西北地區(qū)污水處理技術(shù)

于曉晶，周玉春

（1.山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，濟(jì)南250101；2.山東省萊鋼技改工程指揮部，山東 萊蕪 271104）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、生活水平的不斷提高，世界范圍內(nèi)淡水資源的需求和消耗不斷增加。同時(shí)，大量的生活污水、生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理或處理未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)就排放，造成水體的嚴(yán)重污染、水質(zhì)惡化。我國(guó)《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》指出：2010年全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50%，設(shè)市城市的污水平均處理率不低于60%，重點(diǎn)城市的污水平均處理率不低于70%。所以我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。

1 我國(guó)污水處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 污水處理現(xiàn)狀

據(jù)2004年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)661座城市有污水處理廠708座，處理能力4912萬(wàn)m3/d，城市污水處理率達(dá)到了45.7%；全國(guó)的1636個(gè)縣城有117座污水處理廠，處理能力273萬(wàn)m3/d，污水處理率只有11.2%［1］。有些設(shè)施還不能正常運(yùn)行，大部分生活污水、生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理或處理后未達(dá)標(biāo)就排放到水體，水源水質(zhì)受到不同程度的污染。水資源污染導(dǎo)致相當(dāng)部分的水體喪失了原有的使用功能，更加劇了我國(guó)水資源的短缺。

1.2 污水處理存在問(wèn)題

我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理工程中存在以下一些問(wèn)題：

（1）管網(wǎng)收集系統(tǒng)建設(shè)滯后，大部分城市雨污未分流。

（2）有些城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建成以后，處理設(shè)施未能充分發(fā)揮效益，正常運(yùn)行的只有50%，滿負(fù)荷運(yùn)行的更少。

（3）污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模偏大、負(fù)荷率較低。

（4）城市污水處理技術(shù)線路較單一，設(shè)計(jì)思想不靈活，不能因地制宜設(shè)計(jì)出適合本土資源的合理方案。

（5）污水處理收費(fèi)不到位，難以形成完善的運(yùn)行管理機(jī)制。

2 西北地區(qū)城市污水處理技術(shù)

2.1 特點(diǎn)及污染現(xiàn)狀

2.1.1 經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱

城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)緩慢，城市排水管網(wǎng)和污水處理設(shè)施的建設(shè)嚴(yán)重滯后于城市建設(shè)，生活污水處理率低，城市廢水處理率不足10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平。西北黃河流域重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)廢水排放量和各項(xiàng)主要污染物排放量都遠(yuǎn)高于西北內(nèi)陸河地區(qū)。排污量大、污染負(fù)荷大是西北地區(qū)黃河流域水污染的主要原因。

2.1.2 氣侯

氣候條件的特點(diǎn)是日照充足，干旱少雨，多風(fēng)，冬季低溫。但地域遼闊，有可利用的閑置土地，光熱資源豐富。根據(jù)其地理經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，充分利用西北地區(qū)豐富的光熱資源和閑置的土地，探索能耗、物耗和二次污染最低的污水處理新工藝，將是西北地區(qū)污水處理技術(shù)的發(fā)展方向［2］。

2.2 污水處理技術(shù)

2.2.1 穩(wěn)定塘

20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)在新疆、華東、華北、東北等地都籌建了穩(wěn)定塘，且運(yùn)行狀況良好，國(guó)家也大力推行穩(wěn)定塘技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展［3］。穩(wěn)定塘占地面積大，西北地區(qū)地域遼闊，處理技術(shù)與傳統(tǒng)的二級(jí)生物處理相比，具有基建費(fèi)用低，能耗少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)。從發(fā)展來(lái)看，穩(wěn)定塘處理技術(shù)是較理想、適合西北地區(qū)特征的污水回用處理方案。出水可用于農(nóng)業(yè)灌溉，也可進(jìn)行綜合利用，如養(yǎng)水生動(dòng)物、植物，形成多食物網(wǎng)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)效益。

穩(wěn)定塘技術(shù)存在處理效果受氣候影響易造成二次污染，受蒸發(fā)量、降雨量的影響等問(wèn)題，但在設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理過(guò)程中綜合考慮，尤其在設(shè)計(jì)中主要考慮穩(wěn)定塘的越冬問(wèn)題。

2.2.2 土地處理

土地處理是利用土壤—微生物—植物組成的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行一系列的物理—化學(xué)—生物凈化過(guò)程，土地處理是一種高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)并符合生態(tài)原理的廢水處理利用系統(tǒng)。土地處理能耗低、成本低，還能去除病毒［4］，氮、磷去除能力強(qiáng)，對(duì)負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)、基建費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。土地處理包括快速滲濾、人工濕地、地下滲濾等方法。

2.2.2.1 快速滲濾

快速滲濾是一種高效、經(jīng)濟(jì)、低能耗的廢水處理與再生的方法，此技術(shù)在美國(guó)應(yīng)用較多。如美國(guó)加里福州豪里斯特的快速滲濾系統(tǒng)，總氮去除率達(dá)95%，我國(guó)北京昌平廢水的快速滲濾系統(tǒng)，COD和BOD5的去除率分別為92%、95%，出水水質(zhì)優(yōu)于常規(guī)的二級(jí)處理水平?？鞛V系統(tǒng)需經(jīng)預(yù)處理，而且冬季運(yùn)行中還受寒冷氣候季節(jié)的影響。

2.2.2.2 人工濕地

人工濕地是一個(gè)投資低、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效率高、適應(yīng)性廣泛的污水處理方法，適合在西北地區(qū)利用。人工濕地是利用土壤、植物等自然條件進(jìn)行污水處理。這種方法在國(guó)外應(yīng)用很多。在我國(guó)北京昌平的衛(wèi)星城，利用人工濕地系統(tǒng)，終年可運(yùn)行，夏季效果高于冬季，蘆葦產(chǎn)量高于原來(lái)的4～5倍［5］。人工濕地冬季去除率低，不適合處理高濃度重金屬污水。

2.2.2.3 地下滲濾

地下滲濾是污水經(jīng)過(guò)土壤和土壤微生物的吸附降解作用、土壤的滲濾作用，得以凈化的過(guò)程。滲濾技術(shù)具有就地收集、就地處理、就地利用、處理構(gòu)筑物少，無(wú)需曝氣，無(wú)需投藥，高效、節(jié)能，占地面積小，基建投資少，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)?？蓮V泛用于西北及東北等地［6］。如沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)地下滲濾中水回用技術(shù)示范工程的運(yùn)行結(jié)果表明，可有效地去除有機(jī)物，具有較好的除氮效果，可獲得優(yōu)質(zhì)的再生水。遼河油田茨榆坨采油廠地下滲濾中水回用，出水效果好，BOD在10mg/L以下。但地下滲濾的工藝規(guī)模不宜過(guò)大且需作預(yù)處理。

2.2.3 強(qiáng)化一級(jí)處理

傳統(tǒng)的城市污水一級(jí)處理工藝投資少、能耗低，但去除有機(jī)物和懸浮物的效率也比較低，達(dá)不到控制有機(jī)污染物的目的。因此高效低耗的處理工藝成為城市污水處理的熱點(diǎn)。目的是加強(qiáng)一級(jí)混凝處理，提高各污染物的去除效果，力爭(zhēng)去掉二級(jí)生化過(guò)程。

2.2.3.1 輻射混凝法

先對(duì)污水進(jìn)行照射，然后進(jìn)行混凝處理。省去了曝氣設(shè)備及能耗，照射破壞了膠體顆粒的穩(wěn)定性，改變了某些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使一些顆粒和分子與混凝劑容易形成絮體顆粒而沉淀下來(lái)［7］。照射劑在10KGY時(shí)，有機(jī)物的去除率可達(dá)60%～70%，照射與混凝相結(jié)合，懸浮物的去除率能夠提高，脫色、除臭效果都能提高。其優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)完成有機(jī)物、懸浮物的去除、脫色、除臭等多項(xiàng)污染指標(biāo)，工藝流程短；不受環(huán)境影響，適應(yīng)西北地區(qū)的污水處理。

2.2.3.2 化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理

投加絮凝劑的一級(jí)處理能明顯改善對(duì)懸浮物、膠體及有機(jī)物的一級(jí)處理效果，提高一級(jí)出水水質(zhì)，從而使有機(jī)負(fù)荷降低，減小后續(xù)的二級(jí)處理費(fèi)用［8］。在不加助凝劑、不調(diào)整pH值的條件下，確定最佳投藥量，或研制最佳絮凝劑，需要通過(guò)大量的試驗(yàn)來(lái)確定，這種方法只適合低濃度的生活污水。

2.2.3.3 生物絮凝吸附強(qiáng)化一級(jí)處理

利用回流一級(jí)污泥絮凝吸附作用去除有機(jī)物，主要依靠生物絮凝吸附作用，減少了二級(jí)處理的負(fù)擔(dān)，在基建與運(yùn)行費(fèi)用增加不多的條件下，較大地提高污染物的去除效率，以達(dá)到大幅度削減有機(jī)物總量的目的。此工藝對(duì)COD、SS的去除率大大高于普通一級(jí)處理，有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

強(qiáng)化一級(jí)處理是一種降低能耗的辦法，為了提高SS、COD及有機(jī)物的去除率，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，再配合物理、化學(xué)、生物的方法，確定最佳處理工藝。強(qiáng)化一級(jí)處理工藝流程短、基建與運(yùn)行費(fèi)用低、受自然約束條件少、操作簡(jiǎn)單，是西北地區(qū)城市污水處理技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

2.3 污水資源化

西北地區(qū)是我國(guó)水資源最為貧乏的地區(qū)，可供開(kāi)發(fā)利用的水資源已經(jīng)非常有限。在加大城市廢水處理力度的同時(shí)，提高污水回收利用率，為西北地區(qū)開(kāi)發(fā)提供穩(wěn)定可靠的水資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和保障人民的需要。根據(jù)污水回用方向和水質(zhì)要求，選擇上述3種污水處理技術(shù)進(jìn)行處理后的污水，或直接回用，或進(jìn)一步經(jīng)過(guò)濾、活性炭吸附、消毒等深度處理后回用［9］?？傊?，應(yīng)該根據(jù)西北地區(qū)特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)狀況和回用水的用途，選擇適宜的污水回用工藝，研究、開(kāi)發(fā)出適合西北地區(qū)污水回用的高效低能的新技術(shù)、新工藝，實(shí)現(xiàn)污水資源化。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）城市廢水處理工藝技術(shù)的選擇十分重要，不應(yīng)完全效仿東部地區(qū)甚至國(guó)外的所謂先進(jìn)工藝技術(shù)，而應(yīng)注重采用適合于西部地區(qū)自然條件的廢水天然凈化系統(tǒng)，城市廢水處理廠的建設(shè)必須與城市廢水收集管網(wǎng)的建設(shè)同步進(jìn)行，以免由于管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的滯后而使廢水處理廠的功能得不到發(fā)揮。

（2）西北地區(qū)地廣人稀，利用自然資源和可再生能源的處理技術(shù)、探求短流程高效低能的組合技術(shù)是城市污水處理技術(shù)的發(fā)展方向。

（3）針對(duì)西北地區(qū)地域特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的狀況，建議西北地區(qū)利用本土資源，采用投資少費(fèi)用低的土地處理、穩(wěn)定塘、強(qiáng)化一級(jí)處理等污水處理技術(shù)與污水回用技術(shù)一并考慮，在西北地區(qū)大規(guī)模推廣和應(yīng)用，促進(jìn)西部的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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