城市污水处理与生利用的技术决策

郑兴灿　张悦

　　城市污水处理工艺选择的水质因素进水水质水量特性和出水水质标准的确定是城市污水处理工艺选择的关键环节，也是我国当前城市污水处理工程设计中存在的薄弱环节。城市污水管网的完善，对城市污水处理厂设计规模和设计水质的确定至关重要，目前我国大多数城市管网不配套，造成城市污水处理规模和水质难以合理确定，投入运行后实际值与设计值往往相差较大，效能难以充分发挥。
　　在国内城市污水处理厂的综合调查中，获得了87个城市污水处理厂的设计进水水质和最近一年的月平均实际进水水质情况。统计分析结果表明，在调查的城市污水处理厂中：（1）设计进水COD值一般选择400－600mg/L，占调查总数的74.2％，低于400mg/L和高于700mg/L的分别占20％和5.7％；（2）设计进水BOD₅值一般选择200mg/L左右，占总数的87.2％，选择高于400mg／L的仅占6.4％；（3）设计进水SS值一般选择200mg／L，占总数的78．8％，选择大于350mg/L的仅占10.6％。城市污水处理厂的实际进水水质与设计进水水质的比值能够反映出污水处理厂设计进水水质的准确程度，调查研究结果表明，在调查的城市污水处理厂中：（1）实际进水COD与设计进水COD比值低于1.0的占65.8％。高于1.0的占34.3％；（2）实际进水BOD₅与设计进水BOD₅比值低于1.0的占83％，高于1.0的占17％；（3）实际进水SS与设计进水SS比值低于1.0的占61.6％，高干1.0的占38.3％。
　　对于城市污水处理工艺方案及其设计参数的确定，进行必要的水质水量特性分析测定和动态工艺试验研究是国际通行的做法，有些发达国家甚至开展连续多年的全面水质水量特性测定和中试研究。在国内，由于体制和资金来源等方面的问题，在污水处理工艺方案的确定过程中虽然不太可能开展大规模的前期试验研究，但进行水质特性分析与短期动态工艺试验的条件还是具备的，不应该忽视。
　　因此，污水处理技术政策中要求，应切合实际地确定污水进水水质，优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定，作出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时，应进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究。积极审慎地采用高效经济的新工艺，对在国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产性试验，提供可靠设计参数后再进行应用。
　　一般城市污水主要污染物是易降解有机物，所以目前绝大多数城市污水处理厂都采用好氧生物处理法。如果污水中工业废水比重很大，难降解有机物含量高，污水可处理性差，就应考虑增加厌氧处理改善可处理性的可能性，或采用物化法处理。
　　污水的有机物浓度对工艺选择有很大关系。当进水有机物浓度高时，AB法、厌氧酸化/好氧法比较有利。AB法中的A段只需较小的池容和电耗就可去除较多的有机物，节省了基建费和电耗，污水有机物浓度越高，节省的费用就越多。厌氧处理要比好氧处理显著节能，但只有在浓度较高时才显示出优越性。当有机物浓度低时，氧化沟、SBR等延时曝气工艺具有明显的优势。在要求除磷脱氮的场合须选用稳定可靠的生物除磷脱氮工艺。

　　污泥的处理处置

　　在我国的城市水污染治理中，污水处理厂污泥处理处置费用约占工程投资和运行费的25％－45％。污水处理厂污泥处理处置高昂的投资及其运行费用，一方面使得目前国内大部分污水处理厂未对污泥进行稳定处理或处理工艺的配套设施不完善，另一方面也使得建有完善污泥处理设施的污水处理厂常因其运行费用较高而基本停用。随着我国城市污水处理设施的普及，处理率的提高和处理程度的深化，污泥的产生量将有较大的增长，预计到2010年，我国城市污水处理厂的湿污泥年产量将达2000余万吨，污泥的处理处置将成为难题。而通过技术改进和革新，降低污水处理厂的污泥产生量；研究开发先进的污泥处理工艺，提高污泥处理系统的效率，降低污泥处理成本；研制出技术先进、经济高效的国产污泥处理成套设备；积极进行污泥资源化利用研究等是解决当前及今后我国据市污水处理厂污泥处置问题的有效途径。
　　根据我国污水处理技术政策，城市污水处理产生的污泥，应采用厌氧、好氧和堆肥等方法进行稳定化处理，也可采用卫生填埋方法予以妥善处置；处理能力在10万m³／d以上的污水二级处理设施产生的污泥，宜采取厌氧消化工艺进行处理，产生的沼气应综合利用：处理能力在10万m³/d以下的污水处理设施产生的污泥，可进行堆肥处理和综合利用；采用延时曝气技术的污水处理设施，污泥需达到稳定化； 采用物化--级强化处理的污水处理设施，产生的污泥须进行妥善的处理和处置；经过处理后的污泥，达到稳定化和无害化要求的，可农田利用；不能农田利用的污泥，应按有关标准和要求进行卫生填埋处置。

　　城市污水处理出本的再生利用

　　在我国，花费大量投资建设了城市污水处理厂，但经过处理后的再生水并没有得到充分利用，有的地区甚至还将处理后的再生水与未经处理的污水混入一起同流合污，有的地区没有将再生水合理再用却直接排入大海造成淡水资源的浪费。因此，在城市污水处理决策中应充分考虑污水的再生利用。城市污水处理厂出水可用作农业用水、市政杂用水、工业冷却用水、工业生产用水、地下水补充等；另一方面，城市污水处理厂出水也可看作是水文循环的组成部分，将合乎质量要求的出水排放到河流水体中，使河流水休能维持或变成供下游使用的原水源，不仅经济可行，而且可减少风险并发挥河流自净能力。
　　在我国的城市污水处理技术政策中，提倡各类规模的污水处理设施按照经济合理和卫生安全的原则，实行污水再生利用。发展再生水在农业灌溉、绿地浇灌、城市杂用、生态恢复和工业冷却等方面的利用。城市污水再生利用，应根据用户需求和用途，合理确定用水的水量和水质。污水再生利用，可选用混凝、过滤、消毒或自然净化等深度处理技术。因此，缺水城市和水环境污染严重的地区，在规划建设远距离调水之前应积极实施城市污水再生利用工程，同时做好非投资性或低投资性的节水减污工作。
　　城市污水再生利用规划建设要依照客观需要和实际可能的原则，按照远期规划确定最终规模，以现状水量及用水需求为主要依据确定实施规模。城市污水再生利用技术选择与工程实施要考虑国情、实际条件和用户需求，城市污水再生利用规模、处理程度、处理流程、输水方式、再生水质、使用用途的选择上，既要满足要求，又要经济合理。日前城市污水再生利用应着重于农业灌溉、市政杂用、景观水体、生活杂用、工业冷却、生态环境和补充地表水。
　　城市污水再生处理工艺应根据处理规模、水质特性、再生水用途及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优选确定。工艺选择的主要技术经济指标包括：再生处理单位水量投资、再生处理单位水量电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体经济与社会效益等。城市污水再生利用的工程设计，应对再生水水源的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测；应切合实际地并安全可靠地确定再生水水源水质和再生处理水质要求，采用不同的单元工艺组合，优化工艺设计参数。