關活性污泥技術的方法。
(1)AB法
該工藝將曝氣池分為高低負荷兩段,各有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負荷段(A段)停留時間約20—40分鐘,以生物絮凝吸附作用為主,同時發(fā)生不完全氧化反應,生物主要為短世代的細菌群落,去除BOD達50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相似,負荷較低,泥齡較長。
AB法A段效率很高,并有較強的緩沖能力。但是,AB法污泥產(chǎn)量較高,A段污泥有機物含量極高,污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理是必須的,將增加一定的投資和費用。另外，A段在運行中如果控制不好,很容易產(chǎn)生臭氣,影響附近的環(huán)境衛(wèi)生，產(chǎn)生硫化氫、大糞素等惡臭氣體。對于污水濃度較低的場合，B段運行較為困難,也難以發(fā)揮優(yōu)勢。目前有僅采用A段的做法,效果要好于一級處理。當對脫氮除磷要求很高時,A段不宜按AB法的原來去除有機物的分配比去除BOD,因為B段曝氣池的進水含碳有機物含量的碳/氮比偏低,不能有效地脫氮。
(2)SBR
序批式反應池(SBR)屬于"注水——反應——排水"類型的反應器，在流態(tài)上屬于完全混合式，氮有機污染物確實隨著反應時間的推移而被降解的。其操作流程由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，所有處理過程都是在同一個設有抱起或攪拌裝置的反應器內(nèi)依次進行，混合液始終留在池中，從而不需另外設置沉淀池。
該工藝將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時間上的分布,形成一體化的集約構筑物,并利于實現(xiàn)緊湊的模塊布置,最大的優(yōu)點是節(jié)省占地,可以減少污泥回流量,有節(jié)能效果。
(3)CAST法
CAST工藝是SBR工藝的一種變形，池體內(nèi)用隔油墻隔出生物選擇區(qū)、兼性區(qū)和主反應區(qū)三個反應區(qū)，三個反應區(qū)的體積比大致為1:2:20，混合液由第三區(qū)回流到第一區(qū)，回流比一般為20%，在第一區(qū)內(nèi)活性污泥與進入的新鮮污水混合、接觸。創(chuàng)造微生物種群在高濃度、高負荷環(huán)境下競爭生存的條件，從而選出適合該系統(tǒng)的獨特的微生物種群，并有效抑制絲狀菌的過分增值，避免污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(4)氧化溝
氧化溝是活性污泥法的一種變形,是延時曝氣法的一種特殊形式。一般采用圓形或橢圓形廊道，池體狹長,池深較淺，在溝內(nèi)設有機械曝氣和推進裝置，近年來也有采用局部區(qū)域鼓風曝氣外加水下推進器的運行方式。通過曝氣或攪拌作用在廊道中形成0.25—0.30m/s的流速，使活性污泥成懸浮狀態(tài)，在這樣的廊道流速下，混合液在5—15min內(nèi)完成一次循環(huán)，而廊道中大量的混合液可以稀釋進水20—30倍，廊道中水流雖然呈推流式。當污水離開曝氣區(qū)后，溶解氧濃度降低，有可能發(fā)生反消化反應。
2、生物脫氮除磷工藝
近年來，隨著對生物脫氮除磷的機理研究不斷深入，以及各種新材料、新技術、新設備的不斷運用，衍生除了許多新的生物脫氮除磷工藝，下面簡單介紹幾種我國各污水處理廠的生物脫氮除磷工藝。
(1)A/O法
流程如下:
污水——前處理——厭氧水解池——接觸氧化池——沉淀池——過濾池——出水——污泥回流
A/O脫氮工藝處理高濃度城市污水,不但熊夠效穩(wěn)定地脫氮,而且COD、BOD和ss的去除效果和穩(wěn)定性更好。雖然其基建投資和運行管理費用均高于設有硝化功能的傳統(tǒng)法,但當要求出水的TKN濃度較低或考慮處理后的出水回用,并考慮工藝運行穩(wěn)定時,建議首先采用A/O脫氮工藝。但A/O法中如果有硝化發(fā)生，除磷效果會降低，而且脫氮效果受內(nèi)循環(huán)比的影響，另外，此工藝的靈活性較差。
(2)A2/O法
A2/O工藝是通過厭氧、兼氧和好氧交替變化的環(huán)境,完成除磷脫氮反應。在厭氧條件下,回流污泥中的聚磷菌受到抑制,只能釋放體內(nèi)的磷酸鹽獲取能量,以吸收污水中的可快速生物降解的溶解性有機物來維持生存,在這個過程中完成了磷的厭氧釋放;在缺氧條件下,反硝化細菌利用污水中的有機碳作為電子供體,以硝酸鹽作為電子受體進行無氧呼吸,將回流液中硝態(tài)氮還原成氮氣釋放出來,完成反硝化過程;在好氧條件下,一方面聚磷菌將體內(nèi)的PHB進行好氧分解,釋放的能量用于細胞合成、增殖和吸收污水中的磷合成聚磷酸鹽,隨剩余污泥排出系統(tǒng),從而實現(xiàn)污水的脫磷;采用A2/O系統(tǒng)可將污水中的COD、BOD和氮、磷同時去除,處理出水可優(yōu)于國家排放標準,接近三級處理水平。另外，污泥沉降性能也較好。
3、生物接觸氧化法
生物接觸氧化法就是在生物接觸氧化池內(nèi)安裝一定數(shù)量的填料，為了使污水達到凈化的目的，通過填料上的生物膜和供應的氧氣發(fā)生生物氧化作用，以此來將氧化分解廢水中的有機物。生物接觸氧化法是生物法處理廢水中的一種重要方法。
四、污水處理的展望
(一)工業(yè)廢水處理與城市污水合并處理
工業(yè)廢水與城市污水是合并處理還是分別處理，是多年爭辯的老問題，世界各國都存在， 在我國更為突出。工業(yè)廢水與城市污水處理的關系能否合理的解決，關系到如何發(fā)揮投資效益，即能不能使有效的資金用于更好地防治水污染的問題。多數(shù)人己認識到，應優(yōu)先一考慮工業(yè)廢水與城市污水的合并處理，規(guī)定工業(yè)廢水進入城市下水道的水質標準，并在廠內(nèi)進行必要的預處理，以控制并處理容易造成的問題，工廠和城市應對城市下水道和污水處理廠的投資和運行費用共同負責，可按水量、水質合理分攤。
(二)城市污水再生利用
污水經(jīng)過不同深度的處理后，成為人們的第一水資源。污水經(jīng)過處理不能得到合理的使用，就會淡化了污水處理的意義。中國水資源的擁有量在世界排名第121 位，說明我國淡水資源缺乏。實踐證明來源較為可靠的再生水是第一水資源之一，但是人們對再生水的認識有偏見，認為再生水是由污水經(jīng)過處理后獲得的，歸根還是污水，所以不能得到重用，因此給再生水利用渠道的開發(fā)造成了極大的困難。而對淡水資源的寶貴要求，人們重新認識再生水， 把再生水利用的渠道拓寬，要因地制宜根據(jù)需要確定利用途徑。例如農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、市政、園林用水、生活雜用水、城市1 級河道景觀用水、利用現(xiàn)有坑塘儲存再生水、地下水回灌溉用水等。
(三)建設環(huán)保型的污水處理廠
污水處理廠是消除污染、化害為利、造福于民的產(chǎn)業(yè)，建設污水處理廠要消除自身對環(huán)境的污染，特別是隨著環(huán)保法的深入人心，全民環(huán)保意識的增強，污水處理廠自身的污染應引起高度的重視。城市污水處理廠的建設可以從少到多，從低級到高級。結合我國實際，盡量開發(fā)高效、低耗的處理技術，以便在財力、物力不充足的條件下，經(jīng)濟有效地解決水污染防治問題。
(四)提高污水和污泥的資源化程度
經(jīng)過處理的生活污水達到一定的標準之后就成為了資源，如果直接排人水體而不進行有效利用就是一種浪費，尤其是干早、半干早的缺水地區(qū)。因此，一方面，政府要建設分類供水系統(tǒng)，為實現(xiàn)中水回用建立基礎，另一方面，要制定積極的政策措施，采取經(jīng)濟手段鼓勵中水回用，防止浪費。
(五)城市污水處理廠建設要規(guī)模適度
建設城市污水處理廠要立足實際情況，規(guī)模適度建設。規(guī)模過大，一次性資金需求過大， 資金不能及時到位，工程建設周期長，有限的資金投人不能盡快產(chǎn)生效益;規(guī)模過小，既滿足不了當?shù)氐奈鬯幚硇枨螅中尾怀梢?guī)模效益。因此，建設污水處理廠要在一個適度的規(guī)模水平上，這樣才能運行成本最低，從而取得最佳效益規(guī)模。
城市污水處理是一個迫在眉睫的問題，目前越來越多的受到人們的關注，但目前遇到的最大的問題是技術的改良和污水處理實際落實的問題，還需進一步投資進行新技術的研究，山東海普歐環(huán)保致力于發(fā)展污水處理，希望為人們的生活帶來更多的綠色和清新。
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