我國城市污水處理與利用對策研究

第19卷第2期湖南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol, 19 No. 22004年6月Journal of Hunan University of Science &. Technology( Natural Science Edition)Jun, 2004我國城市污水處理與利用對策研究張杰'， 李碧清'，李繼祥’，高潔'(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱院150090;2. 武漢工業(yè)學(xué)院土木系,湖北武漢430023)摘要:介紹了發(fā)達國家污水處理與利用的新進(jìn)展.分析了我國水環(huán)境面臨的嚴峻現實(shí)及污水處理與利用中存在的問(wèn)題;指出污水深度處理與回用、形成水的健康良性循環(huán)是保護與恢復城市水環(huán)境的有效途徑;認為城市污水處理與利用規劃設計要打破傳統設計規則,合理劃分排水分區,充分考慮再生水回用,科學(xué)地確定污水廠(chǎng)廠(chǎng)址與數量,選擇適合我國各地實(shí)情的工藝流程,優(yōu)先選用合格的國產(chǎn)污水處理設備,預留污水廠(chǎng)分期發(fā)展的空間,新建城市道路應預敷再生水回用管線(xiàn).以珠江三角洲開(kāi)發(fā)區為例.探討了城市新區污水系統的設計原則.參21.關(guān)鍵詞:城市污水處理.與利用;對策;研究中圖分類(lèi)號:X37文件標識碼:A.文章編號:1672 -9102(2004)02-0080-04我國工農業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)、旅游業(yè)等迅速發(fā)展,水環(huán)成回用2X 10*m*/d的示范工程;青島市海泊河污水境污染卻愈演愈烈.目前我國城市污水二級處理率僅廠(chǎng)的再生水回用工程已運行.為14%.七大江河及內陸河水體質(zhì)量IV-V類(lèi)占1我國城市污水處理與利用存在的問(wèn)題45%,太湖、東湖.滇池等主要城市湖泊及城市近海富營(yíng)養化嚴重,多數城市地下水受到-定程度的點(diǎn)狀和我國城市污水處理與利用存在以下問(wèn)題: (1)城.面狀污染.經(jīng)對我國部分城市污水廠(chǎng)污染物去除率分市污水處理廠(chǎng)過(guò)于集中,再生水回用難度大.我國城市析,傳統二級生物處理對COD、BOD、TSS去除率可達老城區排水系統大多數為合流制系統,為綜合治理污80% -95%,但對TN.TP的去除率只能達到35% -水,或改造為分流制，或建造污水截流系統,但在已建75% ,若含有以，上污染物的二級處理水排入湖泊、海灣布滿(mǎn)各種管線(xiàn)的城市道路上施工再生水管線(xiàn)是有很大等封閉性水域或緩流水體,必然導致水體的富營(yíng)養化.困難的;(2)再生水用戶(hù)回用管系統未建立;(3)國外資我國2000年城市總需水量7.1X10m3,每年遞增金、技術(shù)與設備相繼進(jìn)入我國污水處理市場(chǎng),阻礙了我2.3%1.據統計1997年污水排放量3.5X101°m',預國技術(shù)與設備體系的建立.(4)公眾心理接受再生水回計2010年增加到4. 4X 101m3 ,2020年達到5.4 X用有一個(gè)過(guò)程;(5)缺乏建設資金.100m*.污水總量在不斷增大,即使二級處理率大幅2國外污水處理與利用的若干進(jìn)展度提高,排入自然水體中污染物仍有增加.因此水污染控制的唯-有效途徑是對城市污水進(jìn)行深度處理,使美國、西歐污水處理與利用已有較高普及率，世界之達到水環(huán)境自?xún)粢?或將污水深度處理后回用.各國污水處理率見(jiàn)表經(jīng)過(guò)多年的科研攻關(guān)，我國污水處理與利用技術(shù)表1世界各國污水處理普及率單位:%取得了長(cháng)足進(jìn)步.以增加生化反應池中的生物量為目Tab.1 Advanced treatment efficiency in the world的的生物濾膜好氣濾池[23提高了生化反應效率;各種日本英國德國加拿大美國芬蘭瑞典19971993，1993“ 19931993形式的填料、組合工藝都有了廣泛應用.我國第一個(gè)污5:96)0771779水回用示范工程于1992年在大連運行,該工程以厭氧48_28878好氧活性污泥法進(jìn)行二級處理，以水力澄清池和普*表示二級處理普及率，* *表示深度處理普及率通快濾池進(jìn)行深度凈化使城市污水再生,開(kāi)發(fā)了城市第二水源[4];北京高碑店污水處理廠(chǎng)已建成1 X2.1中國煤化工10*m'/d中水回用車(chē)間;天津紀莊子污水處理廠(chǎng)已建.MHCNMH G白處理污水量6.4 X美凹山業(yè)山門(mén)小心吐I收稿日期:2004-01-05基金項目:國家科技攻關(guān)計劃課題(編號:2002BA806B04)作者簡(jiǎn)介:張杰(1938- ).男,遼寧本溪人,中國工程院院士，博士,哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授,主要從事水處理與水環(huán)境恢復研究.8010°m2 ,服務(wù)130萬(wàn)人口,污水經(jīng)初沉池、兩段活性污廠(chǎng)出水,再生水水質(zhì)均達到附近工廠(chǎng)用水水質(zhì)標準,臭泥法、三層濾料(煤.石榴石、砂)、氯消毒工藝后,出水氧.活性碳對COD去除效率較高,超濾對病毒與細菌指標接近飲用水標準,總含鹽量為800 mg/L.但舊金的去除率較高.Simonel14]等利用生物反應器.超濾膜山灣濕地潮汐水含鹽濃度為10000~20000mg/L,為處理海洋輪船上的生活污水，去除COD95%,保護濕地上的海生動(dòng)物,美國國家環(huán)保局與舊金山水BOD98% ,出水COD20~ 40 mg/L, BOD5~10 mg/L.質(zhì)控制中心決定將再生水回用于工業(yè)、農業(yè)、市政綠該工藝具有省地、布局緊湊的優(yōu)點(diǎn).化、公園及加利福利亞北部的硅谷計算機工業(yè)，1999.希臘1999年的污水系統已服務(wù)全國人口的年回用水量6X10* m2/d,管線(xiàn)長(cháng)90 km,加壓泵站380%,270個(gè)污水廠(chǎng)日處理污水1. 3 X 10* m3[15].座，調節水庫1座,耗資1.4億美元;回用水量達到MichalisKarvelas[16]調查了希臘北部帖撒羅尼迦污水2.8X10* m'/d時(shí),管線(xiàn)總長(cháng)400 km,預計耗資5億廠(chǎng)中重金屬分布情況,70%的Cu、Mn分布在污泥中,美元;2020年回用水量將達4X10* m'/d,回用水干管47% ~63%的Cd、Cr、Pb、Fe、Ni與Zn污水廠(chǎng)出水中.管徑最大達2740mm.鋼筋混凝土管,重力流輸水<°0].V Mavroval[17]采用-種合成沸石鉛,能在10 min內捕1994~1995年,美國洛杉磯縣10個(gè)污水廠(chǎng)二級捉城市污水中70%的重金屬,按三個(gè)步驟分離污水中出水量1. 96X10° m2/d,經(jīng)絮凝、過(guò)濾、消毒后的三級的重金屬:①沸石鉛捕捉重金屬;②膜分離被捕捉的重出水5%回用,另95%經(jīng)植物塘、太陽(yáng)能氧化塘、人工金屬;③沸石鉛再生.濕地處理后,去除氨氮97%,排入河流至海洋,因三級2.3日本出水無(wú)機氮(7.79~18.82 mg/L)及磷含量偏高,氨氮日本東京灣的開(kāi)發(fā)速度基本與其經(jīng)濟增長(cháng)速度同對海洋生物有刺激作用”。步,到1990年,累積開(kāi)發(fā)面積250km2,潮浸區面積由2.2歐洲100年前的136km2降到1983年的10km2,潮浸區面北歐國家的水資源豐富,污水回用是為了保護水積的減少改變了東京灣的原始生態(tài),污染物降解率下資源,地中海沿岸國家污水回用緩解了工農業(yè)用水之降.東京灣周邊工廠(chǎng)產(chǎn)生的熱島效應,減弱了東京灣的急.污水濕地處理系統,植物根部氧的供給是-個(gè)關(guān)鍵熱交換能力,同時(shí)加劇了水體的富營(yíng)養化.為提高東京因素,植物將氧與營(yíng)養物吸收至根部,在微生物作用.灣水環(huán)境質(zhì)量.日本政府采取了以下措施:設立一權威下，降解污染物[8].JustynaCzemiel[9]提出建筑物的尿機構協(xié)調各經(jīng)濟實(shí)體之間的利益與矛盾;發(fā)動(dòng)市民參液、糞便、灰水(來(lái)自廚房、洗浴的污水)應分離處理.市與東京灣的管理;建議在廚房洗碗碟前先擦去營(yíng)養物，政污水中50%的氮與70%的磷來(lái)自人的排泄物,而人盡量減少營(yíng)養物與污水排放量;直接在市政污水管道的排泄物的流量?jì)H占市政污水流量的0.26%,加上沖上安裝脫氮除磷裝置[18]. Ignatius W ahyu Marjaka[19]廁用水也僅占9%.具體做法是將尿液分離出來(lái),用罐等將多孔陶粒布置在污水管中,8周后,陶粒上2~2.5 cm儲存,回到農田.糞便分離后與廚房的有機廢物混合堆厚生物膜形成，生物膜由液相層、好氧層、厭氧層、陶粒肥,回到農田. Folke Gunther[10]將單獨分離的灰水,先床層組成,好氧層主要去除碳源污染物(TOC),厭氧經(jīng)過(guò)石灰.砂礫濾床,在好氧菌的作用下,去除有機物，層主要降解NO2與NO3.同時(shí)均勻pH值,再串聯(lián)經(jīng)過(guò)三個(gè)緩沖池,在池中水生3我國城市污水處理與利用對策植物的作用下，出水氮、磷濃度分別達到我國污水處理與利用現狀與發(fā)達國家存在較大差0.06 mg/L,0.02 mg/L.基建成本為污水系統服務(wù)區距,針對我國基本國情，提出以下規劃原則.內375/人;占地面積為40 m2/人.捷克的濕地系統處理城市污水已有30多年運行3.1合理劃分排水分區實(shí)踐,植物床(以蘆葦床為主)面積為18~4 500 m2 ,-合理劃分排水分區,綜合確定再生水廠(chǎng)的數量與.般服務(wù)人口4~1 100 人，去除BOD.88% , SS84.3%，廠(chǎng)址,規劃時(shí)應改變傳統原則.污水排水范圍的規劃既TN51%,TP41.6%1.西班牙凱特羅利亞地區污水要考慮中國煤化工再生回用,還應分析當排水分區為60~2 000人，處理方法有傳統活性污泥地地形YHCNMHG因素.過(guò)度集中的污水法快濾池、蘆葦床、泥碳床，出水達到歐洲排放標處理廠(chǎng)有以下缺點(diǎn):污水在管網(wǎng)中停留時(shí)間長(cháng),地下水準[12].M.Marcui8]分別用臭氧、活性碳、反滲透工滲入多,使污水濃度變稀,增加污水成本;污水收集與藝與超濾、反滲透工藝處理經(jīng)沉淀、砂濾后的市政污水再生水利用管網(wǎng)系統造價(jià)高;局部干管如發(fā)生堵塞、斷81裂等問(wèn)題后,影響整個(gè)系統的運行;需要增加-定數量3.6污水系 統建設與運行資金籌措方式的提升泵站;污水可能污染地下水.污水處理廠(chǎng)適度集中,可結合各分區內水質(zhì)水量特點(diǎn)及再生水用戶(hù)用水應按照市場(chǎng)經(jīng)濟規律運行我國水工業(yè),改革水價(jià)水質(zhì)標準,充分發(fā)揮各種不同類(lèi)型工藝流程效能.如過(guò)格政策,將水價(jià)調整到商品水的市場(chǎng)價(jià)格,用戶(hù)用水量度分散,水質(zhì)水量波動(dòng)范圍大,運行管理難度增加，也超額應按比例加價(jià),取水、排污都應繳費,為我國城市污水設施建設與運行提供資金支持.會(huì )浪費財力.3.2 工藝流程優(yōu)化4開(kāi)發(fā)區污水系統規劃設計分析標準活性污泥法的應用已有100 余年歷史,目前珠江三角洲、長(cháng)江三角洲、京津唐經(jīng)濟區的發(fā)展推世界各地污水廠(chǎng)仍以該法為基礎工藝. AB法、A/O動(dòng)了全國城市化進(jìn)程.以珠江三角洲污水系統規劃為法、A2/O法、氧化溝法、SBR法(CASS、CAST、UNI-例，分析開(kāi)發(fā)區污水系統規劃設計要點(diǎn).TANK.IAT- DAT等均由SBR法演變形成)都是在珠江三角洲城市化水平已達50%,而污水二級處活性污泥法基礎上發(fā)展起來(lái)的.我國幅員遼闊，各城市理率僅為8.3%.珠江廣州河段、深圳河、江門(mén)河、佛山水質(zhì)水量不同，受納水體環(huán)境容量差異較大,污水處理汾江河等河流因溶解氧較低,已出現黑臭現象.工藝流程應有差別.例如經(jīng)濟水平較高的城市,可采用位于珠江三角洲腹地的佛山市黃歧鎮面積19. 53 km?，物理化學(xué)法、膜處理法;用地不受限制地區,可用生態(tài)2020年規劃人口28萬(wàn)人,1998年工業(yè)與房地產(chǎn)經(jīng)濟塘系統;在濕地及沼澤地,宜用自然凈化法;處理較高總量達37億元,雅瑤水道、水口水道、白沙水道在黃岐濃度城市污水可采用AB法.每一污水廠(chǎng)最優(yōu)工藝應匯入珠江，珠江水道將黃岐分成海南(6.70 km2),海通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟分析、科學(xué)試驗確定.北(12.83 km2 )兩部分,擬建2座污水廠(chǎng).每座處理水量10X10*m'/d,占地150畝,分四期建成,每期處理3.3應優(yōu)先選用合格的國產(chǎn)設備污水2.5X10* m3/d.海南片污水管網(wǎng)(路寬大于16 m國外各類(lèi)污水處理設備,如格柵、水泵、鼓風(fēng)機、曝的城市干道)總長(cháng)度52 km,設污水提升泵站2座,海氣機、投藥設備、刮泥機、污泥脫水機、檢測儀表等在我北片污水管網(wǎng)總長(cháng)度40 km,設污水提升泵站2座.城國污水處理領(lǐng)域有較大市場(chǎng),往往一個(gè)污水廠(chǎng)有多國市污水經(jīng)粗格柵、污水提升泵站、細格柵、曝氣沉砂池、設備,購買(mǎi)備品備件困難.我國相關(guān)產(chǎn)品因品種少、結A2/O氧化溝、二次沉淀池、砂濾池、消毒后貯存入清構落后、技術(shù)含量低而失去用武之地.我國應加大研發(fā)水池,深度處理水回用于3km2的生態(tài)旅游農業(yè)、市政力度,給予有實(shí)力的企業(yè)大力扶植.建設城市污水系統綠化、衛生、小溪源水、洗車(chē)、沖廁,清水池可作永久性應優(yōu)先選用合格的國產(chǎn)設備.例如，國產(chǎn)大型臥螺機在消防水池.深圳南山污水處理廠(chǎng)生污泥脫水的應用，效果良佛山市里水鎮面積75.4km2 ,2020年規劃人口30萬(wàn)人,2001年經(jīng)濟總量74億元,擬建7座污水廠(chǎng)，3.4預留分期發(fā)展的空間、 預留再生水管線(xiàn)位置每座處理水量約3X10* m3 /d,每座污水廠(chǎng)設污水提升污水系統的建設要預留分期發(fā)展與完善深度處理泵站1座,污水管網(wǎng)總長(cháng)度268km.的空間.水質(zhì)可靠、價(jià)格合理的再生水在我國有很大的珠江三角洲各開(kāi)發(fā)區的具有相似性:水道密集;平市場(chǎng),尤其是在北方缺水地區.新建城市道路除布置給均地下水位約在城市路面下1.0 m;地基承載力低;人水.雨水、污水、電力、電信、數據通訊、燃氣管線(xiàn)外,還均綜合需水量達750 L/d;經(jīng)濟實(shí)力雄厚.綜合考慮污水系統分期建設、再生水回用、地理、應敷設再生水利用管線(xiàn).水文、經(jīng)濟等諸因素,開(kāi)發(fā)區每個(gè)污水廠(chǎng)納污范圍以3.5污泥的出路10-15 km2為宜;活性污泥法處理工藝仍為基礎工污泥來(lái)自大自然,應返回大自然.污泥含有大量有藝;建設方式應由外資參與的BOT方式穩步發(fā)展成機物、營(yíng)養元素,可作為污水廠(chǎng)自身綠化肥料,亦可制為我國中國煤化工成建筑材料.主要還是回用于農田,使其變廢為寶,但YHCNMHG要對BOD、COD.TSS.TN.TP、致病微生物、土壤含鹽量等定期監測.因為這些組分濃度過(guò)量后會(huì )對人類(lèi)健我國城市污水處理與利用既要吸收發(fā)達國家成功康、環(huán)境、地下水.土壤及農作物造成危害C21].經(jīng)驗與科技成果,又要遵循我國國情,污水處理與利用82規劃建設可參照以下原則:(1)合理劃分排水分區;(2)Outline fora biologically based greywater purification plant in確定科學(xué)的工藝流程;(3)優(yōu)先選用合格的國產(chǎn)設備;Sweden[J]. 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New ideas and meth-ods about wastewater treatment and utilization were put forward as follows:Planning the proper scope of drain-age nets;Deciding numbers and addresses of wastewater treatment plants exactly to make wastewater reuse ex-pediently ; Selecting suitable treatment train according to the中國煤化工y; Adopting domesticwastewater treatment facilities first; Leaving developing space (MHC N M H Gplant and reuse pipe-lines. Design experience of wastewater treatment system of the Pearl River Delta was summed up. 21refs.Key words :urban wastewater treatment and utilization ; countermeasure ;researchBiography :ZHANG Jie, male, born in 1938,Dr. , professor , municipal engineering.83