淺析城市生活污水處理現(xiàn)狀及展望

胡燕金

（廣州市從化區(qū)水務(wù)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站 廣東廣州 510900）

引言

伴隨全球氣候的加速變化，城市經(jīng)濟隨之逐漸發(fā)展，城市生活對于水源的需求量呈最大化提升，大部分城市正面臨著生活生產(chǎn)用水緊張與水源枯竭的嚴峻局勢。水資源的主要特點為可再生與可回收，利用污水的處理設(shè)備對城市生活污水進行加工處理，達到一定排放標準后進入城市水資源的循環(huán)體系中，以此補充城市水源的消耗，調(diào)控城市生活的水資源[1]。城市生活污水處理需從城市生活污水結(jié)構(gòu)性質(zhì)以及治理現(xiàn)狀方面入手，分析污水處理存在問題，采用新型技術(shù)，提高處理效果與水平，為提高城市生活質(zhì)量與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供保障。

1 城市生活污水

1.1 城市生活污水的概述

城市生活污水泛指生活中使用后排出的污水，主要來源為家庭產(chǎn)生的糞便污水和各類洗滌廢水，各類商業(yè)活動產(chǎn)生的廢污水及少量工業(yè)廢污水。生活污水中蘊含的污染物明顯比工業(yè)污水的低，但不同家庭排出來的生活污水污染物成分也不盡相同。目前城市生活污水的主要處理難點在于污水的污染狀況差異、評估困難與污水治理技術(shù)容易遭受自然環(huán)境所影響。

1.2 城市生活污水的組成及特點

1.2.1 城市生活污水組成成分

城市生活污水的主要成分是有機物、無機鹽類和病原體。城市生活污水含大量有機物，如纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、油脂、含糖物等；無機鹽類包含硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽、氯化物以及鈣、鎂、鈉、鉀等；城市生活污水中常含細菌、病毒及寄生蟲卵等病原體。

1.2.2 城市生活污水的特點

城市生活污水90%以上是水，其余為固體物質(zhì)。城市生活污水普遍含懸浮物、病原體、有機污染物、無機污染物和植物營養(yǎng)素（氮、磷）五類污染物。污染物以生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（COD）、懸浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）、重金屬等化學指標表示。

城市生活污水的感觀不好，顏色黑、氣味臭，水質(zhì)因城市所在地域及經(jīng)濟發(fā)展程度的不同而存在差異。沿海發(fā)達城市和南方城市用水量較大，污水濃度較低，如廣州市中心城區(qū)COD 221.4mg/L，NH3-N 22.8mg/L（2021 年）；北方城市特別是西部地區(qū)用水量較少，相對濃度較高，如甘肅省河西地區(qū)COD 410.9mg/L，NH3-N 39.8mg/L[10]；工業(yè)比重大的城市，因工業(yè)廢水污染物濃度較高，城市污水濃度相對較高；排水體制對城市污水濃度變化影響較大，雨污分流率程度較高的城市，濃度受天氣變化影響不大，全部或部分截流式合流制排水體制的城市，其污水濃度受天氣及截留倍數(shù)、截留水量等影響變化大[9]。

城市生活污水直排自然水體，會使自然水體富營養(yǎng)化，甚至對自然水體產(chǎn)生氮磷污染，造成藍藻暴發(fā)等現(xiàn)象。而且，城市生活污水存在一定的毒性，若未經(jīng)嚴格處理直接進入水源地，很可能會引發(fā)飲用水中毒事件，嚴重影響人們的生命安全[3]。

2 城市生活污水的治理現(xiàn)狀

2.1 市場化管理制度有待完善

雖各大城市對城市生活污水處理的重視程度有所提高，但許多污水處理項目未實現(xiàn)市場化，仍由政府部門負責管理。在污水處理項目建設(shè)過程中，因政府管理方法比較落后，使政府部門經(jīng)常面對需增加投資、資金超標嚴重等問題。有些城市積極運用PPP 模式開展污水處理項目，但尚未獲得理想的成效，且與此模式對應(yīng)的制度仍有待完善。

對于一個企業(yè)而言，學習能力是指企業(yè)處理知識的一系列能力集合，即創(chuàng)建、獲取、轉(zhuǎn)化、整合、運用知識的能力，具有較高學習能力的企業(yè)能夠通過其特殊的組織特性和管理特性而顯著影響其學習過程，進而以更有效的方式提高學習效率，增加企業(yè)知識并改變企業(yè)行為。越來越多的企業(yè)意識到應(yīng)對外部環(huán)境快速變化必須不斷對自身進行調(diào)整和創(chuàng)新，學習能力是企業(yè)獲取持續(xù)競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵能力之一。一些學者研究發(fā)現(xiàn)，學習型組織由于具有較強學習能力支持產(chǎn)生新知識解決問題而明顯具有較好的財務(wù)績效。

2.2 管理系統(tǒng)比較落后

污水處理廠常用以PLC 技術(shù)為支撐的自控化管理系統(tǒng)進行污水廠管理。這種管理方法具有單一性和重復(fù)性的特點，而且管理面相對狹窄，無法確保處理后的生活污水水質(zhì)符合新標準。因此，部分污水處理廠的管理方法仍比較粗放化，不具備先進管理技術(shù)與管理觀念，導(dǎo)致污水處理成本偏高。在歐美等發(fā)達國家，大部分污水處理廠已使用智能化污水處理管理與控制系統(tǒng)。這種管理控制系統(tǒng)中的功能較多，可實現(xiàn)污水處理廠自動閉環(huán)管理。因此，我國生活污水處理廠應(yīng)向發(fā)達國家學習先進的管理經(jīng)驗，以此改進優(yōu)化現(xiàn)有管理系統(tǒng)。

2.3 污染負荷的控制問題

隨著國民生活質(zhì)量逐漸提升，人們的生活方法隨之發(fā)生變化，隨之而變的還有日漸豐富的生活物質(zhì)，在不變的用水習慣之下，城市生活污水的污染物也就變得復(fù)雜了。城市生活污水的污染物種類的復(fù)雜和污染負荷超設(shè)計能力等問題使污水處理面臨新型挑戰(zhàn)。如南方城市某污水處理廠近年的進廠水氨氮偏高，甚至持續(xù)超設(shè)計負荷，污水廠要保證出水氨氮達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A 標準的情況下，氨氮的去除控制問題成為該廠的一大難題。另外，污染負荷還隨季節(jié)、氣候和溫度的變化而變化，加上長期運行的污水收集系統(tǒng)存在外水入滲等問題，使現(xiàn)有的城市生活污水處理技術(shù)難以滿足對變化多端的污染負荷的控制要求，污水處理效果未能達到新時代要求。

2.4 污水治理受外界影響因素的干擾

就當前我國部分城市生活污水的處理方法來看，大都沿用老一輩的經(jīng)驗和總結(jié)，但不同的城市具有不一樣的環(huán)境因素，這對城市生活污水的處理效果有一定的影響。同時，每個區(qū)域都具備獨有的風俗習慣、經(jīng)濟發(fā)展、區(qū)域文化等，這些都會在某種層次上，直接加大城市生活污水處理難度。所以，用同樣的處理技術(shù)處理不同地區(qū)的城市生活污水，其效果不一定能達到要求，外界環(huán)境因素一定程度影響污水處理效果[3]。

2.5 污染物排放指標未達到當前環(huán)保要求

城市生活污水處理廠建設(shè)初期往往根據(jù)當時相關(guān)環(huán)保政策及城市規(guī)劃進行設(shè)計及建設(shè)。隨著時代的變遷，特別是越來越重視生態(tài)環(huán)境的今天，部分城市生活污水處理廠出水污染物濃度指標已不能達到環(huán)保要求?；蛞虺鞘械陌l(fā)展變化，人口聚集以及工業(yè)的發(fā)展，處理廠處理規(guī)模尚能滿足當前需求，但部分污染物指標因進水濃度超設(shè)計值或處理工藝的局限性導(dǎo)致出水不達標。使污水廠出水達到環(huán)保要求的最行之有效的措施是對污水廠進行提標改造。

3 城市生活污水的處理方法

3.1 膜處理技術(shù)

膜處理技術(shù)屬于一種簡單易操作的新型城市生活污水處理方法，其主要原理是針對污水中的有害物質(zhì)建立相應(yīng)膜，隔離有害物質(zhì)和污水，從而發(fā)揮水質(zhì)凈化作用。膜處理技術(shù)的重點在于相應(yīng)膜的建立，其建立最好可以按照生活污水中的污染物質(zhì)實施針對性設(shè)置，特別是嚴格管控膜的細度，能實現(xiàn)全面分離生活污水中的顆粒物、膠體和其他類污染物質(zhì)等。但目前膜處理技術(shù)仍有無法處理的問題，即膜污染問題。對于控制膜污染問題，可以使用膜構(gòu)件的定期清理、預(yù)先處理方法等改善濾液的成分與合理優(yōu)化工藝條件與環(huán)境等。如選擇混凝土技術(shù)將濾液中小型塊狀物進行清理，轉(zhuǎn)變曝氣與雙向攪動的控制方法，都可以減少膜污染。但上述方法會消耗大量能量，在全面推行節(jié)能降耗的今天，膜處理技術(shù)的推廣遇到瓶頸，節(jié)能降耗的污水處理方法才是未來的發(fā)展方向。

3.2 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)作為另外一種處理生活污水的好氧生物技術(shù)，其主要通過生物流化床、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池等設(shè)施處理生活污水。生物膜法需要足夠的氧氣，以促進真菌、厭氧菌、好氧菌等微生物組成高密集度生態(tài)系統(tǒng)。生物膜法還需在處理生活污水的建筑中進行微生物集中生長載體的設(shè)置，又稱填料。在足夠氧氣的基礎(chǔ)下微生物在填料的表層匯集，形成生物膜。這時利用微生物妥善處理污水中的有機物，改善污水水質(zhì)的同時，還能增加生物膜厚度。生物膜并非是始終存在，而是會慢慢脫落，然后在填料的表層產(chǎn)生一層新的生物膜，通過循環(huán)換膜方法來處理生活污水。鑒于生物膜法的優(yōu)點，研究者對生物膜法有關(guān)工藝和設(shè)施不斷的優(yōu)化升級。與傳統(tǒng)生物濾池比較，全新生物膜的處理方法可以免受溫度影響，且填料的質(zhì)量明顯更輕便，設(shè)備處理能力更強，產(chǎn)泥量更少，操作管理更容易。但此類方法仍有諸多問題存在，如填料消耗量大，成本投入大，處理過程中易出現(xiàn)大片生物膜片脫落，細小生物膜碎片也會殘留水中，使水質(zhì)渾濁，出水不達標。

3.3 強化一級處理

因存在成本消耗少、投資需求不高、能及時控制污染負荷、簡單易易操作、處理結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等明顯優(yōu)點，強化一級處理技術(shù)成為城市生活污水處理發(fā)展速度最快的新技術(shù)，且在很多小型城市中大面積推廣使用。這項技術(shù)可以分為兩部分，一是一級處理工藝，而是生物強化一級處理工藝。在此過程中，CEPT 處理效果比較明顯。雖優(yōu)點較多，但這項技術(shù)目前仍面臨著很大的考驗。強化一級處理技術(shù)處理成本較高；使用絮凝劑還會出現(xiàn)的諸多問題，而且絮凝劑含量高的污泥易造成二次污染[4]。

4 城市生活污水的處理工藝

4.1 SBR法

4.2 A2/O工藝

A2/O 工藝具體可以分成好氧段、缺氧段、厭氧段三個階段。第一個階段，在厭氧段中，回流污泥和原污水共同混合發(fā)生生化反應(yīng)，通過微生物釋放磷，部分有機物的氨化流程；第二個階段，脫氮流程可以在缺氧段開展；第三個階段，污水在好氧段后開展BOD 處理和磷吸附。A2/O 工藝采用好氧、厭氧交替操作方法，一定程度上限制了絲狀菌的繁殖，從而制約活性污泥作用與特性。A2/O 工藝無需投藥，僅需對兩端污水輕微的攪拌即可，運行成本不高，且其污泥具有較高的磷含量，經(jīng)過堆肥處理后可以作為高效肥料。

4.3 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池，又叫顆粒狀生物填料濾池，由布水和布氣系統(tǒng)、池體及其他設(shè)備構(gòu)成。污水從濾池的上方進入，與濾料接觸后，在接觸層形成一層生物活性薄膜。空氣從濾料處流入，逐漸填滿濾料的縫隙，與由上而下的生活污水充分接觸，氧氣在二者之間進行轉(zhuǎn)換，使生物膜表層微生物攝取充足溶解氧，從而使有機物進行降解。曝氣生物濾池通常不設(shè)立二沉池，無需投入大量建設(shè)成本，且具有較高的供氧效果，抗負荷沖擊能力很強。但對進水SS 和進水濃度的要求很高，曝氣生物濾池容易結(jié)團，污泥穩(wěn)定性較差[5]。

4.4 傳統(tǒng)活性污泥法

傳統(tǒng)活性污泥法是指利用活性污泥的微生物去除生活污水中的有機物和有害物質(zhì)。處理流程如下：首先，污水與回流活性污泥共同流入曝氣池均勻混合，進行生化反應(yīng)，完成反應(yīng)后泥水混合物進入二沉池進行分離。通過這些工序后，完成分離的活性污泥通過回流體系在回流至曝氣池，進行下一輪泥水混合及生化反應(yīng)。有機污染物前后經(jīng)過兩個過程，即吸附與代謝，最后才被成功降解，在此過程中，活性污泥可以成功循環(huán)生長一周期。因此，傳統(tǒng)活性污泥法有利于凈化生活污水，且適用于處理高濃度生活污水[6]。

5 發(fā)展展望

5.1 污水處理廠朝多元化管理模式發(fā)展

相關(guān)人員的研究表明，今后城市生活污水處理廠的管理方法會日益完善化。對于污水處理廠的管理系統(tǒng)，托管運行模式、供排于一體、特許經(jīng)營等管理模式已被應(yīng)用。污水處理廠的集資模式也在朝多元化方向發(fā)展，除了政府支持，還有居民集資，企業(yè)投資等。

5.2 污水處理廠朝大規(guī)模與數(shù)量化增加

因城市居民人口逐漸增多，人們生活質(zhì)量隨之上升，對于水資源的要求也不斷提高，城市生活污水的處理深受社會各界的關(guān)注和重視。為了解決日漸增多的城市生活污水，城市污水處理廠的數(shù)量和規(guī)模方面也會隨之發(fā)生變化，城市生活污水處理廠朝著大規(guī)?；较虬l(fā)展，推動污水處理水平的進一步提升[7]。

5.3 污水處理技術(shù)朝更新?lián)Q代方向進步

為了滿足城市生活污水的處理要求，污水處理技術(shù)工作者在實踐過程中不斷創(chuàng)新技術(shù)或設(shè)備來實現(xiàn)對污水廠的提標改造，如針對采用A/O 工藝的城市生活污水處理廠的出水氨氮、總氮難以達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A 標準，在二沉池后增加反硝化深床濾池，降低污水廠尾水總氮、氨氮污染物濃度。同時也引進適用于我國的國外新技術(shù)或新設(shè)備，如針對氮、磷濃度較高的生活污水處理廠采用改良UCT 工藝，以達到較好的脫氮除磷效果。生活污水處理技術(shù)不斷更新?lián)Q代，污水處理水平逐漸提高，城市居民生活用水質(zhì)量得到改善。

5.4 城市生活污水的處理需具備持續(xù)發(fā)展能力

目前，延時曝氣技術(shù)在我國城市生活污水處理廠廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)與國際上主流的生活污水處理技術(shù)差據(jù)較大。雖然我國水資源豐富，但這種低能高耗的污水治理系統(tǒng)，不利于國家的可持續(xù)發(fā)展。發(fā)達國家將再生水利用和回收氮磷作為生活污水處理重點研究方向，而我國在這兩方面仍未取得實際進展。南方某城市從節(jié)水角度大力推行再生水利用工作，推行污水處理廠五公里范圍內(nèi)的工業(yè)園區(qū)、高耗水工業(yè)企業(yè)和服務(wù)業(yè)、居民小區(qū)、高速路服務(wù)區(qū)等用水單位使用污水處理廠的再生水，但試點單位能直接取用的僅限于綠化、地面灑水及景觀環(huán)境用水，作為冷卻用水等工業(yè)用水仍需再凈化。因此，我國生活污水治理技術(shù)在可回收利用、低能耗、低排放方向的發(fā)展空間仍很大。

5.5 加強環(huán)保型污水處理廠建設(shè)

污水處理廠可化害為利、清除污染物，是為人民造福的產(chǎn)品，污水處理廠的建設(shè)必須滿足環(huán)境污染的處理目標。在當前人們高度關(guān)注節(jié)能環(huán)保理念和全面的環(huán)保意識情況下，污水處理廠本身的污染也理應(yīng)獲得重視。隨著城市污水處理廠建設(shè)數(shù)量增多，規(guī)模變大，我們應(yīng)結(jié)合實際情況，盡可能實現(xiàn)高效低耗處理技術(shù)的開發(fā)，在財力、物力缺乏的基礎(chǔ)下，也要對水污染問題實現(xiàn)有效處理。

5.6 完善相關(guān)環(huán)保法規(guī)

與世界發(fā)達國家相比，我國城市污水治理起步晚，力度明顯不足。即便近幾年全國各地都在強化建設(shè)城市生活污水的治理工程，但因資金投入不足，部分地方政府對于污水治理行動的積極性不高。在開展污水治理工作時，大多數(shù)人會從自身經(jīng)濟短期的發(fā)展收益方面思考而不嚴格執(zhí)行相關(guān)環(huán)保法規(guī)。此外，我國城市生活污水治理的相關(guān)法規(guī)也缺乏完善，相應(yīng)的生活污水及工業(yè)廢水的監(jiān)管系統(tǒng)有待完善，有些城市生活污水的處理成本征用困難，這些一定程度影響了城市生活污水的治理效果。從我國目前發(fā)展來看，及有關(guān)部門已致力于優(yōu)化環(huán)保和城市生活污水治理法規(guī)，將各地方、各部門工作積極性調(diào)動起來，共同加強水污染監(jiān)管力度[8]。

結(jié)語

隨著城市經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，化工行業(yè)、新型服務(wù)業(yè)等的發(fā)展使水源遭受較為嚴重的污染，生活污水污染物含量和種類復(fù)雜化，水環(huán)境污染問題越來越明顯，生活污水治理和高效的處理技術(shù)問題迫在眉睫。所以，為了更好的處理城市生活污水，我們需不斷創(chuàng)新處理技術(shù)，引進先進技術(shù)，優(yōu)化管理方法，加大污水廠及收集系統(tǒng)的建設(shè)管理投入，從而改善水生態(tài)環(huán)境，改善人們生活環(huán)境，促進城市的可持續(xù)發(fā)展。