城市污水循环治理

1我国当前城市污水处理的现状

1.1城市污水的主要来源

1.1.1生活污水

生活污水主要采自家庭、商业、学校、旅游服务业及其它城市公用设施,包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其它排水等。污水中主要含有悬浮态或溶解态的有机物质(如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等),还含有氮、硫、磷等无机盐类和各种微生物。一般生活污水中,悬浮固体的含量在200~400mg/L之间,由于其中有机物种类繁多,性质各异,常以生化需氧量(BOD5)或化学需氧量(COD)来表示其含量。一般生活污水的BOD5在200~400mg/L之间。

1.1.2工业废水

工业废水根据其来源可以分为工艺废水、原料或成品洗涤水、场地冲洗水以及设备冷却水等;根据废水中主要污染物的性质,可分为有机废水、无机废水、兼有有机物和无机物的混合废水、重金属废水、放射性废水等;根据产生废水的行业性质,又可分为造纸废水、印染废水、焦化废水、农药废水、电镀废水等。工业废水中污染物浓度大,某些工业废水含有的悬浮固体或有机物浓度是生活污水的几十甚至几百倍;废水成分复杂且不易净化,废水中常含不同种类的有机物和无机物,有的还含重金属、氰化物、多氯联苯、放射性物质等有毒污染物;多带有颜色或异味,易产生泡沫,含有油类污染物等。工业废水比生活污水的处理要投入更高的成本。

1.2城市污水处理厂面临的共同问题———高能耗、高成本

我国当前城市污水处理现状显示,一方面为消除和减轻环境污染发挥了巨大的作用,另一方面也是以付出巨大物质消耗和代价才换回环境效益的。根据国家有关规划,到2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%,设市城市的污水处理率不低于60%,重点城市的污水处理率不低于70%。预计到2010年,我国要新建城市污水处理厂1000余座,污水处理厂的投资将达1800亿元。建成后每年的运行费在70亿元以上。以一个200万人口的城市为例,按人均日排污水0.2吨计算,全市日排放污水约40万吨。这些污水将汇入城市污水处理厂进行处理。一座占地20公顷、最大规划日处理污水60万吨的工厂,建造污水处理厂本身投资的费用和将各单位、各居民住宅区生活污水输送到污水处理厂,需要铺设的污水收集输送管网,两项工程投资约需要5亿多元。因管道建设施工需要拆建、改建的地面建筑等费用,更是难以计算。因此,建一个污水处理厂,当地政府就背上一个沉重的财政包袱。工业废水的数量与城市的生活污水数量相当,企业自行处理的成本也很高,导致了一些中小型企业偷排污水的现象屡屡发生,是水环境污染的很大隐患。从经济角度分析,城市污水特别是生活污水的处理亟待寻找既要节约投资、节省能源、节省人力物力,又要能获得最大的生态环境效益的新出路。城市污水处理要尽可能走循环经济之路。

2引入循环经济理念,降低城市污水治理能耗

随着人类科学技术的发展,污水处理技术不断得到完善和更新,并在实践中迅速广泛应用,污水处理技术正日益成为综合性很强的一个技术领域。目前,资源型污水处理技术正处在发展完善的阶段,因资源型污水处理技术使自然生态中的水循环构成一个良性循环系统,是污水处理领域的广大科研人员的主攻方向。按目前的经济形势测算,由政府投资建成的城市污水处理设施的处理率到2025年能达到50%~60%,这样的目标显然不能根本地解决水污染问题。降低污水处理厂的工程造价和运行费用的唯一途径便是科技进步。只有依靠科技进步,才能简化与缩小污水处理建筑物的体积、减少占地、降低污水处理的能源消耗、降低基建与运行管理费用,为污水处理厂的建造展示广阔的前景。引入循环经济理念,把资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一体,运用生态学的规律来指导城市污水处理工作,其本质是一种生态经济。当前,国家建设小康社会的宏伟目标将人与自然和谐共处提到注重国家环境安全的高度,在全面建设小康社会的过程中,水污染防治的需求与小康社会目标越来越贴近,揭示出当前的治污工程应包容更多的生态保护与以人为本的内涵。循环经济,在区域开发、城乡建设和产品生产领域被提到重要议程上来研究。现代城市绿地建设工作,不是一个单纯的景观建设,还涉及到比较深层次的城市生态问题。将城市生活污水用于城市绿地建设前景广阔,效益可观。绿地能洁净大气成分,生活污水也可以转化成为城市绿地可以再利用的水资源,污染物可以转化为绿化植物的肥料。因此,走循环经济之路,既大幅度降低污水处理能耗,又降低城市绿地建设成本,节约资源,其经济效益和社会效益显著。

3积极推广节能新技术,实现污水资源化

污水治理的过程实际上就是能源消耗的过程,电力费用占到污水处理成本的70%左右,所以科学地减少电能消耗,对降低污水处理成本意义重大。目前,国内大部分城镇污水处理厂的建设资金来源于国外贷款,其引进资金的相当比例为国外配套的污水处理设备,这些设备绝大多数为好氧生物处理及其变革技术的设备,所含的并非高效节能的新技术。引进的好氧生物处理工艺技术及其设备普遍存在投资高、处理成本高、管理要求高、产泥量多的问题,导致污水厂“建得起,用不起”。因此,国家迫切需要经济适用的投资低、运行费低、管理要求低、废泥量少的城镇污水处理新技术。以下几种方法在降低城市污水,特别是生活污水处理能耗,将城市生活污水用于城市绿地建设,实现污水资源化方面,具有重要的推广价值。

3.1浮动填料法处理工艺

目前,部分污水处理中心采用的浮动填料法处理工艺,是在普通推流式鼓风曝气池中,加入塑料填料作为生物载体,微生物生长于载体表面形成的生物膜,在充氧过程中由于空气搅拌,载体呈悬浮状态,活性污泥状态良好,出水清澈,可作为城内河的补给水源,这将大大地改善城内河景观水体的水质,从根本上解决河水污染问题,提升城市品位,为城市百姓提供一个幽雅温馨的休闲娱乐场所。同时,处理出水也可为城市工艺景观、绿化、建筑用水提供优质水源,部分缓解城市淡水资源极度匮乏的难题。

3.2人工湿地技术小型生态污水处理工艺

人工湿地一般由人工基质(多为碎石)和生长在其上的水生植物(如芦苇)组成,是一种独特的“土壤———植物———微生物”生态系统。其填料表面吸附许多微生物,形成大量生物膜,它们协同分布于池中的植物根系,通过物理、化学及生化反应三重作用净化污水。资料表明,人工湿地不仅在提供水资源、调节气候、涵养水源,促淤造陆、降解污染物、保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥重要作用,它还能吸收二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等,增加氧气、净化空气、消除城市热岛效应、光污染和吸收噪声等,并对保护野生动物和提高局部地区景观的美学价值也有很大的益处。如城市的芦苇湿地建成后,茂密的芦苇不仅销纳大量的城市污水,又成了鸟类的乐园。因此,人工湿地具有强大的环境调节功能和生态效益,既给城市污水找到了出路,同时还造就了一片绿洲,形成一个令人赏心悦目的生态景观和旅游景点,进而美化净化环境,克服了传统污水处理后有污泥产生等不足,达到了保护自然生态的效应。人工湿地污水处理系统建造和运行费用低(仅为传统二级污水处理厂的1/10~1/2);技术含量低,易于维护,是一项不断被深化、应用的污水处理技术,有着传统技术所不可比拟的巨大的综合效益。沈阳市建造的浑南生态湿地小型生态污水处理中心,是采用人工湿地技术进行污水生态处理的“示范工程”。而湿地的运转费用仅为一般污水处理厂的1/3左右。

3.3生态土壤法生活污水处理工艺

此法普遍采用与绿化相结合的方式进行,即整个污水处理系统处于地下运行,可回用于种草养花美化环境、绿地维护、景观用水、清洁马路、冲洗汽车等。它在提供了一个对解决城市污水处理难题极为有益信息的同时,也显现出良好的效益前景。假定在一个3000人的居民住宅小区建立一套生态土壤处理污水工程,按每人每天排生活污水200升计算,小区日排污水600吨,按75%回收率来计算,回收中水450吨。以8m2绿地/吨来计算,用于3600m2的绿地维护。尤其对一些远离中心区和污水管网的小区更具有可操作性。该法避免了“先污染、后治理”的弊端,实现了污水资源化,投资少,可解决当前普遍存在的生活污水处理问题。如果按循环经济的理念来运作,政府给污水处理部门优惠政策,可在收取污水处理费(按0.6元/吨计算)的同时,给予中水回用补贴,就可降低污水处理过程中的运行成本,能节省资金,节省人力,节约能源,节省物质消耗,节省有限的城市土地资源,能使宝贵的水资源得以重复循环使用,能大大提升城市生态环境质量,直接促进城市文明水平的提高,达到经济效益和社会效益双赢的目的。生态土壤处理法所表现出的可循环利用水资源的特点和趋势,在水资源缺乏的城市和地区显得尤为重要。

3.4往复式(RSTP)污水处理工艺

RSTP工艺由一组配有充氧装置的处理构筑物组成,其间设有连通管道及控制闸阀,能组成多种污水处理系统。污水按指定的顺序依次通过各个构筑物,分别进行曝气,固液分离和污泥回流。在处理污水时污泥也同时得到稳定,利用系统内共生的微生物和高等水生生物共同完成净化任务。具有免排剩余污泥的特点,其净化程度优于二级处理的出水水质。可以考虑将污水处理的基建费用纳入住房成本,RSTP工程费只占普通住宅成本价的1.5%,对于开发商也是可行的。优点是污染与治理能同步到位,能有效地克服集中处理带来的“先污染、后治理”的弊端。处理后的污水,可就地用于小区的绿化植物、汽车、路面卫生清洁等。以上生活污水处理方法,具备占地少、能耗低、噪音低、无异臭、工艺简单、造价低廉、管理方便等优点,其按照资源化原则设计污水处理工艺的效益是显著的,适合我国国情。