城市污水處理技術探析

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城市污水處理技術探析:淺談中小城市污水處理中存在的問題及解決策略

[論文關鍵詞]中小城市；污水處理；解決策略

[論文摘要]發展中小城市是中國未來城市化的重點和方向。中小城市的健康發展，是促進區域經濟社會發展、保障人民健康和國家走向持續發展的重要環節，目前我圍在中小城市污水處理方面尚缺乏適用技術和設備制造技術，缺乏管理經驗，嚴重影響了中小城市的發展，本文分析了我國中小城市污水處理方面存在的問題并就這些問題提出了相關的解決策略，城市化是現代化的一個標志，中小城市是溝通大城市與小城鎮及其周邊地區的橋梁，大城市和小城鎮的發展都離不開中小城市。我國中小城市劃分是指根據管理工作的需要，按市區(不包括市轄縣)的非農業人口總數多少對城市規模進行劃分。在我國城市規模的分類為：城市人口在20萬人以下的為小城市，20～50萬人為中等城市。隨著社會經濟的發展，中小城市污水處理廠的建設已提到議事日程上來。如何根據中小城市的特點優化污水處理工藝成為目前城市規劃和建設中亟待解決的問題。

1、中小城市污水處理中存在的問題

首先，中小城市在污水處理中表理出水平低，主要表現在污水處理設備落后。我國的污水處理廠絕大部分是一、二級污水處理。污水設備存在著效率低、能耗高、維修率高、自動化程度低等缺點。據清華大學紫光顧問公司調查，目前我國現存污水處理的設別運行狀況是1／3運行正常、1／3不正常、113處于停止狀態。這使污水處理廠的運轉率只能達到50％。另外，我國污水處理技術雖然在吸收消化國外技術的同時也發展了自己的技術，但這些技術在不同程度上存在著基建造價和運行成本較高、處理效率有待提高等問題。這嚴重影響我國污水處理的水平。

其次，污水處理廠建設和運行資金嚴重短缺。為了實現我國污水處理的2000年和2010年的目標，我們必須在較短時間內建設足夠數量的污水處理廠。根據統計資料表明，我國2000年需增加1518萬噸的日處理能力，約需投資304億元。到2010年還要增加6722萬噸的日處理能力，約需資金1344億元。短時間內要籌集這么多資金，資金不足也就十分突出了。由于污水處理廠建設和運行資金短缺，致使一大批規劃中的污水處理廠遲遲不能上馬，預期的環境目標無法實現。

中小城市污水處理中存在的問題還體現在運行機制不合理。我國污水處理的建設、運行、管理體制是從建國以來形成的計劃經濟體制條件下的建設、運行、管理機制。污水處理的全部費用都由政府全部承擔，而污水處理又是純公益事業，這就造成了一般建不起，建起了也養不起的局面。

2、有關中小城市污水處理的解決策略

1)建立市場經濟的運行機制

我國目前的污水處理的建設、運行、管理是一種典型的計劃經濟模式，己不符合現代的市場經濟。為此我們要建立市場經濟的運行機制。把污水處理作為一種市場行為，作為一種商品生產的過程。中水作為一種商品，通過銷售中水來取得維系運行的經費，為經營者創造利潤和再發展的資本。經營者按市場經濟的規律努力提高管理水平、尋求最佳方案，使污水處理持續發展下去。

2)實現污水處理資源化

從自然屬性看，污水處理資源化就是保護水資源的更新能力的有效手段：從社會屬性看，污水處理資源化就是解決污水對環境的污染；從經濟屬性看，污水處理資源化，就是從流通的角度增加水資源；從科技屬性看，污水處理資源化就是要研究出先進的污水處理的設備和工藝，來減少污水對環境的污染；從哲學屬性看，污水處理資源化就是維持人的生命源泉，水的倫理道德的平衡，以確保人類社會的可持續發展。從另一角度看，污水處理資源化是實現污水處理的市場化、商品化的根本。只有將污水變成再生水，才能實現污水的市場化、商品化，才能實現污水的優化處理。

3)制定鼓勵污水處理的經濟政策

制定鼓勵污水處理的經濟政策，實現污水有價排放、有償處理、有償使用。并利用價格杠桿，使污水排放的價格略高于處理的價格。這樣污水處理廠，只要認真管理、積極經營、就會有贏利，這樣就會使污水處理有發展潛力，在市場經濟發展規律中有競爭力。

4)大力發展污水處理的科學技術

要大力發展污水處理的科學技術，研究污水處理的新工藝、新設備，這是提高我國中小城市污水處理能力的保證。

(1)革新的氧化溝工藝

現代氧化溝工藝具有運行靈活、處理效果好、脫氮效果好、污泥穩定程度高等工藝特點。如交替式氧化溝工藝通過將2～3條既聯系又相對獨立的單溝組合起來，通過改變氧化溝和操作方式，設置了相對獨立的缺氧區與好氧區，形成A／O和A2／O的工藝環境，不僅可達到去除BOD、SS的目的。而且可達到生物脫氮除磷的目的。從目前國內氧化溝的應用來看，其突出的工藝優點是基建費用低，操作簡單，運行穩定。易于維護管理，剩余污泥量少而且穩定，處理效果穩定可靠，

(2)革新的SBR工藝

SBR法從問世以來，已經發展為城市污水處理的實用技術之一。其變種也有十幾種之多，如UNITANK工藝、TCBS工藝、MSBR工藝等。革新的SBR工藝在城市污水應用中的重點是盡可能降低基建和運行費用，簡化操作過程，提高系統的可靠性和靈活性。革新的SBR工藝城市污水處理中的關鍵技術如下：為達到同時硝化反硝化的目的，準確控制溶解氧的設計；合理的污水體積確定；典型污水水質脫碳、脫氮、脫磷的關鍵工藝參數；高效連續流SBR工藝的設計；革新的SBR工藝配套系統的合理設計。

(3)從工業廢水的單獨分散處理轉為城市污水的集中處理

雖然發達國家的污染控制對象已經轉向微量有毒有機物，致力于受污染水體水質功能的恢復，但廣大發展中國家的污染控制對象仍然主要是有機污染物，以及氮磷營養物，遏制水污染和水質富營養化不斷加劇的趨勢仍然是艱巨的任務。因此，今后相當長的一段時期內，加強污染源的末端治理依然是我國水污染控制的最主要途徑。國內外的實踐表明，在絕大多數情況下，采取城市污水與工業廢水集中處理的方式具有非常明顯的技術經濟優勢。

(4)擴增污水處理廠綜合性技能

長期以來，我國的污水處理技術研究以單項優勢為主，且偏重于工藝性能的研究，缺乏對不同處理系統綜合研究，缺乏足夠的系統性、完整性，缺乏全面和綜合比較能力。因此有必要調整科技攻關的思路，將工藝研究和設備開發密切結合，在推廣應用先進工藝技術的同時推出高質量的成套設備，不斷擴增污水處理廠綜合性技能，如：曝氣系統生產性能測試和改進技術；不同類型微生物的微觀分布及其對處理性能的影響；溶解氧分布與能量節?。恍滦统酌摰夹g的開發等。

總之，污水處理設施的建設和運行是我國中小城市當前水污染控制的重點。建立科學的污水管理體制和方法，掌握一批在中小城市具有代表性的污染源的治理技術和城市污水處理技術，可以大大推動我國污水處理設備產業的發展和促進中小城市持續發展。

城市污水處理技術探析:城市污水處理廠的環境影響與防治對策

論文關鍵詞 城市污水；環境影響；工藝技術；防治對策；深度處理

論文摘要 分析了城市污水處理廠的環境影響，提出相應的防治對策，以期正確引導城市污水處理廠的建設。

隨著我國節能減排工作的不斷深入，城市污水處理廠作為主要減排的載體，在減排工作中顯得尤為重要。按照有關要求，到“十一·五”期末，我國城市污水處理率必須在70%以上。全國各地近期內必將掀起建設城市污水處理廠的高潮。因此，應充分認識城市污水處理廠帶來的環境影響，采取合理的防治對策，正確引導城市污水處理廠的建設。

1城市污水處理廠建設的主要內容

城市污水處理廠的主要建設內容有硬件系統和軟件系統。硬件系統包括污水收集系統和處理系統，污水收集系統包括城區污水收集管網、污水輸送管道及污水提升泵站；污水處理系統包括污水處理工程的構筑物、配套的泵站、設備、自控系統等。軟件系統包括設計的處理規模和處理工藝，處理規模即日處理的污水量，處理工藝即處理工藝技術、路線、自控性能等。

2城市污水處理廠對環境的影響

2.1對生態的影響

由于城市污水處理廠通常建在城市周邊的郊區，從城區收集的污水需要通過輸送的管道及污水提升泵站方可送到污水處理廠，輸送管道的建設將破壞穿過的土地、河流等生態系統，其建設過程中產生的棄土堆置不僅需要占用土地，同時還破壞土地原有的生態系統。在城區的污水管網建設和改造中，施工過程的噪聲、粉塵、施工廢水對城區居民產生影響，產生的棄土對占用土地生態系統產生影響。

2.2惡臭的影響

城市污水處理廠的惡臭主要來源于格柵、泵房、沉砂池、反應池、污泥池等，由于廢水中含有氮、硫、氯、磷等污染物，隨著廢水的腐殖發酵產生如NH3、CH3S?螄OH、H2S等，形成惡臭。

2.3噪聲的影響

城市污水處理廠的噪聲源主要有風機、水泵及水流等，尤其是風機的噪聲，聲級高達105dB。盡管一般情況城市污水處理廠遠離居民區，對周圍的居民區影響很小，但對于操作人員，長期處于強噪聲的工作環境中可能導致耳聾，并對人體的中樞神經、植物神經產生損害。

2.4污泥的影響

城市污水處理中產生污泥，一般情況下為污水處理量的1%～2%，污泥的發生量大。污泥中不僅含有大量的病原體、微生物、寄生蟲、病菌及有機物，還含有汞、鉻、鎘、鉛等重金屬，處理不當將對土壤、地下水、地表水等產生影響。

2.5排水的影響

城市污水處理廠處理后的最終排水對收納的水體產生影響。城市污水經正常處理達標的情況下，排水進入河流后在排水口附近形成一段混合區，在此混合區內，水質不能達到相應的水質標準，對該段河流的水體功能產生不良影響，影響沿線居民的生產、生活。尤其是非正常工況下，污水經處理后不能達標排放，在收納排水的水體將形成很大的超標帶，并將對沿線的生產、生活帶來嚴重的影響。

3防治對策

3.1合理選址

城市污水處理廠選址，要根據城區總體規劃要求，選擇城區的下風向、收納廢水河流的下游、遠離居民區；在排水口設置時，按照水源保護區設置的要求避開集中式飲用水源的取水口、漁業養殖等。

3.2建設花園式廠區

在廠區因地制宜種植花草樹木，充分利用不同植物對污染物的吸收作用。如利用地衣、山楂、夾桃竹、丁青等吸收二氧化硫，女貞、美人蕉、大葉黃吸收氯氣，水葫蘆、浮萍、金魚藻等吸收水中的汞、鉛、鎘，闊葉植物吸收大氣中的飄塵。在污水處理廠建設中，將綠化、人工湖、景點與處理構筑物、出水相結合，既能減少污染對環境的影響，又可美化廠區。

3.3建設全封閉式污水處理廠

通常對惡臭主要處理方法有焚燒法、催化氧化法、吸附法等，將發生惡臭的構筑物安置于室內，通過引風設備收集惡臭氣體，再將臭氣采取相應的凈化措施，不僅可以吸收惡臭氣體，廠房還對噪聲起到封閉隔離降低效果。

3.4選擇合理設備

既要根據所在地的自然條件和經濟狀況，選擇經濟可行的處理工藝設備，滿足處理效果要求和經濟承受能力；還要采用先進的自動化控制系統和全線監控系統，減少人工操作，避免因人為因素對處理效果的影響。

3.5確定合理建設規模

在城市污水處理廠建設中，要按照城市的發展規劃和環境保護規劃，合理確定規模，分步實施。

3.6選擇合理的工藝

污水處理廠的處理工藝應根據原水水質、出水要求、處理規模、運行成本、自然條件和社會狀況等因素慎重考慮。不同的工藝技術都有其優點、特點、適用條件和不足之處，因此，工藝選擇應符合技術合理、經濟節能、易于管理、重視環保等方面的要求。

3.7污泥的處置

污泥處置應按減量化、資源化、無害化的處置原則，首先對污泥進行濃縮脫水，減少污泥發生量；再通過消化、厭氧，去除污泥中的有機物、病菌和微生物等，并對污泥進行成分測定，達到要求后可以進行堆肥，充分利用污泥中豐富的氮、磷、鉀等營養成分，如不能利用，則進行無害化填埋處置。

3.8城市污水的深度處理

為減輕城市污水處理廠的排水對收納水體的不良影響，節約水資源、保證水資源的持續利用，可對污水進行深度處理后重復利用。尤其是缺水地區，對污水進行深度處理后重復利用，是解決淡水資源的重要途徑。

所謂深度處理，就是在污水經過物化生化處理、達到排放標準后，對污水進一步采取處理措施，降低水中的污染物，使水質接近或優于可以直接利用的水質，如居民生活中的水、工業冷卻水、道路綠化澆灑水、農田灌溉用水等。通過城市污水的深度處理，使污水達到重復使用，節約水資源，減輕對收納水體的污染。

城市污水處理技術探析:城市污水處理廠污泥的綜合利用方式

摘要：本文通過污泥的綜合利用、填埋、投海等幾種主要的污泥處置方式的分析，指出污泥的資源化利用應立足于各地實際，在兼顧環境生態效益、社會效益和經濟效益平衡的前提下，選擇最佳處置與利用方案。

關鍵詞：污泥 綜合利用

城市污水廠的污泥是指處理污水所產生的固態、半固態及液態的廢棄物，含有大量的有機物、豐富的氮磷等營養物、重金屬以及致病菌和病原菌等，如果不加處理的任意排放和投棄會對環境造成嚴重的污染。隨著污水處理設施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污泥的產生量必將有較大的增長。如何妥善地處置污水廠污泥，并將其作為一種新的資源加以有效利用，變廢為寶，已成為城市污水廠和相關部門提高技術水平和管理水平的重要因素，也是全球共同關注的課題。

1.污泥最終處置的主要方式

目前，國內外污泥最終處置方式主要有：綜合利用、填埋、投海。

（1）綜合利用

①農田林地利用

污泥脫水后堆肥農用是目前國內一些污水處理廠正在進行研究和開發的課題，污泥中含有大量植物生長所必需的肥分（N、P、K）、微量元素及土壤改良劑（有機腐殖質）。我國城市污水處理廠的各種污泥所含肥分見表1，故污泥農田林地利用是最佳的最終處置方法，但污泥中也含有對植物及土壤有危害作用的病菌、寄生蟲卵、難降解有機物、重金屬離子以及N、P的流失對地表水和地下水的污染，甚至可能含有一些致癌物質，目前對重金屬污染研究較多。因此，在作農田林地利用前，應進行堆肥處理以殺死病菌及寄生蟲卵，同時還應去除這些有害物質。目前普遍的問題是檢測手段跟不上要求，處理成本無法和經濟效益相平衡，化肥的普遍應用造成銷售市場難以開發等，這些使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。我國有大量工業廢水進入污水處理廠，污水中重金屬離子約有50％以上轉移到污泥中，污泥中的重金屬離子含量一般都較高。

為提高污泥的農用量可以采取一些措施：一是把污泥制成有機—無機復合肥料，適當添加鉀肥以補充污泥肥料中鉀的不足，這樣可以提高肥效降低有害物的含量；二是在經濟政策上優惠使用污泥復合肥料的單位或個人，如免費提供試用肥料樣品，免費為施用污泥復合肥料的區域或地塊作土壤營養狀況分析等。

②污泥焚燒產物利用

污泥中合有一定量的有機成分，經脫水干燥的污泥可用焚燒處理。在日本，該方法巳占污泥處理總量的60％以上、歐盟也在10％以上。為防止焚燒過程中產生二?f英等有毒氣體，焚燒溫度應高于850℃。污泥焚燒所產生的焚燒灰具有吸水性、凝固性，因而可用于改良土壤、筑路等，也可作為磚瓦和陶瓷等的原料，另外，污泥灰也可以作為混凝土混料的細填料。將污泥轉變成一種顆粒狀燃料，可以很好燃燒，其熱值和褐煤相當，燃燒釋放的有害氣體遠低于焚燒過程，其殘余物可用于建筑工業。

污泥焚燒可以從廢氣中獲得剩余能量，用來發電。在脫水污泥中加入引燃劑、催化劑、疏松劑和固硫劑等添加劑制成合成燃料，該合成燃料可用于工業和生活鍋妒，燃燒穩定，熱工測試和環保測試良好，是污泥有效利用的一種理想途徑。

③低溫熱解制取可燃物

污泥熱化學處理因其無害化和減量化徹底，地位已逐漸增強。污泥低溫熱解是一種發展中的能量回收型污泥熱化學處理技術。它通過在催化劑作用下無氧加熱干燥污泥至一定溫度（<500℃）、由干餾和熱分解作用使污泥轉化為油、反應水、不凝性氣體和炭等可燃產物，最大轉化率取決于污泥組成和催化劑的種類，正常產率為200～300L（油）/t（干泥），其性質與柴油相似。

④建筑材料利用

污泥可用于制磚和制纖維板材。

污泥制磚的方法有兩種。一種是用干化污泥直接制磚，另一種是用污泥灰渣制磚。用干化污泥直接制磚時，應對污泥的成分作適當調整，使其成分與制磚粘土的化學成分相當。當污泥與粘土按重量比1:10配料時，污泥磚可達普通紅磚的強度。利用污泥焚燒灰渣制磚時，灰渣的化學成分與制磚粘土的化學成分是比較接近的，制坯時只需添加適量粘土與硅砂。比較適宜的配料重量比為灰渣：粘土：硅砂＝100:50:（15～20）。

污泥制生化纖維板，主要是利用活性污泥中所含粗蛋白（有機物）與球蛋白（酶）能溶解于水及稀酸、稀堿、中性鹽的水溶液這一性質，在堿性條件下加熱、干燥、加壓后，發生蛋白質的變性作用，從而制成活性污泥樹脂（又稱蛋白膠），使之與漂白、脫脂處理的廢纖維壓制成板材。其品質優于國家三級硬質纖維板的標準。

（2）填理

污泥填埋有填地與填海造地兩種。

污泥消化后經脫水再進行填埋是目前國內許多大型污水處理廠中常采取的方式，經過消化后的污泥有機物含量減少，性能穩定，總體積減少，脫水后作填埋處置是一種比較經濟的處理方式。由于消化裝置工藝復雜、一次性投資大、運行操作難度大，實際運行經驗表明往往難以達到預期的效果。況且脫水污泥含水率大大高于普通生活垃圾衛生填埋場所要求的30％含水率，因此需再經處理才能送生活垃圾填埋場填埋；或者設置專用的污泥填埋場，根據污泥的含水率及力學特性等因素進行專門填埋，但此法有占地較大、選址受阻及存在二次污染隱患等缺點。

污泥填埋的操作要求與垃圾填埋相似。污泥填埋場的滲濾液屬高濃度有機污水，必須集中加以處理；污泥填埋場四周應設圍欄，并采取相應的防蚊蠅、防鼠措施，未經干燥焚燒處理的污泥，宜小規模分層填埋，生污泥泥層厚度應<0.5m，消化污泥泥層厚度應不大于3m，泥層上面鋪砂土層為0.5m，彼此交替進行填埋，并設置通氣裝置，污泥焚燒灰渣填埋時，可不分層填埋。

污泥填海造地，應遵守下列要求：①必須設護堤，滲水也必須集中進行處理，以防污泥和污水污染海水；②污泥或灰渣中的重金屬含量應符合填海造地標準。

（3）投海

沿海地區，尤其是有大江、大河入?？诟浇?，可考慮把生污泥、消化污泥、脫水泥餅或焚燒灰渣投海。投海污泥最好是經過消化處理的污泥。投海方式可用管道輸送或船運，其中管道輸送較為經濟。在污泥投海工程實施前，必須搞好投海區的選擇（離海岸10km以外，水深25m左右），以保證海水的稀釋與自凈作用。

總之，綜合利用將是今后污泥處置的主要方式。填理由于占地多，潛在生物可利用率低，滲濾液可污染地下水，后續處理管理費用高等問題，應用受到限制。海洋投棄將逐漸被禁止。隨著科技的發展，污泥的有效利用的方式和有效利用率將會進一步增加。

2. 污泥利用方案的選擇

（1）污泥利用的潛在風險

污泥利用需滿足嚴格的環境衛生標準，不能造成新的環境危害。污泥利用的環境問題是重金屬和氮對土壤、作物、水體的影響以及病原物污染，所以具有潛在風險。污泥的熱能利用無疑是風險最小的，而土地利用則需嚴格管理，只有重金屬含量低于農用污泥標準才可用于農作物，而且污泥肥的施用也需嚴格定量以控制重金屬的積累和減少氮、磷淋失對水體的污染。至于病原物污染，熱干化的安全性較佳，因其高溫滅菌作用很徹底，產品可完全抑制微生物的活性；堿性穩定化基本上也能達到安全標準；堆肥則不足以保證安全性，因病原物仍有少量存活且產品的高含水率（一般為30％～40％）可使病原物復活，故采用堆肥方案時需加強對堆肥質量、場所和施用場地的管理。

（2）利用方案的比較

①農田林地利用

用污泥對農田、林地、草坪施肥或進行土壤改良以及用于市政綠化、育苗等，不僅可改善土壤的理化性質，增加土壤肥力，促進樹木、花卉及草坪等的生長，而且可避免污泥中的重金屬、有毒有機物因食物鏈的生物富集效應對人畜產生的危害，除此之外土壤的自凈能力還可使污泥進一步無害化。因此土地利用是一種積極的、生產性的污泥處置方法。污泥利用前需堆肥化處理，堆肥化若采用靜態條垛工藝，成本最低，但其生產周期長、占用土地多且對周圍環境的影響比較嚴重；若采用發酵倉，其設備投資和運行費用將增加，而且若要制成復合肥還需烘干造粒設備，這樣其成本優勢就大大削弱了。

②污泥焚燒產物利用

污泥焚燒效果好，焚燒產物既可用作新的產品原料，又可回收熱能。國外已有較成熟經驗和工藝，可以直接借鑒使用。但總體來說焚燒的成本最高（是其他工藝的2～4倍）。今后應從降低成本，減少二次污染角度著手，生產新設備。

③低溫熱解制取可燃物

污泥低溫熱解效果亦好，污泥可通過干餾提取油、氣等，不但可做燃料也可用于制造四氯化碳等化工產品，具有工業化利用前景，且能量回收率高，經濟性優于焚燒處理，是大有前途的處理方法。在熱解機理和動力學研究方面，還有很多工作需進一步探討。在工藝和設備的改進方面有待新的突破。

④建筑材料利用

建筑材料利用，不僅可以減少污泥填埋所占用的土地，減少自然資源消耗，而且可以使資源得到循環利用，變廢為寶。

（3）其他因素

污泥處理設施的選址是方案選擇的決定因素之一。一般而言，污泥宜就近處理以節省運輸費用和減少濕污泥運輸對沿途造成的污染。由于污泥處理過程中可能會帶來臭味、有毒有害氣體及病原體等環境問題，所以選址會對方案選擇產生決定性影響。

3. 結語

污泥經過減容、穩定和無害化處理后，可以作為資源加以綜合利用。污泥的處理處置及其無害化，作為再生資源有效利用是世界各國共同重視的問題。面對各地區千差萬別的污泥利用經驗，應立足于本地區的實際情況，在兼顧環境生態效益、社會效益和經濟效益平衡的前提下，審慎地、全面地論證各種方案實施的可行性，從中選出最佳方案。目前的利用方向是土地利用和熱能利用。從長遠看，對于我們這樣一個農業大國，應將污泥制成污泥復合肥料或污泥生物復合肥料，將農田林地利用作為主要的有效利用途徑。同時，也要發展研究其它的資源化途徑，如直接或間接作為燃料、熱分解制油等。污泥焚燒作為最徹底的處理方式，在國外，特別是西歐和日本已得到了廣泛的應用，歐洲將來有30％的污泥土地利用、70％熱能利用。在國內，由于其一次性投資和處理成本大、焚燒煙氣需進一步處理等問題而一直未得到應用。隨著國內大型城市污水處理廠建設的進一步加快，污泥處置已成為突出的問題。