我國城市污水處理技術(shù)剖析及對策研究
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地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量。本文以我國城市污水處理情況為基礎，試從排污系統(tǒng)建設、廢水治理設施以及廢水處理效果等諸方面，對其作一技術(shù)剖析評價，以便對國內(nèi)外廢水處理技術(shù)狀況有一量化概念，為提高我國的廢水處理技術(shù)水平，促進經(jīng)濟與環(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
1.1排污管道總長度
排污系統(tǒng)是城市基礎設施建設的一個組成部分，也是廢水集中處理的前提。近十年來，隨著我國經(jīng)濟的快速增長和城市規(guī)模的擴大，排污系統(tǒng)建設已初具規(guī)模。全國現(xiàn)有的大小城市均建有一定規(guī)模的排污系統(tǒng)，排污管道總長度（含污水管和雨水管，下同）已從1989年的5.45萬公里上升為1998年的12.59萬公里，增長了1.31倍（見圖1），是1980年的5.49倍，是建國初期的12.47倍（有關(guān)數(shù)據(jù)不包括香港、澳門、臺灣，下同）。
1.2 排污管網(wǎng)密度
以城市市區(qū)面積計，1998年我國城市排污管網(wǎng)密度為0.075km/km2。按國家統(tǒng)計局的劃分方法計，我國東部城市排污管網(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，分別是全國平均水平的23.7倍和11.6倍。
1.3 人均排污管道長度
按國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計口徑，以城市非農(nóng)人口計，我國城市人均排污管道長度為0.63米，是1980年的2.6倍，是建國初期的4.5倍。人均排污管道長度歷年變化情況
1.4比較
與發(fā)達國家相比，我國城市排污管網(wǎng)的建設尚處在很低的水平上，無論是排污管道總長度、排污管網(wǎng)密度，還是人均排污管道長度，均存在著較大差距。
以聯(lián)邦德國為例，盡管其國土面積只是我國的1/27，但1995年其排污管道總長度已達39.50萬公里，是我國的3.14倍；以轄區(qū)內(nèi)全部面積計算，排污管網(wǎng)密度已從1979年的0.74km/km2上升到1995年的1.11km/km2；人均排污管道長度達到4.84米，其中，1992年至1995年間，每新接納一個居民的廢水，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10萬人以上的大城市居民接管率超過98%，小于2000人的村莊居民接管率也已達70%。
2. 廢水處理設施
2.1廢水排放量
從總體上看,近十年來全國廢水排放總量沒有多大變化,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
興建廢水治理設施是削減污染負荷，防治水環(huán)境污染的關(guān)鍵。為解決嚴重的水環(huán)境問題，近年來，我國加快了廢水治理設施的建設，在工業(yè)廢水處理率不斷提高的同時，城市污水處理能力增長速度也較快。1998年，我國城市污水處理能力已經(jīng)達到1583.3萬噸/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、青海和寧夏四個地區(qū)尚無城市污水處理能力。全國城市污水處理能力歷年變化情況見圖6。
2.3廢水處理工藝
目前，我國共有266個城市污水處理廠投入正常運行。其中，絕大多數(shù)城市污水處理廠都采用運行穩(wěn)定、操作簡便、處理費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進行評價。1998年我國城市生活污水集中處理率僅為10.3%(見圖 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)計結(jié)果看，西部城市生活污水集中處理率高于全國平均水平，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1898年便開始建設城鎮(zhèn)污水處理設施，現(xiàn)有規(guī)模大小不等的城鎮(zhèn)污水處理廠10390個，廢水處理能力達1.506億居民當量，相當于日處理廢水3000萬噸，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到1.24億居民當量，占全部廢水處理能力的82.1%。1995年聯(lián)邦德國居民生活污水處理率已達89.0%，其中，原東、西德地區(qū)分別為70.0%和93.5%，即占全國人口總數(shù)89.0%的7269萬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，世界各國都很重視水環(huán)境污染防治，并投入大量財力建設城鎮(zhèn)污水處理廠，從而提高了生活污水處理率，減輕了對水體的污染。有關(guān)國家生活污水處理情況對比見圖8 ，其中，中國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266個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，運行比較穩(wěn)定，處理效果較好。全年平均進水COD濃度為336.4mg/l，出水COD濃度為83.3mg/l，去除率達75.2%,削減COD74.07萬噸。全國城市污水處理廠的運行成本平均為0.367元/噸污水，去除每公斤COD花費1.451元。
3.2 廢水深度處理
幾年前，我國城市污水處理廠的設計主要考慮的還是去除碳類有機污染物，但隨著環(huán)境標準和水環(huán)境保護要求的提高，目前正逐步開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脫磷，但進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重要環(huán)節(jié)，目前我國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用。
3.4 比較
從總體上看，我國現(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，耗氧等級為1.9；營養(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水體的影響已很輕微。德國歷年污水處理廠排水情況見圖9 。
近年來，由于嚴格控制大氣污染物的排放和填埋技術(shù)的進一步發(fā)展，歐洲各國污泥處置情況發(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．對策建議
從以上剖析可見，我國城市污水處理的技術(shù)狀況與發(fā)達國家差距較大。而要真正解決我國的水環(huán)境污染問題，筆者認為，在城市污水處理技術(shù)方面，必須做好以下幾點工作。
4．1 設計規(guī)范化
目前，城市污水處理廠的設計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)模的污水處理廠實際需處理的污染物量則可能相差數(shù)倍。這不僅增加了設計的工作量，不便于進行工程投資對比分析，也給污水處理能力的綜合評價帶來困難。因此，應以需處理的污染物量作為衡量污水處理廠規(guī)模的標準，并依此規(guī)范城市污水處理廠的設計。國家有關(guān)部門應組織力量，按處理不同的污染物量編制污水廠標準設計圖集，如日處理COD5噸、10噸、25噸等不同等級的污水處理廠的標準設計，從而規(guī)范城市污水處理廠的設計，減輕具體工程的設計工作量，并為污水處理廠的運行管理創(chuàng)造良好條件(聯(lián)邦德國在這方面有許多經(jīng)驗可供借鑒)。與此同時，還應注意開發(fā)適合中國國情的城市污水處理技術(shù)，即投資低、運行費用低、管理要求低的城市污水處理技術(shù)，并及時予以推廣。
4．2 產(chǎn)品標準化
產(chǎn)品的標準化對于推動一個行業(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計往往廠廠而異，因而不少城市污水處理廠的好多設備都是非標設備。這既增加了工程建設投資，延誤了工期，也不便于設備的維修保養(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，必須切實抓好城市污水處理廠設備的標準化工作，并著力解決城市污水處理廠主要設備的國產(chǎn)化問題。大到充氧、提升、攪拌、過濾等設備，小到格柵、閥門等產(chǎn)品都應形成系列標準，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
我國現(xiàn)有的城市污水處理廠幾乎都是由當?shù)卣顿Y興建的，要在較短時間內(nèi)大規(guī)模地新建、擴建城市污水處理廠，從而控制和改善水環(huán)境質(zhì)量，單靠地方財政的力量顯然是很不夠的。因此，在保證地方財政一定投入、繼續(xù)做好利用外資工作的同時，應制定相關(guān)的政策，鼓勵各類企業(yè)乃至個人對城市污水處理廠這個社會公益性的事業(yè)進行投資。如利用工廠企業(yè)的廢水處理設施同時處理城市污水，企業(yè)投資建設所在社區(qū)的污水處理廠，房地產(chǎn)開發(fā)時一并完成排污管網(wǎng)的建設等等。
4．4 運營專業(yè)化
城市污水處理廠運營管理的水平高低將直接關(guān)系到其排水水質(zhì)的好差。我國現(xiàn)有的城市污水處理廠所處理的污水只占設計能力的3/4，一些城市污水處理廠的排水水質(zhì)波動較大，這某種程度上也反映出運營管理的問題。因此，應努力提高城市污水處理廠運營管理的專業(yè)化水平。要加強對污水廠運營管理人員尤其是負責人的技術(shù)培訓，提高其業(yè)務能力，要組織開展城市污水處理技術(shù)的交流和研討，加速推廣先進和成熟的技術(shù)，從而提高運營管理的總體水平。
總體而言，我國的城市污水處理起步較晚，也還存在著不少問題。但由于國家高度重視環(huán)境保護工作，只要我們認清形勢，積極采取切實有效的措施，我國的城市污水處理就一定會得到長足的進步，從而逐步控制和改善水環(huán)境質(zhì)量，促進國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。
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