城市污水處理廠發(fā)展歷程探究

楊 上

（鄭州大學水利與環(huán)境學院，河南鄭州 450001）

1 污水處理廠發(fā)展現(xiàn)狀

1984年，中國第一座大型城市污水處理廠在天津建成并投入運行。在接下來30年左右的時間里，污水處理廠在中國得到了飛速的發(fā)展，特別是在最近10年左右的時間里，污水處理事業(yè)取得了巨大成就。截至2013年，我國已經(jīng)建成并投入使用的縣級以上的污水處理廠超過了3500座，日處理能力達到1.4億m3，已與美國基本相當，為遏制水污染加劇的態(tài)勢發(fā)揮了關鍵作用。

雖然污水處理廠的出現(xiàn)在一定程度上解決了我國水資源污染態(tài)勢和水資源缺乏的現(xiàn)狀，但是受工藝規(guī)模、地域條件、研究程度的限制，現(xiàn)在我國的很多污水處理廠是通過高耗能的代價進行污水處理的，而且處理工藝都相對粗糙，處理能力有限，效率低，處理后的水質(zhì)很難滿足社會的需求標準。而諸如污泥回收、污水中氮、磷等資源的利用問題始終沒有得到解決，污水處理廠的發(fā)展已經(jīng)開始漸漸偏離了可持續(xù)發(fā)展的路線。另一方面，污水處理廠在大中城市和小城鎮(zhèn)以及農(nóng)村的發(fā)展極不協(xié)調(diào)，在大城市的污水處理廠的設備相對先進，管理人員的素質(zhì)較高，資金運行相對充足，而對于小城鎮(zhèn)的污水處理廠，會出現(xiàn)個別污水處理廠往往因一臺進水泵壞了，迫使全廠停產(chǎn)；或一臺水器壞了停一條生產(chǎn)線，嚴重制約了小城鎮(zhèn)污水處理廠的發(fā)展和安全達標排放及設備的使用率提高。

相對于國內(nèi)的污水處理廠，國外的污水處理廠起步早、發(fā)展時間長，在資金和技術方面也有著比較優(yōu)越的條件。國外的污水處理廠水質(zhì)的排放標準遠遠嚴于我國，例如美國《聯(lián)邦水污染防治法》規(guī)定公共處理設施必須達到二級處理水平的出水限值。另外，國外的污水處理廠在污泥處理、資源回收利用、污水處理廠能耗等方面的工作也有著足夠的重視，現(xiàn)在在一些發(fā)達國家，有些污水處理廠通過對污水中有機能源物質(zhì)的回收利用，能夠在很大程度上解決污水處理廠自身的能耗問題。

2 污水處理廠目前面臨的問題

我國的污水處理廠現(xiàn)在處于一個飛速發(fā)展的階段，還在不斷摸索前進的過程中。雖然每年都從國外引進一些先進的科學技術來提高污水處理廠的處理水平，可是受到地理位置、經(jīng)濟條件、管理制度等方面的影響，污水處理廠還是暴露出了一些問題。

2.1 污水處理廠運行效率低

我國現(xiàn)在大部分的污水處理廠日處理量都還在10萬m3以下，遠遠滿足不了我國生活污水以及工業(yè)廢水的排放需求。正如前文所述，2013年我國污水處理廠的總處理能力為1.4億m3，而根據(jù)第一次全國水利普查公報顯示，在2013年度我國居民生活用水以及工業(yè)用水的總量約為1676.6億m3，所以現(xiàn)在的污水處理廠運行效率還遠遠滿足不了當今社會的需求。另一方面，污水處理設施的落后以及管理的松懈，污水處理廠污水的排放只能基本達標，而不能嚴格符合國家排放標準。

2.2 污水處理技術落后

現(xiàn)在我國大部分的污水處理廠采用的是物化—生化兩級處理工藝，污水處理設備存在著能源消耗大、自動化程度低、故障率高、運行效率低等問題；由于技術的限制，污水處理廠現(xiàn)在的剩余污泥基本采用隨意傾倒、填埋、焚燒等措施，這不但是一種資源的浪費，同時也給環(huán)境帶來了巨大的威脅；另外，污水處理廠的氣味問題一直沒能得到有效的解決，這嚴重影響了周邊環(huán)境以及人們的身心健康。

2.3 污水處理后備人才缺乏

由于污水處理廠特定的工作環(huán)境和待遇方面的問題，加上國內(nèi)現(xiàn)在在這方面的發(fā)展還不成熟，而國外的發(fā)展相對成熟，就業(yè)前景相對較好。許多環(huán)境工程專業(yè)方面的高校畢業(yè)生要么選擇出國深造，要么選擇從事設計院等其他方面的工作，很少有人將污水處理廠當作自己的第一選擇。這樣就導致了人才的浪費，從而使我國污水處理廠的發(fā)展受到了一定的制約。

2.4 資金不足，運行維護管理費用高

根據(jù)相關統(tǒng)計，我國2010年增加了約6700多萬m3的日處理量，約需1300多億元的環(huán)保建設資金投入。參照2009年的運行費用情況，則2010年需要運行費用171.7億元。面對突增的污水處理設施建設和運行壓力，資金不足的問題顯得十分突出。

3 國外污水處理廠的發(fā)展現(xiàn)狀

水處理設施是關乎國家經(jīng)濟發(fā)展和水資源保護的關鍵因素。在美國、英國、荷蘭和日本等發(fā)達國家，已經(jīng)普遍實現(xiàn)了城市污水處理的集中二級處理。國外的污水處理廠還在不停地提升自身技術，以便更好地服務于人民。例如，在美國華盛頓的Blue Plains污水處理廠，由于該廠是向Chesapeake海灣排放氮污染物的最大點源，因此需要對自身的生產(chǎn)技術進行改進，從而降低對環(huán)境的污染。于是將原有的12條處理分支中的6條改為硝化—反硝化運行模式，另外6條仍保持硝化模式。這樣的改造因地制宜，根據(jù)實際情況，采用經(jīng)濟有效的措施進行達標改造，充分利用現(xiàn)有設施，使污水處理廠的構(gòu)筑物和設備發(fā)揮最大的效益。

早在20世紀60年代，美國就提出了具有超前思維的“21世紀水廠”概念，即將污水處理的標準提升至飲用水標準，對行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。另外，本世紀初，新加坡也開發(fā)了“NEWater”工藝，通過傳統(tǒng)生物處理加雙膜法，實現(xiàn)了污水到飲用水的深度回用。另外，在一些經(jīng)濟比較發(fā)達的國家，污水處理廠的脫氮除磷技術正在進一步的發(fā)展，使處理后的水質(zhì)更能滿足水環(huán)境的質(zhì)量要求。

在生產(chǎn)設備方面，發(fā)達國家的生產(chǎn)設備已經(jīng)轉(zhuǎn)入低能耗的發(fā)展階段，自動化程度也在逐年提高，處理效率相對較高。國外的一些污水處理廠甚至已經(jīng)開始利用污水處理過程中的資源進行一定的技術處理，將其中的能源釋放出來，污水處理廠自身提供能量來源，從而大大地解決了因為污水處理廠高能耗而帶來的資源浪費問題。例如，在歐洲，以高效厭氧消化等成熟技術進行能量回收，污水處理能源自給率可達到60%以上，甚至有的污水處理廠完全能實現(xiàn)能源自給自足。

4 我國污水處理廠今后的發(fā)展方向

4.1 使污水處理工作真正地滿足可持續(xù)發(fā)展

經(jīng)過污水處理廠處理后的污水水質(zhì)應該嚴格達標，只有達標的水才能又排入環(huán)境中，排入環(huán)境中的水在不對環(huán)境造成二次污染的同時滿足社會的需要以及水環(huán)境中各種生物的生命活動。另外，水質(zhì)標準還應朝著居民生活飲用水標準的方向發(fā)展，這樣才是真正地讓污水再生，資源再回收利用，走可持續(xù)發(fā)展道路。

4.2 降低污水處理廠的能耗

我國污水處理廠的能耗占據(jù)了全社會總電耗的相當比例，在活性污泥處理系統(tǒng)中，污水處理廠能耗成本占污水處理廠運營成本的30%~80%。據(jù)美國統(tǒng)計，城鎮(zhèn)污水處理廠的總電耗約占美國總電力負荷的3%。隨著人口的增長和污染物去除標準的不斷提高，未來15年內(nèi)用于污水處理的總用電量還將繼續(xù)增加20%以上。這樣的污水處理廠不符合我國現(xiàn)階段實行的“節(jié)能減排”的政策。淘汰落后設備，引進先進設備，降低污水處理廠能耗是一種改變污水處理廠高耗能的一種有效途徑，另外，由于污水中含有大量的有機物，而有機物中又含有大量的磷，磷是一種高能物質(zhì)，如果通過一定的技術將其所含的能量轉(zhuǎn)化出來在污水處理過程中利用，那么污水處理廠的能源消耗量將大大降低，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足。

4.3 降低化學藥品的使用

污水處理廠現(xiàn)在在很多工藝過程中都要使用到化學藥品，而化學藥品的使用對污泥的回收利用形成了很大的阻礙，從而造成了污泥的浪費，而由于污泥不能得到妥善的處置，污泥污染也變成了當今社會的一個熱門話題，污泥問題嚴重制約了污水處理的發(fā)展。另外，經(jīng)過氯氣消毒的污水還會產(chǎn)生大量的氯仿類物質(zhì)，而氯仿又是一種致癌物質(zhì)，這嚴重威脅了人們的身體健康。

4.4 使污水處理廠的環(huán)境在感官上、身心健康上滿足人們的要求

在污水處理廠，隨處可見剩余污泥以及在細格柵出分離出來的各種垃圾，在感官上造成了極大的影響。污水處理過程中會產(chǎn)生惡臭，不但影響了人們的感官，還會對周邊環(huán)境造成二次污染，惡臭氣體會危害人體的呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等。為了改善這一狀況，應該通過對國外相關技術的系統(tǒng)研究以及學習，再結(jié)合自身的條件，摸索出一條符合我國污水處理廠健康、持久的發(fā)展道路。

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