城市污水处理技术探析

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城市污水处理技术探析:浅谈中小城市污水处理中存在的问题及解决策略

[论文关键词]中小城市；污水处理；解决策略

[论文摘要]发展中小城市是中国未来城市化的重点和方向。中小城市的健康发展，是促进区域经济社会发展、保障人民健康和国家走向持续发展的重要环节，目前我围在中小城市污水处理方面尚缺乏适用技术和设备制造技术，缺乏管理经验，严重影响了中小城市的发展，本文分析了我国中小城市污水处理方面存在的问题并就这些问题提出了相关的解决策略，城市化是现代化的一个标志，中小城市是沟通大城市与小城镇及其周边地区的桥梁，大城市和小城镇的发展都离不开中小城市。我国中小城市划分是指根据管理工作的需要，按市区(不包括市辖县)的非农业人口总数多少对城市规模进行划分。在我国城市规模的分类为：城市人口在20万人以下的为小城市，20～50万人为中等城市。随着社会经济的发展，中小城市污水处理厂的建设已提到议事日程上来。如何根据中小城市的特点优化污水处理工艺成为目前城市规划和建设中亟待解决的问题。

1、中小城市污水处理中存在的问题

首先，中小城市在污水处理中表理出水平低，主要表现在污水处理设备落后。我国的污水处理厂绝大部分是一、二级污水处理。污水设备存在着效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等缺点。据清华大学紫光顾问公司调查，目前我国现存污水处理的设别运行状况是1／3运行正常、1／3不正常、113处于停止状态。这使污水处理厂的运转率只能达到50％。另外，我国污水处理技术虽然在吸收消化国外技术的同时也发展了自己的技术，但这些技术在不同程度上存在着基建造价和运行成本较高、处理效率有待提高等问题。这严重影响我国污水处理的水平。

其次，污水处理厂建设和运行资金严重短缺。为了实现我国污水处理的2000年和2010年的目标，我们必须在较短时间内建设足够数量的污水处理厂。根据统计资料表明，我国2000年需增加1518万吨的日处理能力，约需投资304亿元。到2010年还要增加6722万吨的日处理能力，约需资金1344亿元。短时间内要筹集这么多资金，资金不足也就十分突出了。由于污水处理厂建设和运行资金短缺，致使一大批规划中的污水处理厂迟迟不能上马，预期的环境目标无法实现。

中小城市污水处理中存在的问题还体现在运行机制不合理。我国污水处理的建设、运行、管理体制是从建国以来形成的计划经济体制条件下的建设、运行、管理机制。污水处理的全部费用都由政府全部承担，而污水处理又是纯公益事业，这就造成了一般建不起，建起了也养不起的局面。

2、有关中小城市污水处理的解决策略

1)建立市场经济的运行机制

我国目前的污水处理的建设、运行、管理是一种典型的计划经济模式，己不符合现代的市场经济。为此我们要建立市场经济的运行机制。把污水处理作为一种市场行为，作为一种商品生产的过程。中水作为一种商品，通过销售中水来取得维系运行的经费，为经营者创造利润和再发展的资本。经营者按市场经济的规律努力提高管理水平、寻求最佳方案，使污水处理持续发展下去。

2)实现污水处理资源化

从自然属性看，污水处理资源化就是保护水资源的更新能力的有效手段：从社会属性看，污水处理资源化就是解决污水对环境的污染；从经济属性看，污水处理资源化，就是从流通的角度增加水资源；从科技属性看，污水处理资源化就是要研究出先进的污水处理的设备和工艺，来减少污水对环境的污染；从哲学属性看，污水处理资源化就是维持人的生命源泉，水的伦理道德的平衡，以确保人类社会的可持续发展。从另一角度看，污水处理资源化是实现污水处理的市场化、商品化的根本。只有将污水变成再生水，才能实现污水的市场化、商品化，才能实现污水的优化处理。

3)制定鼓励污水处理的经济政策

制定鼓励污水处理的经济政策，实现污水有价排放、有偿处理、有偿使用。并利用价格杠杆，使污水排放的价格略高于处理的价格。这样污水处理厂，只要认真管理、积极经营、就会有赢利，这样就会使污水处理有发展潜力，在市场经济发展规律中有竞争力。

4)大力发展污水处理的科学技术

要大力发展污水处理的科学技术，研究污水处理的新工艺、新设备，这是提高我国中小城市污水处理能力的保证。

(1)革新的氧化沟工艺

现代氧化沟工艺具有运行灵活、处理效果好、脱氮效果好、污泥稳定程度高等工艺特点。如交替式氧化沟工艺通过将2～3条既联系又相对独立的单沟组合起来，通过改变氧化沟和操作方式，设置了相对独立的缺氧区与好氧区，形成A／O和A2／O的工艺环境，不仅可达到去除BOD、SS的目的。而且可达到生物脱氮除磷的目的。从目前国内氧化沟的应用来看，其突出的工艺优点是基建费用低，操作简单，运行稳定。易于维护管理，剩余污泥量少而且稳定，处理效果稳定可靠，

(2)革新的SBR工艺

SBR法从问世以来，已经发展为城市污水处理的实用技术之一。其变种也有十几种之多，如UNITANK工艺、TCBS工艺、MSBR工艺等。革新的SBR工艺在城市污水应用中的重点是尽可能降低基建和运行费用，简化操作过程，提高系统的可靠性和灵活性。革新的SBR工艺城市污水处理中的关键技术如下：为达到同时硝化反硝化的目的，准确控制溶解氧的设计；合理的污水体积确定；典型污水水质脱碳、脱氮、脱磷的关键工艺参数；高效连续流SBR工艺的设计；革新的SBR工艺配套系统的合理设计。

(3)从工业废水的单独分散处理转为城市污水的集中处理

虽然发达国家的污染控制对象已经转向微量有毒有机物，致力于受污染水体水质功能的恢复，但广大发展中国家的污染控制对象仍然主要是有机污染物，以及氮磷营养物，遏制水污染和水质富营养化不断加剧的趋势仍然是艰巨的任务。因此，今后相当长的一段时期内，加强污染源的末端治理依然是我国水污染控制的最主要途径。国内外的实践表明，在绝大多数情况下，采取城市污水与工业废水集中处理的方式具有非常明显的技术经济优势。

(4)扩增污水处理厂综合性技能

长期以来，我国的污水处理技术研究以单项优势为主，且偏重于工艺性能的研究，缺乏对不同处理系统综合研究，缺乏足够的系统性、完整性，缺乏全面和综合比较能力。因此有必要调整科技攻关的思路，将工艺研究和设备开发密切结合，在推广应用先进工艺技术的同时推出高质量的成套设备，不断扩增污水处理厂综合性技能，如：曝气系统生产性能测试和改进技术；不同类型微生物的微观分布及其对处理性能的影响；溶解氧分布与能量节省；新型除磷脱氮技术的开发等。

总之，污水处理设施的建设和运行是我国中小城市当前水污染控制的重点。建立科学的污水管理体制和方法，掌握一批在中小城市具有代表性的污染源的治理技术和城市污水处理技术，可以大大推动我国污水处理设备产业的发展和促进中小城市持续发展。

城市污水处理技术探析:城市污水处理厂的环境影响与防治对策

论文关键词 城市污水；环境影响；工艺技术；防治对策；深度处理

论文摘要 分析了城市污水处理厂的环境影响，提出相应的防治对策，以期正确引导城市污水处理厂的建设。

随着我国节能减排工作的不断深入，城市污水处理厂作为主要减排的载体，在减排工作中显得尤为重要。按照有关要求，到“十一·五”期末，我国城市污水处理率必须在70%以上。全国各地近期内必将掀起建设城市污水处理厂的高潮。因此，应充分认识城市污水处理厂带来的环境影响，采取合理的防治对策，正确引导城市污水处理厂的建设。

1城市污水处理厂建设的主要内容

城市污水处理厂的主要建设内容有硬件系统和软件系统。硬件系统包括污水收集系统和处理系统，污水收集系统包括城区污水收集管网、污水输送管道及污水提升泵站；污水处理系统包括污水处理工程的构筑物、配套的泵站、设备、自控系统等。软件系统包括设计的处理规模和处理工艺，处理规模即日处理的污水量，处理工艺即处理工艺技术、路线、自控性能等。

2城市污水处理厂对环境的影响

2.1对生态的影响

由于城市污水处理厂通常建在城市周边的郊区，从城区收集的污水需要通过输送的管道及污水提升泵站方可送到污水处理厂，输送管道的建设将破坏穿过的土地、河流等生态系统，其建设过程中产生的弃土堆置不仅需要占用土地，同时还破坏土地原有的生态系统。在城区的污水管网建设和改造中，施工过程的噪声、粉尘、施工废水对城区居民产生影响，产生的弃土对占用土地生态系统产生影响。

2.2恶臭的影响

城市污水处理厂的恶臭主要来源于格栅、泵房、沉砂池、反应池、污泥池等，由于废水中含有氮、硫、氯、磷等污染物，随着废水的腐殖发酵产生如NH3、CH3S?蛳OH、H2S等，形成恶臭。

2.3噪声的影响

城市污水处理厂的噪声源主要有风机、水泵及水流等，尤其是风机的噪声，声级高达105dB。尽管一般情况城市污水处理厂远离居民区，对周围的居民区影响很小，但对于操作人员，长期处于强噪声的工作环境中可能导致耳聋，并对人体的中枢神经、植物神经产生损害。

2.4污泥的影响

城市污水处理中产生污泥，一般情况下为污水处理量的1%～2%，污泥的发生量大。污泥中不仅含有大量的病原体、微生物、寄生虫、病菌及有机物，还含有汞、铬、镉、铅等重金属，处理不当将对土壤、地下水、地表水等产生影响。

2.5排水的影响

城市污水处理厂处理后的最终排水对收纳的水体产生影响。城市污水经正常处理达标的情况下，排水进入河流后在排水口附近形成一段混合区，在此混合区内，水质不能达到相应的水质标准，对该段河流的水体功能产生不良影响，影响沿线居民的生产、生活。尤其是非正常工况下，污水经处理后不能达标排放，在收纳排水的水体将形成很大的超标带，并将对沿线的生产、生活带来严重的影响。

3防治对策

3.1合理选址

城市污水处理厂选址，要根据城区总体规划要求，选择城区的下风向、收纳废水河流的下游、远离居民区；在排水口设置时，按照水源保护区设置的要求避开集中式饮用水源的取水口、渔业养殖等。

3.2建设花园式厂区

在厂区因地制宜种植花草树木，充分利用不同植物对污染物的吸收作用。如利用地衣、山楂、夹桃竹、丁青等吸收二氧化硫，女贞、美人蕉、大叶黄吸收氯气，水葫芦、浮萍、金鱼藻等吸收水中的汞、铅、镉，阔叶植物吸收大气中的飘尘。在污水处理厂建设中，将绿化、人工湖、景点与处理构筑物、出水相结合，既能减少污染对环境的影响，又可美化厂区。

3.3建设全封闭式污水处理厂

通常对恶臭主要处理方法有焚烧法、催化氧化法、吸附法等，将发生恶臭的构筑物安置于室内，通过引风设备收集恶臭气体，再将臭气采取相应的净化措施，不仅可以吸收恶臭气体，厂房还对噪声起到封闭隔离降低效果。

3.4选择合理设备

既要根据所在地的自然条件和经济状况，选择经济可行的处理工艺设备，满足处理效果要求和经济承受能力；还要采用先进的自动化控制系统和全线监控系统，减少人工操作，避免因人为因素对处理效果的影响。

3.5确定合理建设规模

在城市污水处理厂建设中，要按照城市的发展规划和环境保护规划，合理确定规模，分步实施。

3.6选择合理的工艺

污水处理厂的处理工艺应根据原水水质、出水要求、处理规模、运行成本、自然条件和社会状况等因素慎重考虑。不同的工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处，因此，工艺选择应符合技术合理、经济节能、易于管理、重视环保等方面的要求。

3.7污泥的处置

污泥处置应按减量化、资源化、无害化的处置原则，首先对污泥进行浓缩脱水，减少污泥发生量；再通过消化、厌氧，去除污泥中的有机物、病菌和微生物等，并对污泥进行成分测定，达到要求后可以进行堆肥，充分利用污泥中丰富的氮、磷、钾等营养成分，如不能利用，则进行无害化填埋处置。

3.8城市污水的深度处理

为减轻城市污水处理厂的排水对收纳水体的不良影响，节约水资源、保证水资源的持续利用，可对污水进行深度处理后重复利用。尤其是缺水地区，对污水进行深度处理后重复利用，是解决淡水资源的重要途径。

所谓深度处理，就是在污水经过物化生化处理、达到排放标准后，对污水进一步采取处理措施，降低水中的污染物，使水质接近或优于可以直接利用的水质，如居民生活中的水、工业冷却水、道路绿化浇洒水、农田灌溉用水等。通过城市污水的深度处理，使污水达到重复使用，节约水资源，减轻对收纳水体的污染。

城市污水处理技术探析:城市污水处理厂污泥的综合利用方式

摘要：本文通过污泥的综合利用、填埋、投海等几种主要的污泥处置方式的分析，指出污泥的资源化利用应立足于各地实际，在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下，选择最佳处置与利用方案。

关键词：污泥 综合利用

城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，如果不加处理的任意排放和投弃会对环境造成严重的污染。随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污泥的产生量必将有较大的增长。如何妥善地处置污水厂污泥，并将其作为一种新的资源加以有效利用，变废为宝，已成为城市污水厂和相关部门提高技术水平和管理水平的重要因素，也是全球共同关注的课题。

1.污泥最终处置的主要方式

目前，国内外污泥最终处置方式主要有：综合利用、填埋、投海。

（1）综合利用

①农田林地利用

污泥脱水后堆肥农用是目前国内一些污水处理厂正在进行研究和开发的课题，污泥中含有大量植物生长所必需的肥分（N、P、K）、微量元素及土壤改良剂（有机腐殖质）。我国城市污水处理厂的各种污泥所含肥分见表1，故污泥农田林地利用是最佳的最终处置方法，但污泥中也含有对植物及土壤有危害作用的病菌、寄生虫卵、难降解有机物、重金属离子以及N、P的流失对地表水和地下水的污染，甚至可能含有一些致癌物质，目前对重金属污染研究较多。因此，在作农田林地利用前，应进行堆肥处理以杀死病菌及寄生虫卵，同时还应去除这些有害物质。目前普遍的问题是检测手段跟不上要求，处理成本无法和经济效益相平衡，化肥的普遍应用造成销售市场难以开发等，这些使得此种处置方式尚未得到普遍的推广。我国有大量工业废水进入污水处理厂，污水中重金属离子约有50％以上转移到污泥中，污泥中的重金属离子含量一般都较高。

为提高污泥的农用量可以采取一些措施：一是把污泥制成有机—无机复合肥料，适当添加钾肥以补充污泥肥料中钾的不足，这样可以提高肥效降低有害物的含量；二是在经济政策上优惠使用污泥复合肥料的单位或个人，如免费提供试用肥料样品，免费为施用污泥复合肥料的区域或地块作土壤营养状况分析等。

②污泥焚烧产物利用

污泥中合有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧处理。在日本，该方法巳占污泥处理总量的60％以上、欧盟也在10％以上。为防止焚烧过程中产生二?f英等有毒气体，焚烧温度应高于850℃。污泥焚烧所产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性，因而可用于改良土壤、筑路等，也可作为砖瓦和陶瓷等的原料，另外，污泥灰也可以作为混凝土混料的细填料。将污泥转变成一种颗粒状燃料，可以很好燃烧，其热值和褐煤相当，燃烧释放的有害气体远低于焚烧过程，其残余物可用于建筑工业。

污泥焚烧可以从废气中获得剩余能量，用来发电。在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加剂制成合成燃料，该合成燃料可用于工业和生活锅妒，燃烧稳定，热工测试和环保测试良好，是污泥有效利用的一种理想途径。

③低温热解制取可燃物

污泥热化学处理因其无害化和减量化彻底，地位已逐渐增强。污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术。它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度（<500℃）、由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭等可燃产物，最大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类，正常产率为200～300L（油）/t（干泥），其性质与柴油相似。

④建筑材料利用

污泥可用于制砖和制纤维板材。

污泥制砖的方法有两种。一种是用干化污泥直接制砖，另一种是用污泥灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时，应对污泥的成分作适当调整，使其成分与制砖粘土的化学成分相当。当污泥与粘土按重量比1:10配料时，污泥砖可达普通红砖的强度。利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的，制坯时只需添加适量粘土与硅砂。比较适宜的配料重量比为灰渣：粘土：硅砂＝100:50:（15～20）。

污泥制生化纤维板，主要是利用活性污泥中所含粗蛋白（有机物）与球蛋白（酶）能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质，在碱性条件下加热、干燥、加压后，发生蛋白质的变性作用，从而制成活性污泥树脂（又称蛋白胶），使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材。其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。

（2）填理

污泥填埋有填地与填海造地两种。

污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内许多大型污水处理厂中常采取的方式，经过消化后的污泥有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。由于消化装置工艺复杂、一次性投资大、运行操作难度大，实际运行经验表明往往难以达到预期的效果。况且脱水污泥含水率大大高于普通生活垃圾卫生填埋场所要求的30％含水率，因此需再经处理才能送生活垃圾填埋场填埋；或者设置专用的污泥填埋场，根据污泥的含水率及力学特性等因素进行专门填埋，但此法有占地较大、选址受阻及存在二次污染隐患等缺点。

污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。污泥填埋场的渗滤液属高浓度有机污水，必须集中加以处理；污泥填埋场四周应设围栏，并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施，未经干燥焚烧处理的污泥，宜小规模分层填埋，生污泥泥层厚度应<0.5m，消化污泥泥层厚度应不大于3m，泥层上面铺砂土层为0.5m，彼此交替进行填埋，并设置通气装置，污泥焚烧灰渣填埋时，可不分层填埋。

污泥填海造地，应遵守下列要求：①必须设护堤，渗水也必须集中进行处理，以防污泥和污水污染海水；②污泥或灰渣中的重金属含量应符合填海造地标准。

（3）投海

沿海地区，尤其是有大江、大河入海口附近，可考虑把生污泥、消化污泥、脱水泥饼或焚烧灰渣投海。投海污泥最好是经过消化处理的污泥。投海方式可用管道输送或船运，其中管道输送较为经济。在污泥投海工程实施前，必须搞好投海区的选择（离海岸10km以外，水深25m左右），以保证海水的稀释与自净作用。

总之，综合利用将是今后污泥处置的主要方式。填理由于占地多，潜在生物可利用率低，渗滤液可污染地下水，后续处理管理费用高等问题，应用受到限制。海洋投弃将逐渐被禁止。随着科技的发展，污泥的有效利用的方式和有效利用率将会进一步增加。

2. 污泥利用方案的选择

（1）污泥利用的潜在风险

污泥利用需满足严格的环境卫生标准，不能造成新的环境危害。污泥利用的环境问题是重金属和氮对土壤、作物、水体的影响以及病原物污染，所以具有潜在风险。污泥的热能利用无疑是风险最小的，而土地利用则需严格管理，只有重金属含量低于农用污泥标准才可用于农作物，而且污泥肥的施用也需严格定量以控制重金属的积累和减少氮、磷淋失对水体的污染。至于病原物污染，热干化的安全性较佳，因其高温灭菌作用很彻底，产品可完全抑制微生物的活性；碱性稳定化基本上也能达到安全标准；堆肥则不足以保证安全性，因病原物仍有少量存活且产品的高含水率（一般为30％～40％）可使病原物复活，故采用堆肥方案时需加强对堆肥质量、场所和施用场地的管理。

（2）利用方案的比较

①农田林地利用

用污泥对农田、林地、草坪施肥或进行土壤改良以及用于市政绿化、育苗等，不仅可改善土壤的理化性质，增加土壤肥力，促进树木、花卉及草坪等的生长，而且可避免污泥中的重金属、有毒有机物因食物链的生物富集效应对人畜产生的危害，除此之外土壤的自净能力还可使污泥进一步无害化。因此土地利用是一种积极的、生产性的污泥处置方法。污泥利用前需堆肥化处理，堆肥化若采用静态条垛工艺，成本最低，但其生产周期长、占用土地多且对周围环境的影响比较严重；若采用发酵仓，其设备投资和运行费用将增加，而且若要制成复合肥还需烘干造粒设备，这样其成本优势就大大削弱了。

②污泥焚烧产物利用

污泥焚烧效果好，焚烧产物既可用作新的产品原料，又可回收热能。国外已有较成熟经验和工艺，可以直接借鉴使用。但总体来说焚烧的成本最高（是其他工艺的2～4倍）。今后应从降低成本，减少二次污染角度着手，生产新设备。

③低温热解制取可燃物

污泥低温热解效果亦好，污泥可通过干馏提取油、气等，不但可做燃料也可用于制造四氯化碳等化工产品，具有工业化利用前景，且能量回收率高，经济性优于焚烧处理，是大有前途的处理方法。在热解机理和动力学研究方面，还有很多工作需进一步探讨。在工艺和设备的改进方面有待新的突破。

④建筑材料利用

建筑材料利用，不仅可以减少污泥填埋所占用的土地，减少自然资源消耗，而且可以使资源得到循环利用，变废为宝。

（3）其他因素

污泥处理设施的选址是方案选择的决定因素之一。一般而言，污泥宜就近处理以节省运输费用和减少湿污泥运输对沿途造成的污染。由于污泥处理过程中可能会带来臭味、有毒有害气体及病原体等环境问题，所以选址会对方案选择产生决定性影响。

3. 结语

污泥经过减容、稳定和无害化处理后，可以作为资源加以综合利用。污泥的处理处置及其无害化，作为再生资源有效利用是世界各国共同重视的问题。面对各地区千差万别的污泥利用经验，应立足于本地区的实际情况，在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下，审慎地、全面地论证各种方案实施的可行性，从中选出最佳方案。目前的利用方向是土地利用和热能利用。从长远看，对于我们这样一个农业大国，应将污泥制成污泥复合肥料或污泥生物复合肥料，将农田林地利用作为主要的有效利用途径。同时，也要发展研究其它的资源化途径，如直接或间接作为燃料、热分解制油等。污泥焚烧作为最彻底的处理方式，在国外，特别是西欧和日本已得到了广泛的应用，欧洲将来有30％的污泥土地利用、70％热能利用。在国内，由于其一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等问题而一直未得到应用。随着国内大型城市污水处理厂建设的进一步加快，污泥处置已成为突出的问题。