我國(guó)城市污水處理技術(shù)剖析及對(duì)策研究
廢水處理是防治水環(huán)境污染的重要技術(shù)措施之一，廢水處理技術(shù)水平的高低將直接影響一個(gè)地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量。本文以我國(guó)城市污水處理情況為基礎(chǔ)，試從排污系統(tǒng)建設(shè)、廢水治理設(shè)施以及廢水處理效果等諸方面，對(duì)其作一技術(shù)剖析評(píng)價(jià)，以便對(duì)國(guó)內(nèi)外廢水處理技術(shù)狀況有一量化概念，為提高我國(guó)的廢水處理技術(shù)水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供技術(shù)參考。
1. 排污系統(tǒng)建設(shè)
1.1排污管道總長(zhǎng)度
排污系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一個(gè)組成部分，也是廢水集中處理的前提。近十年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和城市規(guī)模的擴(kuò)大，排污系統(tǒng)建設(shè)已初具規(guī)模。全國(guó)現(xiàn)有的大小城市均建有一定規(guī)模的排污系統(tǒng)，排污管道總長(zhǎng)度（含污水管和雨水管，下同）已從1989年的5.45萬(wàn)公里上升為1998年的12.59萬(wàn)公里，增長(zhǎng)了1.31倍（見(jiàn)圖1），是1980年的5.49倍，是建國(guó)初期的12.47倍（有關(guān)數(shù)據(jù)不包括香港、澳門(mén)、臺(tái)灣，下同）。
1.2 排污管網(wǎng)密度
以城市市區(qū)面積計(jì)，1998年我國(guó)城市排污管網(wǎng)密度為0.075km/km2。按國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的劃分方法計(jì)，我國(guó)東部城市排污管網(wǎng)密度為0.170km/km2，中部城市為0.053km/km2，西部城市僅為0.026km/km2；其中，城市排污管網(wǎng)密度最高的是上海，為1.775km/km2，北京次之為0.869km/km2，分別是全國(guó)平均水平的23.7倍和11.6倍。
1.3 人均排污管道長(zhǎng)度
按國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)口徑，以城市非農(nóng)人口計(jì)，我國(guó)城市人均排污管道長(zhǎng)度為0.63米，是1980年的2.6倍，是建國(guó)初期的4.5倍。人均排污管道長(zhǎng)度歷年變化情況
1.4比較
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)城市排污管網(wǎng)的建設(shè)尚處在很低的水平上，無(wú)論是排污管道總長(zhǎng)度、排污管網(wǎng)密度，還是人均排污管道長(zhǎng)度，均存在著較大差距。
以聯(lián)邦德國(guó)為例，盡管其國(guó)土面積只是我國(guó)的1/27，但1995年其排污管道總長(zhǎng)度已達(dá)39.50萬(wàn)公里，是我國(guó)的3.14倍；以轄區(qū)內(nèi)全部面積計(jì)算，排污管網(wǎng)密度已從1979年的0.74km/km2上升到1995年的1.11km/km2；人均排污管道長(zhǎng)度達(dá)到4.84米，其中，1992年至1995年間，每新接納一個(gè)居民的廢水，平均需新建排污管13.37米；居民接管率從1979年的84.5%上升到1995年的92.2%，即占全國(guó)人口總數(shù)92.2%的居民的生活廢水已納入排污管網(wǎng)，其中10萬(wàn)人以上的大城市居民接管率超過(guò)98%，小于2000人的村莊居民接管率也已達(dá)70%。
2. 廢水處理設(shè)施
2.1廢水排放量
從總體上看,近十年來(lái)全國(guó)廢水排放總量沒(méi)有多大變化,一直維持在350億噸左右，但生活污水所占的比例上升很快，已從1989年的28.6%提高到1998年的53.2%，超過(guò)了工業(yè)廢水排放量。其中，東部、中部和西部城市生活污水排放量分別占全國(guó)生活污水排放總量的55.7%、31.2%和13.1%。
2.2廢水處理規(guī)模
興建廢水治理設(shè)施是削減污染負(fù)荷，防治水環(huán)境污染的關(guān)鍵。為解決嚴(yán)重的水環(huán)境問(wèn)題，近年來(lái)，我國(guó)加快了廢水治理設(shè)施的建設(shè)，在工業(yè)廢水處理率不斷提高的同時(shí)，城市污水處理能力增長(zhǎng)速度也較快。1998年，我國(guó)城市污水處理能力已經(jīng)達(dá)到1583.3萬(wàn)噸/日，是1985年的10.3倍，平均每年遞增19.6%。其中，東部、中部和西部城市污水處理能力分別占69.6%、19.0%和11.4%。但目前仍有江西、西藏、青海和寧夏四個(gè)地區(qū)尚無(wú)城市污水處理能力。全國(guó)城市污水處理能力歷年變化情況見(jiàn)圖6。
2.3廢水處理工藝
目前，我國(guó)共有266個(gè)城市污水處理廠投入正常運(yùn)行。其中，絕大多數(shù)城市污水處理廠都采用運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、處理費(fèi)用低廉的生化處理工藝，包括普通活性污泥法、接觸氧化法、氧化溝法、AB法以及SBR法等，只有少數(shù)城市污水處理廠因其實(shí)際情況而選用物理或物化的方法處理廢水。按廢水處理能力劃分，目前采用各種生化處理工藝處理的城市污水約占其處理總量的92%。
2.4 廢水處理率
以城市污水處理廠實(shí)際處理的生活污水量與生活污水排放總量之比，作為城市生活污水集中處理率來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。1998年我國(guó)城市生活污水集中處理率僅為10.3%(見(jiàn)圖 7 )；其中，北京生活污水集中處理率最高，為40.3%，天津、云南次之，分別為37.2%和34.3%。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，西部城市生活污水集中處理率高于全國(guó)平均水平，這與云南生活污水集中處理率較高以及西部城市生活污水排放量較低有很大關(guān)系。
2.5比較
從總體上看，我國(guó)城市污水處理尚處在起步階段，城市污水處理率還很低。
聯(lián)邦德國(guó)1898年便開(kāi)始建設(shè)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施，現(xiàn)有規(guī)模大小不等的城鎮(zhèn)污水處理廠10390個(gè)，廢水處理能力達(dá)1.506億居民當(dāng)量，相當(dāng)于日處理廢水3000萬(wàn)噸，是其全部居民生活污水排放量的1.92倍。其中，大中型污水處理廠雖僅占總數(shù)的13.1%，但其廢水處理能力卻達(dá)到1.24億居民當(dāng)量，占全部廢水處理能力的82.1%。1995年聯(lián)邦德國(guó)居民生活污水處理率已達(dá)89.0%，其中，原東、西德地區(qū)分別為70.0%和93.5%，即占全國(guó)人口總數(shù)89.0%的7269萬(wàn)居民的生活污水已在各類污水處理廠得到凈化處理。
現(xiàn)在，世界各國(guó)都很重視水環(huán)境污染防治，并投入大量財(cái)力建設(shè)城鎮(zhèn)污水處理廠，從而提高了生活污水處理率，減輕了對(duì)水體的污染。有關(guān)國(guó)家生活污水處理情況對(duì)比見(jiàn)圖8 ，其中，中國(guó)為城市生活污水處理率。
3．污水處理效果
3.1 排水水質(zhì)狀況
1998年，全國(guó)266個(gè)城市污水處理廠共處理污水29.27億噸，其中工業(yè)廢水9.28億噸。由于目前城市污水處理廠主要集中在中等以上城市，且具有一定的規(guī)模，從總體上看，運(yùn)行比較穩(wěn)定，處理效果較好。全年平均進(jìn)水COD濃度為336.4mg/l，出水COD濃度為83.3mg/l，去除率達(dá)75.2%,削減COD74.07萬(wàn)噸。全國(guó)城市污水處理廠的運(yùn)行成本平均為0.367元/噸污水，去除每公斤COD花費(fèi)1.451元。
3.2 廢水深度處理
幾年前，我國(guó)城市污水處理廠的設(shè)計(jì)主要考慮的還是去除碳類有機(jī)污染物，但隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和水環(huán)境保護(hù)要求的提高，目前正逐步開(kāi)展城市污水的脫氮脫磷等深度處理。所采用的方法也主要是生物脫氮和化學(xué)脫磷，但進(jìn)行脫氮脫磷處理的生活污水占城市污水的比例還很低。
3.3 剩余污泥處置
剩余污泥的處理也是城市污水處理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目前我國(guó)處置剩余污泥的主要途徑是填埋，且大多數(shù)是與城市垃圾一并進(jìn)行填埋處置，只有一小部分是焚燒處理。需要指出的是，約一半以上的剩余污泥未經(jīng)穩(wěn)定、消化處理，這不僅使其在農(nóng)林方面的利用受到限制，也增加了污泥處置的費(fèi)用。
3.4 比較
從總體上看，我國(guó)現(xiàn)有城市污水處理廠廢水處理效果較好，但脫氮脫磷處理的比例低，剩余污泥的處置不夠安全。
1995年，聯(lián)邦德國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠所排放的廢水中，COD濃度小于50mg/l的占廢水總量的80.1%，BOD濃度小于10mg/l的占87.5%；處理后廢水平均濃度為COD41mg/l、BOD7mg/l，耗氧等級(jí)為1.9；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度也很低，總氮、總磷平均濃度分別為18mg/l和1mg/l，污水處理廠尾水的排放對(duì)水體的影響已很輕微。德國(guó)歷年污水處理廠排水情況見(jiàn)圖9 。
近年來(lái)，由于嚴(yán)格控制大氣污染物的排放和填埋技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，歐洲各國(guó)污泥處置情況發(fā)生了一些變化，目前以填埋和農(nóng)用為主，焚燒處理的比例已大幅下降。
4．對(duì)策建議
從以上剖析可見(jiàn)，我國(guó)城市污水處理的技術(shù)狀況與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大。而要真正解決我國(guó)的水環(huán)境污染問(wèn)題，筆者認(rèn)為，在城市污水處理技術(shù)方面，必須做好以下幾點(diǎn)工作。
4．1 設(shè)計(jì)規(guī)范化
目前，城市污水處理廠的設(shè)計(jì)往往以日處理污水量為主要依據(jù)，但由于污水濃度不同，同等規(guī)模的污水處理廠實(shí)際需處理的污染物量則可能相差數(shù)倍。這不僅增加了設(shè)計(jì)的工作量，不便于進(jìn)行工程投資對(duì)比分析，也給污水處理能力的綜合評(píng)價(jià)帶來(lái)困難。因此，應(yīng)以需處理的污染物量作為衡量污水處理廠規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)，并依此規(guī)范城市污水處理廠的設(shè)計(jì)。國(guó)家有關(guān)部門(mén)應(yīng)組織力量，按處理不同的污染物量編制污水廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集，如日處理COD5噸、10噸、25噸等不同等級(jí)的污水處理廠的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，從而規(guī)范城市污水處理廠的設(shè)計(jì)，減輕具體工程的設(shè)計(jì)工作量，并為污水處理廠的運(yùn)行管理創(chuàng)造良好條件(聯(lián)邦德國(guó)在這方面有許多經(jīng)驗(yàn)可供借鑒)。與此同時(shí)，還應(yīng)注意開(kāi)發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的城市污水處理技術(shù)，即投資低、運(yùn)行費(fèi)用低、管理要求低的城市污水處理技術(shù)，并及時(shí)予以推廣。
4．2 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化
產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于推動(dòng)一個(gè)行業(yè)的發(fā)展有著十分積極的意義。正是由于城市污水處理廠的設(shè)計(jì)往往廠廠而異，因而不少城市污水處理廠的好多設(shè)備都是非標(biāo)設(shè)備。這既增加了工程建設(shè)投資，延誤了工期，也不便于設(shè)備的維修保養(yǎng)和更換，還在一定程度上制約了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，必須切實(shí)抓好城市污水處理廠設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化工作，并著力解決城市污水處理廠主要設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。大到充氧、提升、攪拌、過(guò)濾等設(shè)備，小到格柵、閥門(mén)等產(chǎn)品都應(yīng)形成系列標(biāo)準(zhǔn)，以便不同處理規(guī)模的污水處理廠挑選使用。
4．3 投資多元化
我國(guó)現(xiàn)有的城市污水處理廠幾乎都是由當(dāng)?shù)卣顿Y興建的，要在較短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模地新建、擴(kuò)建城市污水處理廠，從而控制和改善水環(huán)境質(zhì)量，單靠地方財(cái)政的力量顯然是很不夠的。因此，在保證地方財(cái)政一定投入、繼續(xù)做好利用外資工作的同時(shí)，應(yīng)制定相關(guān)的政策，鼓勵(lì)各類企業(yè)乃至個(gè)人對(duì)城市污水處理廠這個(gè)社會(huì)公益性的事業(yè)進(jìn)行投資。如利用工廠企業(yè)的廢水處理設(shè)施同時(shí)處理城市污水，企業(yè)投資建設(shè)所在社區(qū)的污水處理廠，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)時(shí)一并完成排污管網(wǎng)的建設(shè)等等。
4．4 運(yùn)營(yíng)專業(yè)化
城市污水處理廠運(yùn)營(yíng)管理的水平高低將直接關(guān)系到其排水水質(zhì)的好差。我國(guó)現(xiàn)有的城市污水處理廠所處理的污水只占設(shè)計(jì)能力的3/4，一些城市污水處理廠的排水水質(zhì)波動(dòng)較大，這某種程度上也反映出運(yùn)營(yíng)管理的問(wèn)題。因此，應(yīng)努力提高城市污水處理廠運(yùn)營(yíng)管理的專業(yè)化水平。要加強(qiáng)對(duì)污水廠運(yùn)營(yíng)管理人員尤其是負(fù)責(zé)人的技術(shù)培訓(xùn)，提高其業(yè)務(wù)能力，要組織開(kāi)展城市污水處理技術(shù)的交流和研討，加速推廣先進(jìn)和成熟的技術(shù)，從而提高運(yùn)營(yíng)管理的總體水平。
總體而言，我國(guó)的城市污水處理起步較晚，也還存在著不少問(wèn)題。但由于國(guó)家高度重視環(huán)境保護(hù)工作，只要我們認(rèn)清形勢(shì)，積極采取切實(shí)有效的措施，我國(guó)的城市污水處理就一定會(huì)得到長(zhǎng)足的進(jìn)步，從而逐步控制和改善水環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。
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