城市污水循環治理

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1我國當前城市污水處理的現狀

1.1城市污水的主要來源

1.1.1生活污水

生活污水主要采自家庭、商業、學校、旅游服務業及其它城市公用設施,包括廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機排水、沐浴排水及其它排水等。污水中主要含有懸浮態或溶解態的有機物質(如纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質等),還含有氮、硫、磷等無機鹽類和各種微生物。一般生活污水中,懸浮固體的含量在200~400mg/L之間,由于其中有機物種類繁多,性質各異,常以生化需氧量(BOD5)或化學需氧量(COD)來表示其含量。一般生活污水的BOD5在200~400mg/L之間。

1.1.2工業廢水

工業廢水根據其來源可以分為工藝廢水、原料或成品洗滌水、場地沖洗水以及設備冷卻水等;根據廢水中主要污染物的性質,可分為有機廢水、無機廢水、兼有有機物和無機物的混合廢水、重金屬廢水、放射性廢水等;根據產生廢水的行業性質,又可分為造紙廢水、印染廢水、焦化廢水、農藥廢水、電鍍廢水等。工業廢水中污染物濃度大,某些工業廢水含有的懸浮固體或有機物濃度是生活污水的幾十甚至幾百倍;廢水成分復雜且不易凈化,廢水中常含不同種類的有機物和無機物,有的還含重金屬、氰化物、多氯聯苯、放射性物質等有毒污染物;多帶有顏色或異味,易產生泡沫,含有油類污染物等。工業廢水比生活污水的處理要投入更高的成本。

1.2城市污水處理廠面臨的共同問題———高能耗、高成本

我國當前城市污水處理現狀顯示,一方面為消除和減輕環境污染發揮了巨大的作用,另一方面也是以付出巨大物質消耗和代價才換回環境效益的。根據國家有關規劃,到2010年全國設市城市和建制鎮的污水平均處理率不低于50%,設市城市的污水處理率不低于60%,重點城市的污水處理率不低于70%。預計到2010年,我國要新建城市污水處理廠1000余座,污水處理廠的投資將達1800億元。建成后每年的運行費在70億元以上。以一個200萬人口的城市為例,按人均日排污水0.2噸計算,全市日排放污水約40萬噸。這些污水將匯入城市污水處理廠進行處理。一座占地20公頃、最大規劃日處理污水60萬噸的工廠,建造污水處理廠本身投資的費用和將各單位、各居民住宅區生活污水輸送到污水處理廠,需要鋪設的污水收集輸送管網,兩項工程投資約需要5億多元。因管道建設施工需要拆建、改建的地面建筑等費用,更是難以計算。因此,建一個污水處理廠,當地政府就背上一個沉重的財政包袱。工業廢水的數量與城市的生活污水數量相當,企業自行處理的成本也很高,導致了一些中小型企業偷排污水的現象屢屢發生,是水環境污染的很大隱患。從經濟角度分析,城市污水特別是生活污水的處理亟待尋找既要節約投資、節省能源、節省人力物力,又要能獲得最大的生態環境效益的新出路。城市污水處理要盡可能走循環經濟之路。

2引入循環經濟理念,降低城市污水治理能耗

隨著人類科學技術的發展,污水處理技術不斷得到完善和更新,并在實踐中迅速廣泛應用,污水處理技術正日益成為綜合性很強的一個技術領域。目前,資源型污水處理技術正處在發展完善的階段,因資源型污水處理技術使自然生態中的水循環構成一個良性循環系統,是污水處理領域的廣大科研人員的主攻方向。按目前的經濟形勢測算,由政府投資建成的城市污水處理設施的處理率到2025年能達到50%~60%,這樣的目標顯然不能根本地解決水污染問題。降低污水處理廠的工程造價和運行費用的唯一途徑便是科技進步。只有依靠科技進步,才能簡化與縮小污水處理建筑物的體積、減少占地、降低污水處理的能源消耗、降低基建與運行管理費用,為污水處理廠的建造展示廣闊的前景。引入循環經濟理念,把資源綜合利用、生態設計和可持續消費等融為一體,運用生態學的規律來指導城市污水處理工作,其本質是一種生態經濟。當前,國家建設小康社會的宏偉目標將人與自然和諧共處提到注重國家環境安全的高度,在全面建設小康社會的過程中,水污染防治的需求與小康社會目標越來越貼近,揭示出當前的治污工程應包容更多的生態保護與以人為本的內涵。循環經濟,在區域開發、城鄉建設和產品生產領域被提到重要議程上來研究。現代城市綠地建設工作,不是一個單純的景觀建設,還涉及到比較深層次的城市生態問題。將城市生活污水用于城市綠地建設前景廣闊,效益可觀。綠地能潔凈大氣成分,生活污水也可以轉化成為城市綠地可以再利用的水資源,污染物可以轉化為綠化植物的肥料。因此,走循環經濟之路,既大幅度降低污水處理能耗,又降低城市綠地建設成本,節約資源,其經濟效益和社會效益顯著。

3積極推廣節能新技術,實現污水資源化

污水治理的過程實際上就是能源消耗的過程,電力費用占到污水處理成本的70%左右,所以科學地減少電能消耗,對降低污水處理成本意義重大。目前,國內大部分城鎮污水處理廠的建設資金來源于國外貸款,其引進資金的相當比例為國外配套的污水處理設備,這些設備絕大多數為好氧生物處理及其變革技術的設備,所含的并非高效節能的新技術。引進的好氧生物處理工藝技術及其設備普遍存在投資高、處理成本高、管理要求高、產泥量多的問題,導致污水廠“建得起,用不起”。因此,國家迫切需要經濟適用的投資低、運行費低、管理要求低、廢泥量少的城鎮污水處理新技術。以下幾種方法在降低城市污水,特別是生活污水處理能耗,將城市生活污水用于城市綠地建設,實現污水資源化方面,具有重要的推廣價值。

3.1浮動填料法處理工藝

目前,部分污水處理中心采用的浮動填料法處理工藝,是在普通推流式鼓風曝氣池中,加入塑料填料作為生物載體,微生物生長于載體表面形成的生物膜,在充氧過程中由于空氣攪拌,載體呈懸浮狀態,活性污泥狀態良好,出水清澈,可作為城內河的補給水源,這將大大地改善城內河景觀水體的水質,從根本上解決河水污染問題,提升城市品位,為城市百姓提供一個幽雅溫馨的休閑娛樂場所。同時,處理出水也可為城市工藝景觀、綠化、建筑用水提供優質水源,部分緩解城市淡水資源極度匱乏的難題。

3.2人工濕地技術小型生態污水處理工藝

人工濕地一般由人工基質(多為碎石)和生長在其上的水生植物(如蘆葦)組成,是一種獨特的“土壤———植物———微生物”生態系統。其填料表面吸附許多微生物,形成大量生物膜,它們協同分布于池中的植物根系,通過物理、化學及生化反應三重作用凈化污水。資料表明,人工濕地不僅在提供水資源、調節氣候、涵養水源,促淤造陸、降解污染物、保護生物多樣性和為人類提供生產、生活資源方面發揮重要作用,它還能吸收二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等,增加氧氣、凈化空氣、消除城市熱島效應、光污染和吸收噪聲等,并對保護野生動物和提高局部地區景觀的美學價值也有很大的益處。如城市的蘆葦濕地建成后,茂密的蘆葦不僅銷納大量的城市污水,又成了鳥類的樂園。因此,人工濕地具有強大的環境調節功能和生態效益,既給城市污水找到了出路,同時還造就了一片綠洲,形成一個令人賞心悅目的生態景觀和旅游景點,進而美化凈化環境,克服了傳統污水處理后有污泥產生等不足,達到了保護自然生態的效應。人工濕地污水處理系統建造和運行費用低(僅為傳統二級污水處理廠的1/10~1/2);技術含量低,易于維護,是一項不斷被深化、應用的污水處理技術,有著傳統技術所不可比擬的巨大的綜合效益。沈陽市建造的渾南生態濕地小型生態污水處理中心,是采用人工濕地技術進行污水生態處理的“示范工程”。而濕地的運轉費用僅為一般污水處理廠的1/3左右。

3.3生態土壤法生活污水處理工藝

此法普遍采用與綠化相結合的方式進行,即整個污水處理系統處于地下運行,可回用于種草養花美化環境、綠地維護、景觀用水、清潔馬路、沖洗汽車等。它在提供了一個對解決城市污水處理難題極為有益信息的同時,也顯現出良好的效益前景。假定在一個3000人的居民住宅小區建立一套生態土壤處理污水工程,按每人每天排生活污水200升計算,小區日排污水600噸,按75%回收率來計算,回收中水450噸。以8m2綠地/噸來計算,用于3600m2的綠地維護。尤其對一些遠離中心區和污水管網的小區更具有可操作性。該法避免了“先污染、后治理”的弊端,實現了污水資源化,投資少,可解決當前普遍存在的生活污水處理問題。如果按循環經濟的理念來運作,政府給污水處理部門優惠政策,可在收取污水處理費(按0.6元/噸計算)的同時,給予中水回用補貼,就可降低污水處理過程中的運行成本,能節省資金,節省人力,節約能源,節省物質消耗,節省有限的城市土地資源,能使寶貴的水資源得以重復循環使用,能大大提升城市生態環境質量,直接促進城市文明水平的提高,達到經濟效益和社會效益雙贏的目的。生態土壤處理法所表現出的可循環利用水資源的特點和趨勢,在水資源缺乏的城市和地區顯得尤為重要。

3.4往復式(RSTP)污水處理工藝

RSTP工藝由一組配有充氧裝置的處理構筑物組成,其間設有連通管道及控制閘閥,能組成多種污水處理系統。污水按指定的順序依次通過各個構筑物,分別進行曝氣,固液分離和污泥回流。在處理污水時污泥也同時得到穩定,利用系統內共生的微生物和高等水生生物共同完成凈化任務。具有免排剩余污泥的特點,其凈化程度優于二級處理的出水水質。可以考慮將污水處理的基建費用納入住房成本,RSTP工程費只占普通住宅成本價的1.5%,對于開發商也是可行的。優點是污染與治理能同步到位,能有效地克服集中處理帶來的“先污染、后治理”的弊端。處理后的污水,可就地用于小區的綠化植物、汽車、路面衛生清潔等。以上生活污水處理方法,具備占地少、能耗低、噪音低、無異臭、工藝簡單、造價低廉、管理方便等優點,其按照資源化原則設計污水處理工藝的效益是顯著的,適合我國國情。