依靠技术进步解决环境问题会事半功倍的建议之七

1、依靠技术进步解决环境问题会事半功倍之五水生态污水处理（2009年建设部城镇污水处理技术交流会论文） 黄志刚（原广州市环保局副局级调研员、科技处处长）就地截污就地处理污水，可以因地制宜建设水生态污水处理设施而成为生态公园，不需远离居民区设置，净化后的水质优良，可用于河涌补水、市政用水或工业用水。这种优化的污水处理方法，不必追求规模效应，污水净化的经济性优于大型污水处理厂，对低浓度污水的处理效率也很高。一、我国城镇生活污水处理厂的建设和运营亟待解决的问题1.投资成本高、运行费用高。污水处理费用较高，污水处理费征收数额不足，都是造成污水厂“晒太阳”的原因之一。换言之，降低污水处理费用，污水处理费征收

2、数额不足的问题就容易解决。2. 配套管网投资成本高。无论是欠发达地区，还是经济发达的地区，都存在污水管网建设严重滞后的问题。以往，污水处理厂的建设追求规模效应，要远离居民区，管网建设投资很大。如果不必将污水引到下游集中处理，污水厂不需远离居民区设置，则不需要大规模进行污水管网建设，而且易于实施中水回用，或就地给河道补水，在河道上游补水尤为重要。3. 实施BOT模式出现矛盾。用BOT形式建设污水处理厂，由于投资大、运行费用高，污水处理费征收不到位，收不抵支，政策上的风险影响投资者和运营者的积极性；此外，污水管网未建成，没有污水进入污水厂处理，投资者不能按计划取得投资回报。因而，在实施BOT、TO

3、T的城镇污水处理市场化的进程中遇到很多困难，出现不少矛盾。污水处理厂建设市场化呼唤符合中国国情、投资和运营费用更低的生存土壤，这就要求污水处理工艺投资不大、运行费不高，找到政府支付污水处理费与投资商获得合理利润的接合点，从而真正推动污水处理市场化的进程。4. 亟待开发投资省、管理容易、运行费用低的生态型污水处理技术我国需要选择一些适合我们经济能力的、与环境特点相适应的手段来解决污水处理问题，尤其需要寻求适合中小城镇，实施容易，管理方便，不需要大规模进行污水管网建设，投资和运行费用不高，能够因地制宜地实现污水就地收集，就地处理和中水利用的污水处理工艺技术。开发生态型污水处理技术，把污水处理建设成

4、为生态工程，改善水体生态环境，是实现科学发展，建设生态文明的举措。二、污水处理优化工艺-水生态污水处理随着科技进步，用优选的先进技术集成的水生态污水处理技术，用来新建或改造污水处理系统，容易做到污水处理工艺优化，处理效率比较高，脱氮除磷效果好。应用水生态污水处理工艺的中小型污水处理厂的吨水投资和运行费，比采用传统技术的规模化污水处理厂要低，而且，污水处理后能达到城镇污水处理厂排放标准一级A标准，甚至达到可用于河涌补水的地表水类标准，为河涌就地截污就地处理污水和中小城镇污水处理提供有力的技术支持。 （一）采用复合式生物工艺，提高污水处理效率污水处理工艺采用最多的是生物处理工艺，其处理效率与系统内

5、所培育的具有特定降解活性的微生物的数量有直接的关系。传统活性污泥工艺系统中的微生物会随污水流动，因此繁殖速度缓慢的微生物，在曝气池中会经常得不到正常的繁殖和起作用就会被冲走，从而降低了曝气池内的微生物数量，直接影响了污水的处理效率。如果能够提高系统内的有效微生物量，就可以提高系统的生化处理效率。按照这种思路研发的复合式生物工艺，可大幅度提高曝气池内生物量，从而提高污水处理效率。复合式悬浮填料浮动床工艺在北欧国家尤其是挪威，已应用在城市污水处理以及造纸、食品等工业废水的处理上，在去除污水中的有机污染物以及脱氮除磷方面都取得了令人满意的效果。目前，复合式生物工艺在我国已有在中小城镇污水处理和工业废

6、水处理应用的实例，这种工艺已经引起人们极大的关注。与常规活性污泥法相比，复合式生物曝气池的水力停留时间短，SS、BOD、COD和氨氮的去除率高，剩余污泥量少。已建成运行的复合式生物工艺污水处理设施都证实，该工艺有以下特性：容积负荷高，对有机污染物的去除率高，即曝气池的处理能力可大幅度增加；抗冲击负荷能力强，工艺稳定；高效脱氮；污泥产量少；有较好的除磷效果；处理流程简单，操作管理方便；投资省，运行费用低。广东某污水处理厂（处理能力14000t/d的生产线）原采用完全混合推流式活性污泥工艺，没有脱氮除磷，将其改造为复合式生物工艺，改造后的生产线（好氧池大小不变）的污水处理能力增大一倍，而且，总氮的

7、去除率达到65%，总磷、CODcr、BOD5、悬浮物的去除率也有不同程度的提高。（二）简化脱氮除磷工艺污水处理的难点在于脱氮除磷。要求脱氮除磷的污水处理工艺就变得复杂（例如加大回流量、延长好氧和缺氧流程，改良工艺流程等），是导致投资大、运行费用高的重要原因。寻求简单易行的脱氮除磷方法，一直是污水处理努力探索的课题。为厌氧、兼性及好氧三菌共生体系的建立创造理想条件，保证硝化和反硝化作用同时进行，形成短程硝化，大大提高了反硝化脱氮以及除磷的效果。此外，对磷的矿化固定因为生物量和微生物种类的增多而相应增加，从而可以提高磷的去除效率。由于有较好的脱氮除磷功能，可以大大减少污水污泥回流量，因而使污水处理

8、效率较高，可以使污水处理简化，管理人员少，运行费用降低。某屠宰场原建的废水处理设施没有考虑脱氮，而现在要执行更严的地方污水排放标准，COD、氨氮超标排放（氨氮排放最高时每升水100多毫克），经改造后，出水COD只有3050mg/L，氨氮小于10mg/L。某养猪场污水处理改造为生物复合式工艺后，COD去除率从47%提高到90%，氨氮去除率从63%提高到92%。（三）污泥减量化 传统活性污泥法对有机污染物的降解不充分（从污泥发臭和污泥能够燃烧可以证明），因而产生的污泥量大，运行中易发生污泥膨胀。污泥泥龄是影响剩余污泥产率的关健因素之一，复合式生物工艺的微生物量巨大，以微生物为基础营造的食物链丰富，

9、加上泥龄长，对有机物的降解比较充分，因而剩余污泥少，大约仅为活性污泥法的1/2，污水处理后出水带出的生物絮体及悬浮物较少。 （四）提高生物处理的氧气利用率1. 复合式生物工艺，为稳定、高效的菌藻共生体系的建立和增加其生物多样性创造了很好的基础条件。生长在载体的有益藻类可以为微生物的生长提供氧气，使水体生物能量循环更加顺利进行。从而，降解有机物和脱氮除磷所需的溶解氧少1/3以上。2. 采用曝气效率高、维护较容易的曝气增氧设备，提高曝气效率。（五）设置廊道式水生态处理流程是提高污水处理出水水质的一种优化方法传统的污水处理厂一般建成全部钢筋混凝土的形式，投资大，工期长。此外，在污水处理领域，对污染物

10、的去除存在“三七”定律，废水中70%的污染物用30%的投资运行即可去除，而剩余30%的污染物却要耗费70%的能耗和投资来除去，说明了低浓度污水净化的难度。同样也说明了优化这剩余30%的污染物的处理工艺是有效提高污水处理效果和降低运营费的重要手段。用生物法深度处理中低浓度污水的两个要素是足够的水力停留时间与丰富的生物相（微生物种类繁多）。污水生物处理构筑物，越到工艺后端单位容积效率越低，仍然采用钢混的构筑物而使得投资居高不下。而采用自然化模式、停留时间充分的生态处理塘既可满足需求，还可降低后端工程化构筑物的建设成本，并且自然化的建设模式还可以和园林景观相结合，使深度处理系统兼具景观功能，具备多重

11、效益。因此，污水处理可以利用堰、塘、洼地、小河沟、干涸河床等地理条件，增设廊道式高效生态塘，采用“生物+生态”的模式。这样，污水处理流程前面以工程化模式的生物处理池高效降解污水中高浓度段70%的污染物，后面以低成本的自然化生态处理塘深度处理低浓度段“30%”的污染物量，两种方式的有机结合，充分保障治理出水的效果，并有效降低的工程投资和运行费。这种廊道式或景观湖水生态系统，可以使污水处理成为自然生态景观。由于微生物量大、脱氮除磷效果较优等特点，这种生态系统比普通人工湿地的净化效率高，管理简便，不用担心会堵塞。廊道式或景观湖水生态系统用于污水处理可行，基于下列两种特有的技术：一是这种水生态系统的净

12、化效率比一般氧化塘大幅度提高，这样，前面工艺段的处理负荷可以降低。二是持有简便、可行的中小型水体富营养化以及水体藻类控制技术，因而可以将污水处理流程中的一大部分建设成为水景，而不用担心水体恶化（富营养化）。廊道式或景观湖水生态系统的出水水质可以达标排放，也可以做到深度处理，经过滤和消毒，可满足回用水水质标准，可作工业、绿化、冲洗用水，甚至可以达到地表水类水质而作为河涌补水。佛山某纺织染有限公司每天4万吨印染污水处理系统的氧化塘，用水生态处理技术进行改造，2008年8月施工完毕，完工16天后，经检测，氧化塘已达到很高的处理效率，COD的降解率达到46.3%-60.2%，出水水质明显提升。从这可以

13、看出这种生态塘的高效性。（六）回收水资源，减少排污实行污水处理和中水回用，是区域性水资源良性循环的需要，既有环境效益，又有经济效益。中水回用配备性能优异的过滤设备。三、水生态污水处理的优势 水生态污水处理厂平面图 水生态污水处理厂水生态污水处理系统，是一种典型的中小城镇污水处理生物除磷脱氮工艺，利用新型高效生物载体强化和放大自然净化过程，从而形成一种污水处理、水环境生态建设以及水资源再生利用的综合技术，与传统技术相比具有明显优势：1. 容易做到水资源回收利用。传统观念的污水处理追求规模效应，需要建设到远离居住区的地方，令管网建设成为政府巨大的经济负担。而采用水生态污水处理系统，不但不破坏当地的

14、景观和影响居民的生活，还能够与小区建筑和生态景观和谐配合，甚至创造性地成为自然生态景观（生态公园），因而可以使污水处理分散建设，就地处理，就地再生水利用（供工业用水，冲洗马路、绿化等市政用水）或排放（作景观湖或河道沿途补水）。2. 将生物治理和生态治理结合。污水处理流程将生物治理和生态治理结合，充分发挥污水处理流程各工艺段的特点，保证高标准的出水水质和系统的安全性。同时，有利于降低耗能和营运成本。这样的污水处理系统可以因地制宜地利用当地的地理条件（如堰、塘、洼地、干涸河床等），进行简单地砌筑和防渗处理即可新建污水净化系统，污水治理和生态建设一举两得。治水如建公园，既有水面又有园林风景，可供休闲

15、，也可进行养殖，建设公园是政府必需做的城镇建设和生态环境建设内容之一。3. 投资费用低。水生态污水处理系统不需要大规模的土建结构，在土建、设备、施工难度等方面与传统工艺相比，均有较大的优势，节省投资费用，使建设成本低于常规工艺。4. 实施简单，建设周期短。传统污水处理厂往往需要一年以上才能完成建设。应用本技术的污水处理系统土建含量较低，设备简单，安装简易，因而能缩短建设周期。一般中小型城镇生活污水厂使用这种技术，只需大约半年即可完成建设。5. 管理容易，营运成本低。四、水生态污水处理系统的应用（一）适用于建设污水处理设施，会带来良好的经济效益。采用这种技术可以因地制宜建设水生态污水处理设施，是

16、一种适合中小城镇、开发区、住宅区、旅游区、乡村污水处理和工业废水二级处理的实用技术。这种技术实施容易，运行稳定，管理方便，不需要大规模进行污水管网建设，投资和运行费用不高，易于实施再生水利用；可以利用当地的地理环境资源，将污水处理与生态保护、景观建设相结合，实现区域性的生态环境和水资源的良性循环。（二）对低浓度污水的处理效率也很高，特别适合处理水量大、雨污合流污水。南方用水量大，尤其是雨污合流制的污水，其COD、BOD5等污染物浓度不高，往往要添加营养物才能使活性污泥工艺正常运行。而我们在广州某大学建设的污水处理项目，原水污染物浓度较低，COD平均值53.8mg/L（最高76 mg/L最低35

17、 mg/L）、氨氮平均值7.41mg/L（最高16.9mg/L最低2.2mg/L）、总磷平均值0.662mg/L（最高1.22mg/L最低0.185mg/L），由于采用新型高效生物载体的水生态污水处理工艺，不用添加营养物，COD、氨氮、总磷的去除率平均达到78.3%、92.4%、39.7%，处理效果好，能耗和运行费用低。（三）河涌分段截污、净化与补水以往河涌治理采用的技术方法中存在一些未能恰当解决的问题，例如，位于城郊的河涌上、中游，污染源分散，有的河涌还有多条支涌，沿河涌两岸埋管截污全部引到下游进行集中式污水处理，这样的截污工程量非常大；此外，一方面沿河涌两岸截污全部引到下游进行集中式污水处

18、理，而另一方面为了维护河涌正常的生态，河涌的补水则从下游江河抽水经多级泵站输送到河涌上游作为补水，这样，不但截污和抽水的管径大、管道长、投资大，而且，抽水输送到上游的动力费用大、负担重；另外，为了改善雨污合流的低浓度污水的处理效率，减少截污量、截污管径和污水处理量，需要花费很大的投资对原有的下水管网进行雨污分流改造。要有效解决这些问题，需要首先优化污水处理的技术方法：污水处理厂不必追求规模效应，其吨水建设投资和运行费用比大规模污水处理厂低，污水处理厂不需要远离居民区设置，对低浓度污水的处理效率也很高。适合于中小型污水处理的水生态污水处理设施就可以有效解决上述问题，这种生态型污水处理设施可以在河涌两岸分段截污，因地制宜利用空地、低洼地、池塘、水沟、人工湖、景观湖等分散就地建设，不必将污水引到下游集中处理，不需要远离居民区设置，而且，施工简单，管理方便，具有较高的污水处理能力和处理效果，出水能够达到城镇污水处理厂排放标准一级A标准，甚至可以达到国家地表水标准类水质要求，易于实施水资源利用，可以作为河涌补水或其它用水，是河涌治理中截污、污水处理、补水或再生水利用的一种优化方法。应用这种污水处理方法，虽然没有大型污水处理厂的规模效应，但这种水生态污水处理设施的吨水投资和运