我国城市污水处理中存在的问题及对策

第２２卷２ＯＯ７年第２期　４月　山东建筑大学学报　ＡＬ　０Ｆ　ＳＨＡＮＤ０ＮＧⅡＡＮＺＩ｛ＩＩ　Ｕ　ｉＩＶＥＲＳｒｒＹ　Ｖ０１．２２　Ｎｏ．２　ＡＤｒ．２０。ｒ７　文章编号：１６７３—７６４４（２００７）０２—０１７４—０３　我国城市污水处理中存在的问题及对策　张志斌。，张晓全　，陶俊杰　，田顺　，刘文军　，马立志　，孙凯　，陈玉梁　（１．山东建筑大学市政与环境学院，山东济南２５０１０１；２．光大水务（济南）公司，山东济南２５￣２）　摘要：简述了目前我国城市污水处理的现状，分析了现有的城市污水处理过程在工艺选择、运行稳定性、氮磷去除　以及旧污水处理设施的超负荷运行方面所存在的问题，并针对以上问题，结合我国经济发展现状，提出了城市污水　强化一级处理的解决思路。　关键词：城市污水；氮磷去除；超负荷；强化一级处理　中图分类号：Ｘ７０３．１　文献标识码：Ａ　Ｉｓｓｕｅｓ　ｏｎ　ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｉ．ｂｉｎ　，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｑｕａｎ２，ＴＡＯ　Ｊｕｎ－ｊｉｅ２，ｅｔ　ａ１．　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｊｉｎａｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇ－ｄａ　Ｗａｔｅｒ，Ｊｉｎａｎ　２５０１　１２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ　ａ￣ｙｚｅｄ　ｈｏｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｉｔｎ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｍｏｖａｌ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ，ａｎｄ　ｏｖｅｄｏａｄ　ｆｏｒ　ｏｌｄ　ｐｌｎｔａｓ．Ｔａｋｉｎｇ　ｉｎｔｏ　ａｃｃｏｕｎｔ　ｆ　ｏｈｅ　ｔｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉａ，ａｎｎ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａｓ　ａｌｌ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ｒｅｍｏｖａｌ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ；ｏｖｅｒｌｏａｄ；ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　１我国城市污水处理现状　山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自　的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂几十　我国解决城市污水的净化问题始于２０世纪７０　座。到２００３年底，全国已建设城市污水处理厂４２７　其中二级处理厂２８２座，但全国尚有６１．５％的城　年代，一些城市利用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽　座，市没有污水处理厂，绝大多数小城镇尚未建任何污　地等稍加整修或围堤筑坝，建成稳定塘，对城市污水　进行净化处理。２０世纪８０年代，随着城市化进程　的加快和城市水污染问题日益受到重视，城市排水　设施建设有了较快发展。我国第一座大型城市污水　处理厂——天津市纪庄子污水处理厂于１９８２年破　土动工，１９８４年４月２８　１３竣工投产运行，处理规模　水处理设施…。大量未经处理的城市污水直接排　放，所造成的水质性缺水进一步加剧了水资源的紧　缺局势。２００５年１月份对长江、黄河、淮河等七大　水系的１７５条河流、３４５个断面的监测显示：Ｉ一Ⅲ　类水质占４６．７％，其中Ｉ类水质占９．０％，ＩＩ类水质　占１７．７％，ｍ类水质占２０．０％；Ⅳ～Ｖ类水质占　为２６万ＩＴｌ３，ｄ。随后，北京、上海、广东、广西、陕西、　收稿１３期：２００６—１２—１１　基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３）项目（２００２ＡＡ６０￣３２０）；　．　．．　作者简介：张志斌（袭器　一）１９大７４　粤　舍蔷矍　，男，山西运城人，山东建筑大学市政与环境学院副教授，甏笑　蓦蒙　犁　博士研究生，２　罂　要研究方向为水污染控制　主要研究方向为水污染控制　作者简介：　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　张志斌等：我国城市污水处理中存在的问题及对策　１７５　２４．９％，其中Ⅳ类水质占１６．２％，Ｖ类水质占８．７％；　劣Ｖ类水质占２８．４％。全国５２个主要湖泊评价显　示：５个受到污染，２６个受到严重污染。７５％的湖泊　不同程度的富营养化，滇池、巢湖、太湖最为严重，滇　池Ｖ类水质占６９％，劣Ｖ类水质占３１％。　２城市污水处理中存在的主要问题　２．１工艺的选择　国内已建成并投入运行的城市污水处理厂中　８０％属于二级生化处理工艺，普遍采用的工艺包括　普通活性污泥法、氧化沟法、ＳＢＲ（间歇式活性污泥）　法、ＡＢ法等，与美国、德国等发达国家所采用的技术　与工艺几乎在同一水平上，投资费用十分高昂，这与　我们国家当前的经济实力是不相称的。从基建和运　行费用方面分析，根据已建、在建污水厂的实际情　况，吨水造价一般在１５００～２０００元之间，运行费在　０．８～１．４元／ｌＩｌ３之间，即建成一座日处理规模５Ｏ万　ｌＩｌ３的城市污水处理厂，一次性投资费用约在７．５亿　至１Ｏ亿元，年运行费需数千万元甚至达亿元。因　此，普遍采用二级生物处理工艺设计和处理城市污　水，对于经济尚不发达的我国来言，是不堪重负　的　２　Ｊ，必须考虑开发适合我国现阶段经济发展水　平的城市污水处理新工艺。对发达国家而言，也并　非一律采用二级处理工艺，在美国、墨西哥、挪威等　国家，对于土壤贫瘠的城市，一部分城市污水经过一　级强化处理，加药杀灭有毒有害的微生物后用于灌　溉土壤，既降低了污水处理的运行成本，又提高了农　作物的产量。针对城市污水处理后作为补充性淡水　资源，世界水质协会的专家也提出了三种不同城市　污水回用的观点，Ｋｅｉｎａｔｈ认为在一些非洲沙漠国　家，可以开发高级氧化、吸附、膜过滤等深度处理技　术，将城市污水处理到饮用水标准；Ａｌａｅｒｔｓ强调清洁　生产和源头控制的理念，减少生产过程中的污水排　放量，节约水资源，但这与一个国家的工业生产力发　展水平密切相关；Ｏｋｕｎ不主张将城市污水处理到饮　用标准后再进行回用的观点，他认为只需采用经济　的处理方法达到农用水质要求即可回用，各国应根　据自己的实际情况采用相应的污水回用措施Ｌ６］。我　国淡水资源匮乏，农业灌溉用水量大，应该考虑一级　强化处理后作为农用补充水源。　２．２运行稳定性　从工艺处理效果来看，生物处理工艺对水质水　量的抗冲击能力较差，对进水的稳定性要求较高。　而在我国，对污水的排放监控不力，一些企业的环保　意识不强，有毒有害的生产废水不经处理直接排入　污水管网。在污水处理厂内部，运行操作人员专业　知识较弱，不能根据实际的进水情况作出相应的运　行调整，由于上述原因，已建的二级处理工艺也达不　到所期望的处理效果。并非所有的城市污水都适合　采用二级处理工艺，我国地域辽阔，水资源分布不　均，用水习惯的不同造成了南北城市污水水质的较　大差异，南方城市雨水较多，而且排水系统多为合流　制，使得城市污水浓度较低。另外，南方地下水水位　较高，地下水渗入排水管内，化粪池的不合理设置，　也往往造成南方城市污水浓度偏低。采用二级生化　法处理低浓度城市污水，不利于活性污泥的培养成　长，较低的有机物浓度也易导致丝状菌膨胀，引起出　水水质恶化【７』。　２．３氮磷去除　２０世纪６０年代后期，由氮磷元素引起的水质　富营养化问题日益严重，也对现有的城市污水处理　工艺提出了更高的要求。在传统的二级生物处理工　艺基础上，尽管已经开发出了一些具有强化氮磷去　除功能的深度二级生物处理工艺，但其氮、磷去除过　程复杂，一般需要涉及微生物硝化、反硝化、释磷和　吸磷等过程，而且各过程中微生物所需的生长环境　不同，因此，在同一污水处理工艺中就不可避免地产　生了各过程间的矛盾关系，单纯地依靠生物法很难　实现高效稳定的脱氮除磷效果。相对于单纯的生物　法而言，化学法具有稳定高效的除磷效果。如何将　化学法和生物法有机地组合，在实现有机物和悬浮　物高效去除的同时，强化系统对氮、磷的去除，也是　城市污水处理过程中一个亟待解决的问题Ｌ８］。　２．４旧处理设施的超负荷运行　近年来，随着我国经济的发展，城镇人口急剧增　长，城市污水排放量逐年增加，一些原有的污水处理　厂在超设计负荷条件下运行，往往导致出水水质恶　化。如何在原有污水处理构筑物的基础上，通过运　行方式的优化，实现污水达标排放也成为污水处理　维普资讯 http://www.cqvip.com

山东建筑大学学报　２００『７年　专家们关注的一个研究方向。　３对策　作为解决以上几个问题的途径之一，近年来，污　水强化一级处理技术已经成为一个新的研究热点，　引起了国内外污水处理界的关注。　强化一级工艺在城市污水处理中的应用可以上　溯到１９世纪，１９１４年以前，污水处理普遍采用物理　化学处理方法，ＳＳ和ＢＯＤ，的去除依靠投加大剂量　的化学药剂来实现，但当时主要投加的是传统低效　的单体盐类絮凝剂，其药剂投加量大，处理费用高，　而且产生大量污泥剩余污泥，因此，１９世纪３０年代　后，其逐渐被活性污泥法所代替。近年来，大批新　型、廉价、高效复合絮凝剂的开发及生产也为强化一　级处理工艺的大规模应用提供了技术支持　。　在相同的基建投资情况下，一级污水处理厂处　理污水量可达二级处理的３～４倍，ＳＳ去除总量约　为二级处理的２～３倍，生化需氧量ＢＯＤ５去除总量　约为二级处理的１．５倍，从污染物总量控制目标来　看，建设一级污水处理厂比建设二级处理厂更加经　济，强化一级处理可以在较少提高基建和运行成本　的条件下，显著地提高污染物的去除。对于低浓度　的城市污水，经过强化一级处理工艺可以实现直接　达标排放。对于超设计负荷运行的城市污水处理　厂，可以通过强化一级处理，去除难生化降解的悬浮　物、有机物、重金属和无机盐，减轻二级处理的负荷，　降低能耗。新建和待建的城市污水处理厂，在资金　有限的情况下，分批建设，以削减单位污染物所需的　投资费用、电耗为基准，而不以处理单位水量为基　准，近期内考虑采用强化一级处理，经济条件成熟后　再缓建二级处理工艺。　强化一级处理工艺在基建投资、运行维护费用、　占地面积、电耗及人力等方面均远低于传统二级生　化处理工艺，而且运行管理灵活方便、处理稳定、见　效快、环境效益好，它不仅能在短时间内，以较少投　资和较低运行费用使城镇污水得到有效治理，同时　也可以减缓国内区域性水环境污染加剧的趋势，因　此，它对于解决当前我国各地由于资金不足而　无法有效治理区域性水体污染的困难局面，缓解当　前我国期待解决的水环境污染问题，实现经济和环　境的可持续发展战略具有重要的现实意义。　参考文献：　［１］陈红书．浅析我国水资源与水污染治理现状［Ｊ］．云南环境科　学，２Ｏ０３，２２：６６—６９．　［２］王希希，陈吉宁．我国污水处理理想价格及合理投资结构测　算分析［Ｊ］．给水排水，２ＯＯ４，３０（１１）：４３—４６．　［３］周毅，陈永祥．小型城市污水厂设计中的问题及探讨［Ｊ］．环　境工程，２ＯＯ４，２２（２）：２２—２４．　［４］文一波．城市污水厂建设费用和运行费用的探讨［Ｊ］．中国给　水排水，１９９９，１５（９）：１７—１９．　［５］羊寿生，张辰．城市污水处理厂设计中热点问题剖析［Ｊ］．给　水排水，１９９９，２５（９）：ｌ７一ｌ９．　【６Ｊ　ａａｒｌ￣ＴｔＫｌｌＤＲＦ，Ｍｕｒｅｏｔｔ　Ｓ．Ｔｈｅ　ｒｏｌｅ　０ｆｐｈｙｓｉｃａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｅｇａ－ｅｉｔｉｅｓ　０ｆ　ｈｔｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｗｏｄｄ［Ｊ］．ｗａｔ．ｓｃｉ．　Ｔｅｃｈ．，１９９９，４Ｏ（４）：７５～８０．　［７］邵林广．南方城市污水处理工艺的选择［Ｊ］．给水排水，２Ｏ００，　２６（６）：２０—２２．　［８］郑兴灿，李亚新．污水除磷脱氮技术［Ｍ］．北京：中国建筑工　业出版社，１９９８．　［９］Ｈａ８ｅ　ａ　Ｔ．Ｃｈａｒａｅｔｅａ＇ｉｓｔｉｅｓ　０ｆ　ｍｅｔａｌ－　ｙｓｉｌｊｃａｔｅ　ｏ０ａ８ｕ】Ｉａｌ１ｔｓ［Ｊ］．ｗａ－　ｔｅｒ　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，１９９１，２５：１７１３—１７２０．　［１０］高宝玉，岳钦艳．聚硅氯化铝混凝剂的形态及带电特性研究　［Ｊ］．环境科学，１９９８，１９（３）：４６—４９．　［１１］王永磊，姜小平，王德民，等．我国城市雨水利用技术及对策　［Ｊ］．山东建筑工程学院学报，２Ｏ０６，２１（２）：１５１—１５３．　［１２］Ｔａｎｇ　Ｈ　Ｘ，Ｌｕａｎ　Ｚ　Ｋ．Ｔｈｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ　０ｆ　ｅｏ．￣ａ，ｎｌｎｇ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　￣８１１１　ｂｅｔｗｅｅｌｉ　ｐｒｅｐｒｏｄｕｅｅｄ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ａｎｄ　ｔｒａｄｉｉｔｏｎａｌ　ｃｏａｇｕｌａｎｔ　［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｃｈｅｍ．，１９９７，１６（６）：４９７—５０５．　［１３］ＴａｎｇＨｏｎｇｘｉａｏ．Ｆｌｏｏｍｌａｆｉｎｏ　ｍｏｉｐｈｏｌｏｇｙｆｏｒｈｙ＆ｖｘｙｌ　ｐｏｌｙｍｅｒ　０ｆ　ｐ０ｌｙ－　ａｌｕｎｆｉｎｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ【Ｊ　Ｊ．Ａｅｔａ　ｓｃｉｎｏｔｉａｅ　ｅｉｍｍａｉｓｔａｎｔｉａｅ，ｌ９９８，ｌ８　（１）：ｌ—ｌＯ．　【１４］Ｂｏｔｌｅｒｌｏ　ＪＹ，ＡｘｅｌｏｓＭ，ＴｅｈｏｔｔｂａｒＤ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　０ｆｆｏｒｍａｔｉｏｎ　０ｆａｌｕ－　ｍｉｍｍｌ　ｔｒｉｈｙｄｍｆｄｅ　ｆｒｏｍ　ｋｅｇｇｉｎ　Ａ３　ｙⅡ啪［Ｊ］．Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｃｉ．，１９８７，１１７：４７—５５．　［１５］Ｌｅｖ．ｅｍｌａｎＲＤ，ＩｙｅｒＤＲ．Ｍ０ｄｅｌｉｎｇｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　０ｆ　ｈ）ｄＩ　ｙ列ａｌｕｍｉ－　ｎｕｎｌ　ａｎｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｈ￣ｓｔｒｙ　ｏｎ　ｆｌｏｅｃｕｌａｔｉｎｏ　ｌ【ｉ　【Ｊ　Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．　Ｓｃｉ．Ｔｅｅｈｎｏ１．．１９８５，１９：６７３—６８５．