城市污水再生利用與生態(tài)保護(hù)

易銘中

（武漢森泰環(huán)保股份有限公司，湖北 武漢 430065）

引言

當(dāng)前，我國(guó)城市發(fā)展過程中的水污染問題已獲得有效控制，但部分地區(qū)仍存在多樣化污染態(tài)勢(shì)。在宏觀政策層面，對(duì)于城市污水的再生利用已出臺(tái)明確的指導(dǎo)方案。政策驅(qū)使下，采用先進(jìn)的污水處理技術(shù)與設(shè)備提升城市污水的再利用價(jià)值，使城市再生水資源形成可觀的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，可以進(jìn)一步推進(jìn)水污染治理進(jìn)程，促使實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。

1 城市污水處理的常用技術(shù)

1.1 物理處理技術(shù)

物理處理技術(shù)是城市污水處理過程中經(jīng)常用到的一種技術(shù)。它在應(yīng)用的過程中采用的方法比較多，例如離心分離處理方法、沉淀處理方法，以及浮選法和過濾處理方法等。

離心分離處理方法在污水處理過程中的有效應(yīng)用主要是利用水分與懸浮物所具有的不同密度來實(shí)現(xiàn)水和懸浮物的有效分離。相關(guān)技術(shù)裝置如水力旋流沉淀池、沉砂池等。浮選法在污水處理過程當(dāng)中的有效應(yīng)用主要針對(duì)的是一些直徑比較小的顆粒，利用其比重特性通過浮選的形式將沉淀法中難以去除的顆粒物進(jìn)行有效去除，以此來達(dá)到凈化污水的目的。典型的廢水處理浮選工藝如氣浮法，即是在污水中通入高壓空氣或其他氣體以產(chǎn)生微小氣泡，粘附廢水中帶疏水基的固體或液體顆粒。在粘附上微小氣泡后，這些顆粒由于其整體密度下降而在裝置中上浮，最終富集在表層而被裝置刮除，實(shí)現(xiàn)顆粒與污水的分離。

1.2 生物處理技術(shù)

生物處理方法在城市污水處理過程中的有效應(yīng)用主要是發(fā)揮微生物的作用和價(jià)值。污水處理生物法中的微生物可以通過自身的代謝作用將污水當(dāng)中的有機(jī)物進(jìn)行吸收降解，以此來達(dá)到凈化污水處理的目的。

生物處理技術(shù)在污水處理行業(yè)中的應(yīng)用時(shí)間已久，技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，是目前城市污水處理的主體工藝之一。由于采用物化處理法通常需要消耗大量的化學(xué)藥品或者能源物資，故處理費(fèi)用較為高昂。而通過微生物代謝活動(dòng)降解有機(jī)物，其通常僅需投加一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或不投加，通常主要的能耗僅有電能，故其處理成本明顯低于物化方法，因此生化處理技術(shù)通常都具有良好的適用性與經(jīng)濟(jì)性。此技術(shù)在應(yīng)用的過程中主要分為以下兩類。

1.2.1 活性污泥法

此方法在具體應(yīng)用中的形式較多，主要分為厭氧、好氧兩大類，如傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、序批式、水解酸化、升流厭氧等處理形式。以上污水處理形式在運(yùn)性過程中都具有各自的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。比如傳統(tǒng)活性污泥法在應(yīng)用過程中具有可靠穩(wěn)定的處理效果，但操作相對(duì)不便[1]。氧化溝處理技術(shù)操作起來比較簡(jiǎn)單，水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，主要適用于一些城市污水處理廠。氧化溝法具有較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間、較低的有機(jī)負(fù)荷和較長(zhǎng)的污泥齡，因此相比傳統(tǒng)的活性污泥法可以視具體情況省略調(diào)節(jié)池、初沉池、污泥消化池等，而且其特殊結(jié)構(gòu)形成的獨(dú)特水力學(xué)特征和工作特性，也保證了其良好的處理效果。序批式間歇曝氣活性污泥技術(shù)在應(yīng)用的過程中可以通過控制反應(yīng)器的運(yùn)行周期等方式調(diào)整設(shè)施運(yùn)行工況，運(yùn)行方式可視來水水質(zhì)特點(diǎn)確定。序批式活性污泥法將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時(shí)間上的分布，形成一體化的集約構(gòu)筑物并可緊湊布局、節(jié)省占地。但其對(duì)自動(dòng)化控制的要求很高，需要大量的自控閥門與機(jī)械構(gòu)件，同一分組中的任何故障均可能導(dǎo)致該組設(shè)施停運(yùn)閑置，故而對(duì)設(shè)施質(zhì)量具有一定要求。

1.2.2 生物膜法

此方法主要是利用填料設(shè)施上的生物膜的吸附和增殖作用降解廢水中的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)凈化廢水的目的。目前生物膜法在應(yīng)用過程中采用的主要形式有高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化設(shè)備和生物流化床等。生物膜法的去除率相對(duì)穩(wěn)定，具有能耗低、便于維護(hù)、操作穩(wěn)定的特點(diǎn)。

生物膜法與活性污泥法的區(qū)別為：生物膜法的抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)于活性污泥法；由于生物膜法不用或者少用曝氣裝置，因此動(dòng)力消耗通常小于活性污泥法，節(jié)能明顯；生物膜法中生物膜的培養(yǎng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但成熟的生物膜法系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。

1.3 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)主要是通過一定的化學(xué)反應(yīng)或者利用相關(guān)的傳質(zhì)作用來達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

1.3.1 混凝法

該方法是選擇適量配比的藥劑投放在污水中以捕集、絮凝、沉降等方式去除污水中的污染物?；炷叟c絮凝兩種過程，在污水處理中，前者系因投加電解質(zhì)，使膠粒電動(dòng)電勢(shì)降低或消除，以致膠體顆粒失去穩(wěn)定性，脫穩(wěn)膠粒相互聚結(jié)而產(chǎn)生；后者系由高分子物質(zhì)吸附搭橋，使膠體顆粒相互聚結(jié)而產(chǎn)生。在污水處理時(shí)，向廢水中加入混凝劑，消除或降低水中膠體顆粒間的相互排斥力，使水中膠體顆粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成較大顆?；蛐跄w，進(jìn)而從水中分離出來。

1.3.2 氧化還原法

該方法是選擇適量配比的還原劑或氧化劑投放到污水中，通過氧化和還原作用，將有機(jī)和無機(jī)污染物轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)或低毒性物質(zhì)。在廢水處理過程中，常用的氧化劑有空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉等，常見的還原劑有硫酸亞鐵、鐵屑等。常見的細(xì)分方法有芬頓氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法、電化學(xué)法等。其中的電化學(xué)法是指利用電極在廢水中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑、氣體或絮凝劑，使廢水中污染物去除的過程。按照作用原理可將其分為電解氧化、電氣浮、電絮凝等。該法選用特定的電極材料插入廢水中并通入一定的電流，廢水中有害物質(zhì)通過電解過程在陽、陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)廢水凈化。

上述技術(shù)在城市污水處理過程中的應(yīng)用均已比較成熟。

2 城市污水再生利用的優(yōu)化措施

2.1 多角度完善管控運(yùn)維體系

近年來，城市污水治理受到全社會(huì)的持續(xù)廣泛關(guān)注。城市污水的治理程度直接影響城市水資源的可持續(xù)性。政府相關(guān)部門在落實(shí)城市污水治理工作的過程中，需要以國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)基礎(chǔ)法律法規(guī)為依據(jù)，不斷對(duì)城市污水治理體制進(jìn)行完善和優(yōu)化。

在城市污水治理工作正式開展之前，相關(guān)單位需要組織安排專業(yè)技術(shù)人員團(tuán)隊(duì)對(duì)城市的實(shí)際用水環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，詳細(xì)梳理城市的整體用水情況，對(duì)存在的相關(guān)影響因素進(jìn)行準(zhǔn)確分析和研究。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)部門需要科學(xué)合理地確定城市污水治理的布局，明確治理規(guī)模與技術(shù)路線，對(duì)城市污水治理方案進(jìn)行可行性研究，制定可行的資金計(jì)劃與項(xiàng)目實(shí)施方案。

為進(jìn)一步優(yōu)化和提升城市污水再生利用的效果，相關(guān)部門在實(shí)際落實(shí)城市污水再生利用工作的過程中，要對(duì)城市污水排放收集系統(tǒng)進(jìn)行有效構(gòu)建和完善，采用分段實(shí)施的方法來落實(shí)城市污水治理工作，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化流程。為確保污水處理設(shè)施設(shè)備能夠持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，相關(guān)部門還需對(duì)設(shè)施運(yùn)維單位的維護(hù)和保養(yǎng)工作進(jìn)行定期督導(dǎo)，防止意外情況的出現(xiàn)導(dǎo)致設(shè)施停產(chǎn)。

此外，相關(guān)部門還需要對(duì)城市污水的再生利用過程制定嚴(yán)格有效的監(jiān)督管理體系，確保污水再生利用方案在落實(shí)環(huán)節(jié)中的科學(xué)性和安全性，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)制度體系進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化，以此促進(jìn)城市污水治理與再生利用工作的科學(xué)有效開展。

2.2 注重技術(shù)研發(fā)與人才培養(yǎng)

我國(guó)城市污水再生利用行業(yè)起步相對(duì)較晚，所采用的城市污水再生利用技術(shù)具有較大的提升和創(chuàng)新空間。當(dāng)前城市污水再生利用行業(yè)，仍需要在專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)與技術(shù)設(shè)備的研發(fā)方面進(jìn)行極大投入。基于此，相關(guān)部門在落實(shí)城市污水再生利用工作的過程中，一方面要加大對(duì)城市污水治理先進(jìn)工藝設(shè)備的引進(jìn)力度，結(jié)合城市污水處理的實(shí)際情況增加資源投入，為國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的工藝技術(shù)、設(shè)備提供實(shí)踐的空間，促使當(dāng)前的技術(shù)研發(fā)單位科研創(chuàng)新、實(shí)踐創(chuàng)新。以技術(shù)革新手段促進(jìn)城市污水處理與再生利用工作的效能提升，不斷優(yōu)化城市污水再生利用的社會(huì)效益。另一方面要加大對(duì)專業(yè)技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)力度，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域形成優(yōu)秀人才梯隊(duì)，為行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)單位儲(chǔ)備充足的人才。主管部門可以通過定期開展培訓(xùn)工作，鼓勵(lì)城市污水處理工作人員對(duì)相關(guān)的技術(shù)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，不斷提升專業(yè)素養(yǎng)、強(qiáng)化工作技能，并充分利用科學(xué)技術(shù)進(jìn)步帶來的數(shù)字化、自動(dòng)化辦公便捷條件，促進(jìn)人才綜合專業(yè)素質(zhì)的提升。相關(guān)部門可以加強(qiáng)城市污水處理與再生利用數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，促使各監(jiān)督管控環(huán)節(jié)形成數(shù)據(jù)共享機(jī)制，對(duì)城市涉水信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面有效的收集與分析，實(shí)現(xiàn)體系內(nèi)各職能單元的信息共享與溝通交流，促進(jìn)體系內(nèi)各方面事項(xiàng)獲得快速有效的解決。最終使城市污水處理與再生利用的效能獲得不斷提升。

2.3 加強(qiáng)宣貫引導(dǎo)、全面提升人們的認(rèn)知水平

在推進(jìn)城市污水再生利用的工作中，全社會(huì)應(yīng)持續(xù)提升對(duì)相關(guān)事項(xiàng)工作的認(rèn)知水平，理解污水再生利用工作的重要性，對(duì)污水再生利用工作的重要意義進(jìn)行深度宣貫。政府相關(guān)部門在監(jiān)督實(shí)施過程中應(yīng)充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，一方面要引導(dǎo)全社會(huì)科學(xué)合理地規(guī)劃水資源再生發(fā)展目標(biāo)，鼓勵(lì)加大相關(guān)新建基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金資源投入，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)既有設(shè)施的維護(hù)、升級(jí)。另一方面相關(guān)主管單位需要在通過監(jiān)督管理體系全面了解城市水資源情況的基礎(chǔ)上，建立科學(xué)完善的獎(jiǎng)懲機(jī)制，以保證水資源循環(huán)利用過程的安全性，促進(jìn)社會(huì)責(zé)任感的形成。

政府相關(guān)部門可以通過宣傳教育培訓(xùn)工作的開展，不斷提升城市污水治理工作人員在水資源保護(hù)方面的意識(shí)。針對(duì)城市污水治理設(shè)置專門的宣傳欄，以水資源保護(hù)為主題開展多元化的活動(dòng)，不斷深化污水處理工作人員對(duì)水資源保護(hù)的認(rèn)知，從而在城市污水處理的過程中能夠嚴(yán)格落實(shí)自己的責(zé)任和義務(wù)，確保城市污水處理的效果，提升城市污水再生利用的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

2.4 持續(xù)完善相關(guān)法律法規(guī)體系

在依法治國(guó)、建立現(xiàn)代法治社會(huì)的背景下，以立法形式對(duì)城市污水處理與再生利用工作進(jìn)行法律層面的約束、提供法律依據(jù)，將有助于相關(guān)工作主體厘清責(zé)權(quán)邊界、協(xié)調(diào)解決實(shí)操矛盾，促進(jìn)相關(guān)工作科學(xué)規(guī)范進(jìn)行。

現(xiàn)行法律法規(guī)體系的不斷完善，將對(duì)城市污水處理與再生利用各環(huán)節(jié)責(zé)任主體形成進(jìn)一步的行為約束。各責(zé)任主體在城市污水處理與再利用工作的過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律法規(guī)，不斷規(guī)范自身的行為，確保城市污水處理與再生利用工作滿足要求。以立法的形式來規(guī)范城市污水的處理與再生利用工作，可以使相關(guān)工作高效有序的開展，使城市污水治理的最終效果獲得不斷提升。

2.5 引導(dǎo)形成科學(xué)合理的市場(chǎng)化定價(jià)措施

城市再生水資源的市場(chǎng)化運(yùn)作，可以提高水資源的綜合利用率，有助于推進(jìn)水資源的可持續(xù)使用。在城市再生水資源市場(chǎng)化運(yùn)作的過程中，對(duì)城市再生水資源的市場(chǎng)價(jià)值進(jìn)行準(zhǔn)確定位，對(duì)城市再生水的價(jià)格進(jìn)行合理定價(jià)，將能最大限度的實(shí)現(xiàn)城市再生水資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。

具體而言，可以從以下幾個(gè)方面：一是優(yōu)化城市再生水的管理體系。積極推動(dòng)城市污水再生利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，完善城市污水處理收費(fèi)制度，構(gòu)建城市再生水價(jià)格形成體系，充分發(fā)揮市場(chǎng)對(duì)城市再生水資源的資源配置作用。二是優(yōu)化城市再生水的定價(jià)機(jī)制。為提升城市再生水資源的應(yīng)用效益，促進(jìn)城市再生水資源得到廣泛應(yīng)用，政府相關(guān)職能部門可以對(duì)再生水資源的定價(jià)機(jī)制進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，通過有效的行政手段適當(dāng)干預(yù)城市再生水的價(jià)格制定，以此來調(diào)動(dòng)用水單位和企業(yè)對(duì)于城市再生水源應(yīng)用的積極性，促進(jìn)城市再生水資源的價(jià)值再創(chuàng)造，推動(dòng)城市再生水資源產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

如國(guó)家發(fā)展改革委于2021年印發(fā)《關(guān)于“十四五”時(shí)期深化價(jià)格機(jī)制改革行動(dòng)方案的通知》，提出“十四五”時(shí)期水資源價(jià)格改革的總體安排。其中最突出的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)推進(jìn)，從原水、生產(chǎn)用水、生活用水、污水處理全鏈條考慮，統(tǒng)籌推進(jìn)水利工程水價(jià)、農(nóng)業(yè)水價(jià)、城鎮(zhèn)供水價(jià)格、污水處理費(fèi)一攬子改革，助力水資源保護(hù)、水污染防治和水生態(tài)修復(fù)。并提出要進(jìn)一步完善污水處理收費(fèi)機(jī)制，結(jié)合污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)提高情況，提高收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)并建立動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制。該宏觀頂層政策的發(fā)布，將對(duì)城市再生水資源的市場(chǎng)化運(yùn)作形成進(jìn)一步的保障。

3 城市污水再生利用的生態(tài)保護(hù)實(shí)踐

3.1 通過農(nóng)業(yè)用水實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中需要大量的水資源，農(nóng)業(yè)用水是城市污水再生利用的重要途徑。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)在開展的過程中，要根據(jù)農(nóng)作物的具體需求，開展科學(xué)合理的灌溉工作。農(nóng)業(yè)灌溉對(duì)水資源的需求量較大，但對(duì)水資源的質(zhì)量具有一定的要求。直接采用簡(jiǎn)單處理的污水進(jìn)行灌溉，雖然在短時(shí)期內(nèi)可能解決農(nóng)業(yè)用水問題并帶來一定程度的經(jīng)濟(jì)效益，但長(zhǎng)期必將導(dǎo)致土壤污染和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力下降或喪失，并將形成一種惡性生態(tài)循環(huán)，給農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)者帶來嚴(yán)重不良后果[2]。

促進(jìn)再生水回用于農(nóng)業(yè)灌溉，形成良性健康發(fā)展循環(huán)，需要從多層面進(jìn)行技術(shù)實(shí)踐研究，需要通過制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化灌溉技術(shù)、研究污染物的消解與遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律等措施，形成完善的再生水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)體系。我國(guó)的科研工作者在這方面早已有所研究。例如在具體實(shí)踐的過程中，專業(yè)的技術(shù)人員要對(duì)處理后的城市污水進(jìn)行再次檢測(cè)，確保城市污水處理之后所含的有毒物質(zhì)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，防止城市污水進(jìn)行回收再利用的過程中對(duì)農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)造成不利的影響，并延伸至消費(fèi)者。

3.2 通過工業(yè)用水實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)

工業(yè)生產(chǎn)既存在大量的水資源消耗，又同時(shí)是污水的主要形成來源之一。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)在國(guó)計(jì)民生中扮演著至關(guān)重要的角色。污水再生利用對(duì)于平衡工業(yè)用水來源、源頭上治理工業(yè)污水具有重要作用。在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，不同的生產(chǎn)階段對(duì)于用水的水質(zhì)有不同的需求。因此在實(shí)踐過程中，可以通過合理優(yōu)化再生水的生產(chǎn)方式來匹配不同工業(yè)生產(chǎn)階段的用水需求，實(shí)現(xiàn)水資源的原位重復(fù)利用，節(jié)約工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)成本與自然資源的消耗。此外，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)還可以利用大量的城市再生水源來對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行清洗，或者在鍋爐用水等輔助性生產(chǎn)過程中利用城市再生水源[3]。

在具體的污水再生利用過程中，仍需嚴(yán)格檢測(cè)回用水的污染物質(zhì)，以免城市再生水源當(dāng)中含有的有害物質(zhì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備造成不同程度的腐蝕，影響工業(yè)生產(chǎn)。回用水應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)過程中，不僅可以解決工業(yè)生產(chǎn)的用水問題，同時(shí)也節(jié)省了大量的水資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)有著非常積極的作用。

3.3 通過景觀環(huán)境用水實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)

景觀環(huán)境用水也是城市污水再生利用的一個(gè)主要途徑。近幾年隨著城市綠化面積的不斷增大，景觀環(huán)境在建設(shè)過程中對(duì)于水資源的需求量明顯增加，城市再生水源完全可以滿足景觀環(huán)境的用水需求。例如可以利用城市再生水源來灌溉城市綠化，或者利用城市再生水源補(bǔ)充人工湖泊用水。此外，有些城市基礎(chǔ)建設(shè)活動(dòng)對(duì)于水資源的需求量也比較大，且其水資源的質(zhì)量要求不高，如城市路面清掃用水，或者消防、防塵用水等，均可以使用再生水。在城市運(yùn)行中充分發(fā)揮再生水的價(jià)值，將有效實(shí)現(xiàn)城市污水資源的最大化利用，使城市污水再生利用的生態(tài)環(huán)境保護(hù)效益獲得進(jìn)一步提升。

4 結(jié)語

綜上所述，城市污水再生利用技術(shù)的有效應(yīng)用，不僅能夠節(jié)省大量的水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的最大化利用，而且對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著非常積極的促進(jìn)作用。因此，通過對(duì)污水處理與再生利用的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，優(yōu)化相關(guān)工藝技術(shù)、配置更加完善先進(jìn)的污水處理設(shè)備，發(fā)揮相關(guān)法律法規(guī)的約束作用，使城市污水治理與再生利用工作獲得持續(xù)推進(jìn)，將進(jìn)一步優(yōu)化城市再生水資源的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)城市水資源的可持續(xù)發(fā)展。