關(guān)于城市污水環(huán)境治理與治理方法的研究

寧雪 譚曉宇

杭州惠爾森科技有限公司 浙江 杭州 310000

1 城市污水環(huán)境治理現(xiàn)狀

1.1 污水處理能力不足

近年來，我國城市污水產(chǎn)生總量保持著較高的逐年遞增趨勢，以2014-2018年度為例，城市污水產(chǎn)生總量由401.62億m3提升至497.61億m3，城市污水總量逐年創(chuàng)新高，對(duì)城市污水處理能力提出了更為嚴(yán)格的要求[1]。針對(duì)于此，我國隨之加大城市污水環(huán)境治理力度，陸續(xù)設(shè)立多座污水處理廠，污水處理廠總量由2014年的1807座提升至2018年的2321座，且污水處理率由90.18%提升至95.49%，取得了極為顯著的城市污水環(huán)境治理效果。

然而，在全新時(shí)代背景下，仍舊存在較大的污水處理缺口，現(xiàn)有污水處理資源匱乏，城市污水環(huán)境治理力度需要得到進(jìn)一步加大，重點(diǎn)解決我國中西部地區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后地區(qū)污水處理能力低于全國平均水平的問題。

1.2 城市污水處理技術(shù)手段單一

現(xiàn)階段，在我國部分城市污水環(huán)境治理工程中，受到技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、治理理念、設(shè)施設(shè)備等多方面因素限制，仍舊采取傳統(tǒng)A2/O、絮凝沉淀、重力沉淀等處理技術(shù)，污水處理技術(shù)體系以物理法和化學(xué)法為主，實(shí)際處理效果不理想，主要用于處理城市污水中的固體污染物質(zhì)與處于溶解狀態(tài)下的有機(jī)污染物，難以高效處理污水中分布的可溶性無機(jī)物、難降解有機(jī)物等污染物質(zhì)[2]。同時(shí)，部分城市污水環(huán)境治理工程中雖然積極引進(jìn)離子交換法、SPR除磷工藝和生物接觸氧化法等近年來新推出的污水處理技術(shù)，但所采用單一處理技術(shù)存在應(yīng)用局限性，無法高效處理城市污水中的全部污染物質(zhì)，污水處理技術(shù)水平有待進(jìn)一步提升。

1.3 設(shè)施建設(shè)滯后

從設(shè)施設(shè)備角度來看，在部分地區(qū)的城市污水環(huán)境治理工程中，由于建設(shè)資金匱乏，普遍存在設(shè)施設(shè)備老化的問題，所配置設(shè)施設(shè)備型號(hào)老舊、使用功能單一，所處理城市污水并未達(dá)到三級(jí)出水標(biāo)準(zhǔn)，污水處理與環(huán)境治理效果不理想，并影響到城市污水資源化處理目標(biāo)的達(dá)成[3]。例如，處理后的城市污水水質(zhì)未達(dá)到中水標(biāo)準(zhǔn)，無法將其用于景觀用水、農(nóng)田灌溉等，而是需要排入城市水環(huán)境與周邊河流水域中，憑借環(huán)境自凈能力進(jìn)行進(jìn)一步凈化，容易由此造成生態(tài)環(huán)境的二次污染。

1.4 污水資源化程度有待提高

近年來，隨著科技水平的不斷提高，城市污水環(huán)境治理工程呈現(xiàn)出資源化發(fā)展趨勢，可以將城市污水處理期間產(chǎn)生的污泥用于堆肥、造粒干化、焚燒發(fā)電、作為建材原料，并將處理后的城市污水作為中水，用于景觀用水、道路沖洗用水、農(nóng)田灌溉和消防用水，做到對(duì)城市污水潛在利用價(jià)值的深入挖掘。然而，根據(jù)城市污水環(huán)境治理情況來看，在部分治理工程中，尚未樹立起城市污水資源化利用的治理意識(shí)，或是所拓展污水資源化利用渠道較為單一。例如，在污泥處理方面，主要采取污泥入海、垃圾場填埋、焚燒等原始手段，不但沒有充分利用污泥剩余價(jià)值，還有可能造成生態(tài)環(huán)境二次污染。

2 城市污水環(huán)境的治理策略

2.1 強(qiáng)化污水處理意識(shí)與加大投資力度

為有效解決污水處理能力不足、污水處理資源分布不均、設(shè)施建設(shè)滯后的問題。首先，主管部門必須樹立起正確的城市污水環(huán)境治理意識(shí)，認(rèn)識(shí)到城市污水處理工作的重要程度，以及污水隨意排放時(shí)將造成的嚴(yán)重后果[4]。隨后，做好城市污水處理現(xiàn)狀調(diào)查工作，全面掌握各城區(qū)污水產(chǎn)生總量、污水種類、工業(yè)廢水與生活污水占比、污水處理資源布局結(jié)構(gòu)和實(shí)際污水處理能力，在其基礎(chǔ)上科學(xué)制定未來一定年限的城市污水環(huán)境治理規(guī)劃發(fā)展方案，加大對(duì)污水處理能力較差和存在過大污水處理缺口區(qū)域的投資比例，增加污水處理廠數(shù)量與強(qiáng)化處理能力。再次，提高污水環(huán)境治理工程的投資額度，持續(xù)拓展多元化的投資渠道，如推行PPP模式，吸引社會(huì)資本方參與城市污水環(huán)境治理項(xiàng)目，由社會(huì)資本替代政府提供公共服務(wù)，以此來減輕政府財(cái)政負(fù)擔(dān)，擺脫資金對(duì)城市污水環(huán)境治理工程發(fā)展造成的限制。最后，合理分配投資額，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備運(yùn)行工況與配置情況，適當(dāng)加大設(shè)備設(shè)施更新?lián)Q代頻率，購入A/O級(jí)生物處理池、曝氣生物濾池等新型污水處理設(shè)施，既可以提高城市污水處理能力，同時(shí)，還可以為A/O生物濾池法等新型污水處理技術(shù)的應(yīng)用推廣奠定良好基礎(chǔ)。

2.2 推動(dòng)城市污水環(huán)境治理工程的資源化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

首先，及早樹立起城市污水資源化處理的正確意識(shí)，合理選擇污水處理技術(shù)種類，將處理后的污水作為中水加以循環(huán)使用，持續(xù)拓展城市污水處理期間所產(chǎn)生污泥的利用渠道。例如，采取污泥碳化技術(shù)，將所產(chǎn)生污泥進(jìn)行干化處理，待污泥含水率達(dá)標(biāo)后，將其投入碳化機(jī)設(shè)備中加以干餾處理，蒸發(fā)污泥剩余水分，將碳化干餾處理后獲取的產(chǎn)品用作園林肥料或燃料。

其次，機(jī)關(guān)部門針對(duì)性出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)與政策，建立市場準(zhǔn)入制度、推進(jìn)污水收費(fèi)體制的深化改革、建立統(tǒng)一化的城市污水處理標(biāo)準(zhǔn)體系，為城市污水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供穩(wěn)定環(huán)境和政策扶持，以此來扭轉(zhuǎn)污水治理局面，有效集合現(xiàn)有污水處理資源，在其基礎(chǔ)上構(gòu)建起完善的城市污水環(huán)境治理體系。例如，從政策扶持角度來看，組合采取給予財(cái)政貼息、提供低息污水項(xiàng)目貸款、減免增值稅、成立專項(xiàng)資助污水科研項(xiàng)目等。

3 采取多元化污水處理技術(shù)

在城市污水環(huán)境治理工程中，對(duì)多元化污水處理技術(shù)的應(yīng)用，可以起到減少污水處理成本、突破單一技術(shù)局限性、改善水質(zhì)的作用，并推動(dòng)城市污水環(huán)境治理工程的現(xiàn)代化發(fā)展。例如，在控制污水處理成本方面，考慮到生活污水、工業(yè)廢水與特殊行業(yè)污水的受污程度存在差異性，如果在保證水質(zhì)的前提下采取統(tǒng)一的污水處理技術(shù)，將使得城市污水處理總成本極為高昂。在這一工程背景下，對(duì)多項(xiàng)污水處理技術(shù)的綜合應(yīng)用，可以根據(jù)所處理城市污水的來源、種類與受污程度，在保證水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，合理采取處理技術(shù)，如采取沉淀法、預(yù)曝氣法、篩濾法、微電解法等技術(shù)進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)處理即可。而在突破技術(shù)局限性方面，單項(xiàng)污水處理技術(shù)存在應(yīng)用局限性，如化學(xué)處理法的成本較為高昂、SPR除磷工藝過于依賴微生物釋磷與攝磷作用。因此，需要根據(jù)污水種類與處理需求，組合應(yīng)用多項(xiàng)處理技術(shù)，如組合應(yīng)用好氧/厭氧法、物化法與離子交換法，依次去除污水中的有機(jī)氮、有機(jī)污染物、微懸浮物及膠態(tài)物、硝酸鹽。

3 城市污水環(huán)境治理的主要方法

3.1 活性污泥法

活性污泥法本質(zhì)上屬于一項(xiàng)好氧生物處理技術(shù)，是當(dāng)前最為常見的城市污水處理技術(shù)，有著水質(zhì)高、凈化程度高、使用功能完備的優(yōu)勢，主要用于去除城市污水中的膠態(tài)物、溶解性有機(jī)物、少量氮素磷素以及懸浮固體。

活性污泥處理系統(tǒng)由曝氣池、二沉池、回流單元、污泥排放單元以及供氧單元五部分加以組成，城市污水在活性污泥系統(tǒng)中的凈化處理流程為，將所處理城市污水以及回流污泥輸入曝氣池內(nèi)，并持續(xù)向池內(nèi)吹入壓縮空氣，起到提高污水溶解氧含量和攪動(dòng)污水的作用，三者在攪動(dòng)狀態(tài)下充分混合、接觸，污泥使污水中的有機(jī)污染物和菌膠團(tuán)緊密吸附，分解大分子有機(jī)物形成水與二氧化碳。隨后，待氧化分解完畢后，將活性污泥、城市污水和溶解氧三者形成的混合液輸入二次沉淀池，混合液中的固體物質(zhì)以及污泥產(chǎn)生沉淀分離現(xiàn)象，沉淀池出水，并將沉淀池底部的污泥進(jìn)行沉淀濃縮處理。

在應(yīng)用活性污泥法時(shí)，需要正確認(rèn)識(shí)到水溫、溶解氧含量、BOD負(fù)荷率、pH值等因素對(duì)污水處理效果造成的影響，科學(xué)制定活性污泥污水處理方案。例如，在系統(tǒng)運(yùn)行期間，持續(xù)觀測污水BOD5和活性污泥廢棄量等參數(shù)，在其基礎(chǔ)上準(zhǔn)確估算需氧量，以此來控制BOD負(fù)荷率，保證污水處理效果。

3.2 氧化法

氧化法歸屬于化學(xué)處理技術(shù)體系，通過在污水中投入強(qiáng)氧化劑，快速降解污水中分布的溶于水的污染物和難降解有機(jī)物，可將氧化法細(xì)分為電化學(xué)氧化、光催化氧化、超臨界水氧化、臭氧催化氧化、旋轉(zhuǎn)接觸氧化等多項(xiàng)污水處理方法，各項(xiàng)方法的適用范圍與處理效果存在差異性，必須全面掌握各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)與工藝流程要點(diǎn)，結(jié)合工程情況加以合理選擇。例如，臭氧催化氧化是在污水中添加多相催化劑，同時(shí)起到吸附污水中的有機(jī)物、催化活化臭氧分子作用，在催化劑表面充分吸附污水中含有的有機(jī)物，使其形成表面螯合物，在臭氧與表面螯合物進(jìn)行氧化反應(yīng)的過程中，持續(xù)形成中間產(chǎn)物，或脫附至溶液中進(jìn)行氧化，最終將污水中的有機(jī)物降解為水和二氧化碳。與其他污水處理技術(shù)相比，臭氧催化氧化法有著處理速度快、處理成本低廉、不會(huì)造成二次污染、操作性強(qiáng)的優(yōu)勢。

3.3 生物膜法

生物膜法歸屬于好氧生物處理技術(shù)體系，常見污水治理方法包括生物濾池、厭氧生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤以及曝氣生物濾池，其具有供氧充分、污水處理量大、污泥產(chǎn)量少、工藝過程穩(wěn)定、系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行能耗小的優(yōu)勢。以常用的生物濾池法和厭氧生物濾池法為例，其中，生物濾池技術(shù)是使用塑料填料等作為生物載體堆置形成濾床，在濾床下方布置集水層，控制布水器將城市污水間歇式均勻?yàn)⒉荚跒V床上，污水下滲濾床時(shí)與好氧微生物進(jìn)行物質(zhì)交換，下滲污水與代謝產(chǎn)物流入集水層，再將污水輸入沉淀池進(jìn)行分離處理。而厭氧生物濾池是在濾池內(nèi)填充適量的爐渣等材料作為固體填料，在填料層上繁殖生長厭氧微生物，控制布水系統(tǒng)在填料層表面均勻?yàn)⒉汲鞘形鬯鬯c厭氧細(xì)菌充分接觸，污水中的有機(jī)物被其分解、消化，并在處理期間持續(xù)徐產(chǎn)生具備能源價(jià)值的沼氣，此項(xiàng)技術(shù)主要被用于處理COD濃度在1000～20000mg/L區(qū)間內(nèi)的城市污水，處理過程分為水解、發(fā)酵、產(chǎn)乙酸與產(chǎn)甲烷階段，其有著啟動(dòng)時(shí)間短、可回收生物能、污泥產(chǎn)量低、可降解污水有機(jī)物種類多的優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用期間，系統(tǒng)易出現(xiàn)填料床堵塞問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，在城市污水環(huán)境治理工程中，相關(guān)部門必須正視環(huán)境治理期間實(shí)際存在的問題，深入分析問題產(chǎn)生原因，針對(duì)性落實(shí)上述污水環(huán)境治理策略，掌握常用污水治理方法的適用條件、優(yōu)缺點(diǎn)與工藝原理，結(jié)合城市污水環(huán)境實(shí)際治理需求合理選擇技術(shù)種類，提高城市污水環(huán)境的治理質(zhì)量與效率，切實(shí)保護(hù)城市水環(huán)境與生態(tài)環(huán)境，從根源上預(yù)防環(huán)境污染問題的反復(fù)出現(xiàn)。