浅谈国内外城市污水处理工艺现状

1、浅谈国内外城市污水处理工艺现状1132510105 王梦迪城市污水处理对于改善水环境，提高居民生活质量，促进城市全面协调和可持续发展具有重要作用。面对日益短缺的淡水资源，污水是一种潜在的水资源。随着城市化进程的加快和经济建设的飞速发展，城市污水排放量也迅速增加，大量未经处理的污水任意排放，如果不能得到妥善处理，将给城市及水环境造成严重污染，影响人居环境质量和城市的可持续发展。一、国内外水资源现状随着人口的不断增加，经济的不断发展，人类不但消耗大量的水资源，同时也对植被造成了巨大的破坏，除此之外，还有向环境排入的大量污染物，造成水资源环境明显恶化，使全球可利用的淡水日益减少，供需矛盾突出。我国是

2、一个水资源短缺，水灾频繁的国家，水资源总量居世界第六位，人均占有量约为世界人均水量的四分之一，是世界上13个贫水国家之一，每年有大量工农业废水和生活污水未经处理就排入水域，导致大面积水域遭到污染。同样的，世界上其他国家也或多或少的受到水污染的困扰。为此，各国政府对于污水处理的工作极为重视，从各方面支持水处理行业的发展。二、国内外污水处理概况简述在各国认识到污水处理的重要性之后，纷纷开始支持鼓励水处理行业的发展，国内外对污水处理都制定了相关的政策和法理法规。伦敦早在1884年就制定并颁布了公共健康法，1852年制定了城市税法，1876年颁布了河流污染防治法。美国于1948年颁布了水污染控制法。日

3、本1896年制定并颁布了河流法，1970年颁布水质污染防治法。英国1961年通过了河流污染控制法。1984年我国公布了中华人民共和国水污染防治法，后又为控制城市水污染，促进城市污水处理设施建设及相关产业的发展，根据中华人民共和国城市规划法和国务院关于环境保护若干问题的决定制订了城市污水处理及污染防治技术政策。政策指出：城市污水处理设施建设，应依据城市总体规划和水环境规划、水资源综合利用规划以及城市排水专业规划的要求；做到规划先行，合理确定污水处理设施的布局和设计规模，并优先安排城市污水收集系统的建设。城市污水处理应考虑与污水资源化目标相结合，积极发展污水再生利用和污泥综合利用技术。鼓励城市污水

4、处理的科学技术进步，积极开发利用新工艺，新材料和新设备。2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%，设城市的污水处理率不低于60%，重点城市的污染处理率不低于70%。全国设城市和建制镇均应规划建设城市污水集中处理设施，达到排放的工业废水应纳入城市污水收集系统并与生活污水合并处理。对排入城市污水收集系统的工业废水应严格控制重金属，有毒有害物质，并在厂内进行预处理，使其达到国家和行业规定的排放标准。对不能纳入城市污水收集系统的居民区，旅游风景点，度假村，疗养院，机场铁路汽车站经济开发小区等分散的人群聚居地排放的污水和独立工矿区的工业废水，应进行就地处理达标排放。设市城市和重点流域及

5、水资源保护区的建制镇。必须建设二级污水处理设施，可分期分批实施，采纳水体为封闭或半封闭水体时，为防治富营养化、城市污水处理设施建设；应采用成熟可靠的技术。根据污水处理设施的建设规模和对污染物排放控制的特殊要求，可积极稳妥的选用污水处理新技术。城市污水处理设施出水应到国家或地方规定的水污染物排放控制的要求。对城市污水处理设施出水水质有特殊要求的，须进行深度处理。除此之外，还有中华人民共和国国务院令第284号等相关政策和法律法规。国内外采用的污水处理技术一般有以下几种：不溶态污染物的分离技术：1、重力沉降：沉砂池（平流、竖流、旋流、曝气）、沉淀池（平流、竖流、辐流、斜流）；2、混凝澄清；3、浮力浮

6、上法：隔油、气浮；4、其他：阻力截留、离心力分离法、磁力分离法。污染物的生物化学转化技术：1、活性污泥法：SBR、AO、AAO、氧化沟等；2、生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等；3、厌氧生物处理法：厌氧消化、水解酸化池、UASB等；4、自然条件下的生物处理法：稳定塘、生态系统塘、土地处理法。溶解态污染物的物理化学分离技术：1、吸附法；2、离子交换法；3、膜分离法：扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤；4、其他分离方法：吹脱和气提、萃取、蒸发、结晶、冷冻。常见污水处理方法：物理法：物理或机械的分离过程。过滤，沉淀，离心分离，上浮等；化学法：加入化学物质与污水中有害物质发生化学反

7、应的转化过程。中和，氧化，还原，分解，混凝，化学沉淀等；物理化学法：物理化学的分离过程。气提，吹脱，吸附，萃取，离子交换，电解电渗析，反渗透等；生物法：微生物在污水中对有机物进行氧化，分解的新陈代谢过程。活性污泥，生物滤池，生物转盘，氧化塘，厌气消化等。现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD，COD物质），去除率可达90%以上，

8、使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。发展中国家和发达国家污水处理技术发展程度不尽相同，一般发展中国家都采用先建设一级处理以后再逐步完善二级处理的策略。但以自然沉淀为主体的一级处理污染物去除率较低，悬浮固体去除率一般为40%60%，BOD5去除率仅为20%30%，COD去除率为50%左右，仅采用一级处理难以有效地控制水环境污染，因此需要改进和进一步强化处理。化学强化一级处理是在以及处理的基础上投加絮凝剂强化去除污染物的方法，工艺流程简单，易

9、于操作管理。由于城市污水水量大，需要投入大量絮凝剂，因而其处理效果和运行成本的关键在于所投加的絮凝剂。无机絮凝剂中尤以硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、聚合硫酸铁以及石灰等应用较为广泛。有机絮凝剂具有用量少、效能高的特点在城市污水处理中常用的有合成高分子絮凝剂聚丙烯酰胺、天然高分子改性絮凝剂壳聚糖、木质素等。由于有机高分子絮凝剂价格高，因而常与无极絮凝剂复配实用，既降低了药剂投加量和运行成本，又提高了絮凝效果。化学强化一级处理技术对SS、CODCr、和BOD5有较好的处理效果，且系统占地面积和基建投资也小于活性污泥法，采用高效絮凝剂，具有投资低廉、运行费用低、易于管理、处理过程稳定可靠等优点。但化

10、学强化一级处理技术对污水中氨氮去除率小于20%，出水氨氮指标达不到排放要求。另外，污泥体积增大，使污泥的处理处置难度加大，因而在采用化学强化一级处理城市污水时，必须同时考虑药剂费用和污泥的处理处置费用。生物絮凝吸附强化一级处理技术主要是利用沉淀池污泥活化后进行回流，再利用火星污泥中微生物絮凝吸附作用快速去除污染物的方法。各项污染物的去除率有明显的提高。生物絮凝吸附强化一级处理不必投加化学药剂，因而污泥产量较物化法少，但比二级生物处理产污泥量多。流程简单，运行费用较低，对有机物去除率较高，但对氨氮和磷几乎没有去除效果。总体上生物絮凝吸附强化一级处理出水达不到排放要求，可做预处理减轻二级处理符合或

11、扩大二级处理能力。除上述方法外，还可以将上述两种形式结合起来强化一级处理，则对各项污染指标均有较强的去除能力，同时结合两者优势，降低成本，提高处理成效。随着工农业生产的迅速发展以及城市化进程的加快，含有高浓度氮磷物质的生活污水，工业废水和农田地表水汇入湖泊等水域，造成水体中藻类等植物大量繁殖，导致水体富营养化，因此需要对污水进行脱氮除磷处理。常用的处理方法有物理法，化学法和生物法。其中生物法是应用最为广泛的处理方法。生物脱氮是在好样环境中，硝化细菌将污水中有机胺转化成氨氮，经过好氧硝化细菌的硝化作用转化为硝态氮或亚硝态氮；在缺氧环境中，利用反硝化细菌将硝态氮或亚硝态氮转化为氮气，达到脱氮的目的

12、。生物除磷在厌氧、好氧交替的环境中进行。在厌氧阶段，聚磷菌吸收污水中极易降解的有机物，同时将体内存储的聚磷酸盐释放出来，以获得能量。在好氧环境，聚磷菌将体内存储的有机物氧化分解，同时超量摄取污水中的聚磷酸盐，通过排除污泥达到除磷的目的。经过几十年的发展，生物脱氮除磷工艺日趋完善。目前，以传统的生物脱氮除磷理论为基础的A2O及其改良工艺成为主流。传统污水深度处理技术主要包括混凝、气浮、过滤小毒技术以及几种技术的组合工艺。直接过滤消毒处理技术不仅可截留水中的悬浮物，而且通过滤层还可把水中的有机物、细菌乃至病毒随着悬浮物的降低而大量去除。混凝沉淀和混凝过滤消毒处理技术可以降低污水的色度和浊度，去除多

13、种高分子物质、有机物和某些重金属毒物，且除磷效果显著。这两种技术因其设备简单、处理效果好等优点，所以得到广泛应用。气浮过滤消毒也是一种传统污水回用处理技术，可有效去除污水中的悬浮物和部分有机物，而且在气浮前一般先进行混凝处理，以使水质进一步提高。物理化学法主要是利用射线和臭氧消毒及活性炭吸附等技术处理城市二级出水，与传统污水深度处理技术相比，具有占地面积小、出水水质好等优点。韩国和意大利污水处理厂用UV紫外线消毒系统进行深度处理后直接用于农业灌溉，取得了一定的成绩。生物法处理城市二级出水技术主要包括自然处理技术和生物膜处理技术。生物膜中的生物过滤技术能有效去除二沉池出水中的大多数有机物、氮、磷

14、，并减少后续消毒费用，因而在回用领域的应用越来越广泛。膜分离法是利用一种半透膜把溶液隔开，使溶液中的某些溶质或水渗透出来，从而达到分离溶质的目的。随着制造成本的见地，膜处理技术用于高效、节能和工艺简单等优点，已经被广泛地应用于污水深度处理领域。现在应用较多的膜处理技术有微滤、超滤、反渗透和近年来新兴的膜生物反应器技术。三、国内外污水再生利用城市污水回用的历史已有近百年，目前正处于全面普及的开始阶段。从城市污水回用的技术研究成果和工程应用状况来看，将城市污水处理后再利用，无论在技术上，还是在经济上都是可行的。目前再生水的利用方式主要有农业、工业、环境娱乐、补充水源及地下水和市政杂用等。目前，我国

15、再生水的用途有以下方面：城市、工业、农业、环境娱乐和补充水源水等。根据具体的使用目的和水质要求不同，水源、污水再生利用的设施和技术也随之不同。再生水用于城市杂用的具体用途有：绿化用水、冲洗车辆用水、浇洒道路用水、厕所冲洗水、建筑施工和消防用水。再生水用于农业可以采用直接灌溉和排至灌溉渠或自然水体进行间接回用两种方式。国外再生水利用的经验告诉我们，用于农业的再生水量通常都占较大的比重。再生水用于工业包含两方面：工业利用再生的城市污水和工业废水的内部循环。再生水可用于量大面广的冷却水、洗涤冲洗用水及其它工艺低质用水。环境娱乐性用水主要为形成娱乐性或观赏性湖泊等。娱乐用水又可以分为主要接触和次要接触

16、两大类。污水再生利用的其它方式还包括地下水回灌和饮用型回用。我国污水经二级处理后出水做生活杂用水，一般采用以下工艺：流程一：二级出水消毒回用（绿化、冲厕所）流程二：二级出水过滤消毒回用（空调冷却水等）流程三：二级出水混凝沉淀砂滤消毒回用(洗车、消防、空调冷却等)流程四：二级出水混凝沉淀砂滤活性炭吸附消毒回用（生活给水）美国主要用于农业灌溉、工业冷却和市政景观；日本再生水中41%被用于工业用水，32%被用于环境用水，8%用于农业灌溉。日本是工业国，主要用于工业，近几年增加了环境用水，它用于农灌的比例远小于美国。以色列42%的再生水直接回用于灌溉，30%回灌地下和排入河道供间接回用，其余的用于工业

17、和城市杂用。回灌地下的再抽出至管网系统，输送到南部地区，最南部地区甚至将它作为饮用水源。其它部分国家的再生水利用实例见表三，此外阿根廷、巴西、智利、秘鲁、科威特、塞浦路斯、突尼斯等国都开始利用再生水，用于农业灌溉的比例最大。再生水的价值，体现在：第一，再生水是一种替代资源；第二，这种替代资源具有战略发展意义，具有足够的战略发展优势和战略发展潜力。根据不同的用水水质要求，经过不同程度处理后的城市污水可以被再利用，并灵活地用到不同方面，满足多种品质的水资源需求。这三个国家的再生水利用实践实际上分别代表了三类再生水价值实现方式。再生水具有足够的战略发展优势。与同样作为新型水源的远距离（或者外流域）调

18、水、海（咸）水淡化和雨水资源收集利用相比，再生水在资源可靠性、技术进步潜力、生态环境影响、工程效率等方面都具有或多或少的优势。因此，从长远的战略角度看，城市污水再生利用应该成为城市新型供水水源的重要方面。应该保有一定份额的再生水作为竞争性的备用水源，以便提高供水效率，防止垄断现象出现，实现资源的有效配置。再生水具有足够的战略发展潜力，并且潜力值是一个随时空变化的值。随着地区和城市的不同，经济发展水平、水资源压力、技术水平、再生水可能的最终用途都不相同，因此再生水作为水源水的供水潜力存在差异，经济的再生水占用水量的比例会发生变化。一般说来，在市政用水方面，大约有10%的城市污水能被再生利用；如果

19、能有配套的适当的城市水价体系加以约束水资源利用，那么这个比例还可以上升到30%左右。当然，如果考虑农业灌溉用水的话，几乎100%的污水被再生利用也有不少实例。那么，如何看待以上这样一些比例关系呢？一方面，对大多数水资源压力极大的中国城市来说，各种可能的供水水源备选项都应当得到认真的审视。而在越来越多元化的水资源开发利用格局当中，如果能达到30%的比例，显然是一个非常可观的数值了。另一方面，比例值停留在10%左右，主要原因是人们对安全可靠地运行深度处理工艺（三级处理）的污水处理厂的信心还远远不足，从而使得当前再生水的出路通常都是一些低端的用水项目，例如绿地浇洒等。对于再生水的一些高端应用领域，比

20、如非直接饮用目的的地表水和地下水补充，很多国家和地区仍持观望态度，迄今为止的成功实例还不多见。然而随着技术进步，逐步提高经济可靠的再生水量在整个供水体系中所占的份额，前景是乐观的。四、国内外的水污染控制措施科学经济的进行污染的控制，保证水环境的可持续利用，已成为世界各国特别是发展中国家最紧迫的任务之一。按水污染控制的工作程序，污水处理的实际程度，水污染控制可概括为系统整合，全过程的“三级控制”模式。第一级，污染源头的控制；第二级污水集中处理；第三级，尾水最终处理。“三级控制”是一个从污染发生源头到污染最终消除的完整的水污染控制链。对于工业水污染：优化结构合理布局，清洁生产，就地处理管理措施；对

21、于生活水污染：合理规划，公众教育；对于面源污染：发展节水农业，减少土壤侵蚀，合理利用农药，截流农业污水，畜禽粪便处理，乡镇企业废水及村镇生活污水处理，充分收集利用雨水，减少城市硬质地面，增加城市绿化用地，降低工业污染，建设城镇排水系统，加强管理。根据现有的法律法规以及技术条件，水污染控制的发展策略有以下几点：加强全民的环保教育：加大环保宣传力度，坚持实施节流优先，治污为本，多渠道开发水资源的可持续发展战略。加强工作废水源头治理：按照节能、降耗、减污和提高生产效率原则，全面推行废水排放量最小化清洁生产。五、各国具体现状分析1、美国在清水法的制约和推动下，十年来美国付出了314亿美元的代价，新建、

22、扩建和改建了一大批城市污水处理厂，使水质污染问题有了明显的改善。1980年美国人口统计数为二亿二千三百八十万人，平均每天进入城市污水处理厂的污水量是97117000吨（普及率达70%），其中生活污水占83.1%，工业污水占16.9%。美国环保局曾计划到1977年实现二级处理达100%的普及率，但实际只完成了60%，目前美国已拥有不同规模的城市污水处理厂二万三千多座，其中一级处理约占14%，二级处理厂约占81%，三级处理厂约占5%。美国城市污水处理厂以中型为主，日处理能力介于4000190000吨之间，规模小于4000吨每天的厂数约占城市污水处理厂总数的79%，处理能力只占8.4%；规模大于19

23、0000吨每天的厂数占城市污水处理厂总数的0.6%，但处理能力却占38.8%。根据美国的地理条件（土地、面积和气候条件），对于一万人以下的小城镇多采用氧化塘进行污水处理。1957年美国有氧化塘430处，占全国二级污水处理厂的10%。1971年有3500处，1976年增加到4000处，1978年则达到5000处。小城镇的生活污水在美国采用氧化沟进行处理也比较普遍，今年为了提高氧化沟的工作能力，在氧化沟的构造形式上和充氧设备上都做了一些改进，从而扩大了氧化沟的适用范围，提高了氧化沟的处理能力。2、英国英国的水环境自产业革命以来便开始受到工业和城市发展的影响。伦敦地区从19世纪中叶起就逐渐修建下水道

24、和污水处理厂，到1979年全国已拥有城市污水处理厂七千八百多座。英国每天排入泰晤士河流域的生活污水以及工业废水总量约为430万吨（服务人口1142.4万人），其中大伦敦地区约占300万吨/天，目前泰晤士河流域全部污水均经过处理后才排入天然水体。据报道该流域拥有不同规模的污水处理厂470座，其中最大的三座均位于伦敦地区。3、日本1922年日本首先在东京建立了第一座以药物滤池为主要构筑物的三河岛污水处理厂，其后，1930年，分别在名古屋市堀留和京都市吉祥院建立了传统活性污泥法处理厂。1960年日本仅有34座城市污水处理厂，而目前已迅速发展到585座，其中处理规模超过20万吨每天的有14座，1050

25、万吨每天的有75座。1965年前，日本大部分城市污水处理厂是生物过滤法，后来因为该法处理水水质较差，占地过多而且臭味大，故近些年来广泛采用活性污泥法，在现有的污水处理厂中，采用传统活性污泥法、阶段曝气法，延时曝气法和生物吸附法的处理厂共有291座。目前日本在城市污水三级处理中已有50%采用了生物接触氧化法，该法不仅使用于小水量处理厂，同时也适用于较大水量的处理厂，特别在低温地区或含重金属的污水，采用生物接触氧化法较其他方法更为有利。由于生物转盘污水处理法具有很多独特的优点，所以今年来在日本引起了广泛关注，并在小型污水处理厂得到了实施，据1981年底痛击日本全国已投入运行的生物转盘处理厂为1450座，处理水量为435600吨每天，其中生活污水量占54%，处理厂数占52%。4、西德西德拥有城市污水处理厂7780多座，其中生物处理约有3849座，部分生物处理约有1347座，机械处理约有2584座。自六十年代以后，西德在莱茵河岸沿岸修建了一百多个污水处理厂，使排入