城市污水循環(huán)治理論文
1我國當前城市污水處理的現(xiàn)狀
1.1城市污水的主要來源
1.1.1生活污水
生活污水主要采自家庭、商業(yè)、學校、旅游服務業(yè)及其它城市公用設施,包括廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機排水、沐浴排水及其它排水等。污水中主要含有懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機物質(zhì)(如纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等),還含有氮、硫、磷等無機鹽類和各種微生物。一般生活污水中,懸浮固體的含量在200~400mg/L之間,由于其中有機物種類繁多,性質(zhì)各異,常以生化需氧量(BOD5)或化學需氧量(COD)來表示其含量。一般生活污水的BOD5在200~400mg/L之間。
1.1.2工業(yè)廢水
工業(yè)廢水根據(jù)其來源可以分為工藝廢水、原料或成品洗滌水、場地沖洗水以及設備冷卻水等;根據(jù)廢水中主要污染物的性質(zhì),可分為有機廢水、無機廢水、兼有有機物和無機物的混合廢水、重金屬廢水、放射性廢水等;根據(jù)產(chǎn)生廢水的行業(yè)性質(zhì),又可分為造紙廢水、印染廢水、焦化廢水、農(nóng)藥廢水、電鍍廢水等。工業(yè)廢水中污染物濃度大,某些工業(yè)廢水含有的懸浮固體或有機物濃度是生活污水的幾十甚至幾百倍;廢水成分復雜且不易凈化,廢水中常含不同種類的有機物和無機物,有的還含重金屬、氰化物、多氯聯(lián)苯、放射性物質(zhì)等有毒污染物;多帶有顏色或異味,易產(chǎn)生泡沫,含有油類污染物等。工業(yè)廢水比生活污水的處理要投入更高的成本。
1.2城市污水處理廠面臨的共同問題———高能耗、高成本
我國當前城市污水處理現(xiàn)狀顯示,一方面為消除和減輕環(huán)境污染發(fā)揮了巨大的作用,另一方面也是以付出巨大物質(zhì)消耗和代價才換回環(huán)境效益的。根據(jù)國家有關規(guī)劃,到2010年全國設市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50%,設市城市的污水處理率不低于60%,重點城市的污水處理率不低于70%。預計到2010年,我國要新建城市污水處理廠1000余座,污水處理廠的投資將達1800億元。建成后每年的運行費在70億元以上。以一個200萬人口的城市為例,按人均日排污水0.2噸計算,全市日排放污水約40萬噸。這些污水將匯入城市污水處理廠進行處理。一座占地20公頃、最大規(guī)劃日處理污水60萬噸的工廠,建造污水處理廠本身投資的費用和將各單位、各居民住宅區(qū)生活污水輸送到污水處理廠,需要鋪設的污水收集輸送管網(wǎng),兩項工程投資約需要5億多元。因管道建設施工需要拆建、改建的地面建筑等費用,更是難以計算。因此,建一個污水處理廠,當?shù)卣捅成弦粋�沉重的財政包袱。工業(yè)廢水的數(shù)量與城市的生活污水數(shù)量相當,企業(yè)自行處理的成本也很高,導致了一些中小型企業(yè)偷排污水的現(xiàn)象屢屢發(fā)生,是水環(huán)境污染的很大隱患。從經(jīng)濟角度分析,城市污水特別是生活污水的處理亟待尋找既要節(jié)約投資、節(jié)省能源、節(jié)省人力物力,又要能獲得最大的生態(tài)環(huán)境效益的新出路。城市污水處理要盡可能走循環(huán)經(jīng)濟之路。
2引入循環(huán)經(jīng)濟理念,降低城市污水治理能耗
隨著人類科學技術(shù)的發(fā)展,污水處理技術(shù)不斷得到完善和更新,并在實踐中迅速廣泛應用,污水處理技術(shù)正日益成為綜合性很強的一個技術(shù)領域。目前,資源型污水處理技術(shù)正處在發(fā)展完善的階段,因資源型污水處理技術(shù)使自然生態(tài)中的水循環(huán)構(gòu)成一個良性循環(huán)系統(tǒng),是污水處理領域的廣大科研人員的主攻方向。按目前的經(jīng)濟形勢測算,由政府投資建成的城市污水處理設施的處理率到2025年能達到50%~60%,這樣的目標顯然不能根本地解決水污染問題。降低污水處理廠的工程造價和運行費用的唯一途徑便是科技進步。只有依靠科技進步,才能簡化與縮小污水處理建筑物的體積、減少占地、降低污水處理的能源消耗、降低基建與運行管理費用,為污水處理廠的建造展示廣闊的前景。引入循環(huán)經(jīng)濟理念,把資源綜合利用、生態(tài)設計和可持續(xù)消費等融為一體,運用生態(tài)學的規(guī)律來指導城市污水處理工作,其本質(zhì)是一種生態(tài)經(jīng)濟。當前,國家建設小康社會的宏偉目標將人與自然和諧共處提到注重國家環(huán)境安全的高度,在全面建設小康社會的過程中,水污染防治的需求與小康社會目標越來越貼近,揭示出當前的治污工程應包容更多的生態(tài)保護與以人為本的內(nèi)涵。循環(huán)經(jīng)濟,在區(qū)域開發(fā)、城鄉(xiāng)建設和產(chǎn)品生產(chǎn)領域被提到重要議程上來研究�，F(xiàn)代城市綠地建設工作,不是一個單純的景觀建設,還涉及到比較深層次的城市生態(tài)問題。將城市生活污水用于城市綠地建設前景廣闊,效益可觀。綠地能潔凈大氣成分,生活污水也可以轉(zhuǎn)化成為城市綠地可以再利用的水資源,污染物可以轉(zhuǎn)化為綠化植物的肥料。因此,走循環(huán)經(jīng)濟之路,既大幅度降低污水處理能耗,又降低城市綠地建設成本,節(jié)約資源,其經(jīng)濟效益和社會效益顯著。
3積極推廣節(jié)能新技術(shù),實現(xiàn)污水資源化
污水治理的過程實際上就是能源消耗的.過程,電力費用占到污水處理成本的70%左右,所以科學地減少電能消耗,對降低污水處理成本意義重大。目前,國內(nèi)大部分城鎮(zhèn)污水處理廠的建設資金來源于國外貸款,其引進資金的相當比例為國外配套的污水處理設備,這些設備絕大多數(shù)為好氧生物處理及其變革技術(shù)的設備,所含的并非高效節(jié)能的新技術(shù)。引進的好氧生物處理工藝技術(shù)及其設備普遍存在投資高、處理成本高、管理要求高、產(chǎn)泥量多的問題,導致污水廠“建得起,用不起”。因此,國家迫切需要經(jīng)濟適用的投資低、運行費低、管理要求低、廢泥量少的城鎮(zhèn)污水處理新技術(shù)。以下幾種方法在降低城市污水,特別是生活污水處理能耗,將城市生活污水用于城市綠地建設,實現(xiàn)污水資源化方面,具有重要的推廣價值。
3.1浮動填料法處理工藝
目前,部分污水處理中心采用的浮動填料法處理工藝,是在普通推流式鼓風曝氣池中,加入塑料填料作為生物載體,微生物生長于載體表面形成的生物膜,在充氧過程中由于空氣攪拌,載體呈懸浮狀態(tài),活性污泥狀態(tài)良好,出水清澈,可作為城內(nèi)河的補給水源,這將大大地改善城內(nèi)河景觀水體的水質(zhì),從根本上解決河水污染問題,提升城市品位,為城市百姓提供一個幽雅溫馨的休閑娛樂場所。同時,處理出水也可為城市工藝景觀、綠化、建筑用水提供優(yōu)質(zhì)水源,部分緩解城市淡水資源極度匱乏的難題。
3.2人工濕地技術(shù)小型生態(tài)污水處理工藝
人工濕地一般由人工基質(zhì)(多為碎石)和生長在其上的水生植物(如蘆葦)組成,是一種獨特的“土壤———植物———微生物”生態(tài)系統(tǒng)。其填料表面吸附許多微生物,形成大量生物膜,它們協(xié)同分布于池中的植物根系,通過物理、化學及生化反應三重作用凈化污水。資料表明,人工濕地不僅在提供水資源、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源,促淤造陸、降解污染物、保護生物多樣性和為人類提供生產(chǎn)、生活資源方面發(fā)揮重要作用,它還能吸收二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等,增加氧氣、凈化空氣、消除城市熱島效應、光污染和吸收噪聲等,并對保護野生動物和提高局部地區(qū)景觀的美學價值也有很大的益處。如城市的蘆葦濕地建成后,茂密的蘆葦不僅銷納大量的城市污水,又成了鳥類的樂園。因此,人工濕地具有強大的環(huán)境調(diào)節(jié)功能和生態(tài)效益,既給城市污水找到了出路,同時還造就了一片綠洲,形成一個令人賞心悅目的生態(tài)景觀和旅游景點,進而美化凈化環(huán)境,克服了傳統(tǒng)污水處理后有污泥產(chǎn)生等不足,達到了保護自然生態(tài)的效應。人工濕地污水處理系統(tǒng)建造和運行費用低(僅為傳統(tǒng)二級污水處理廠的1/10~1/2);技術(shù)含量低,易于維護,是一項不斷被深化、應用的污水處理技術(shù),有著傳統(tǒng)技術(shù)所不可比擬的巨大的綜合效益。沈陽市建造的渾南生態(tài)濕地小型生態(tài)污水處理中心,是采用人工濕地技術(shù)進行污水生態(tài)處理的“示范工程”。而濕地的運轉(zhuǎn)費用僅為一般污水處理廠的1/3左右。
3.3生態(tài)土壤法生活污水處理工藝
此法普遍采用與綠化相結(jié)合的方式進行,即整個污水處理系統(tǒng)處于地下運行,可回用于種草養(yǎng)花美化環(huán)境、綠地維護、景觀用水、清潔馬路、沖洗汽車等。它在提供了一個對解決城市污水處理難題極為有益信息的同時,也顯現(xiàn)出良好的效益前景。假定在一個3000人的居民住宅小區(qū)建立一套生態(tài)土壤處理污水工程,按每人每天排生活污水200升計算,小區(qū)日排污水600噸,按75%回收率來計算,回收中水450噸。以8m2綠地/噸來計算,用于3600m2的綠地維護。尤其對一些遠離中心區(qū)和污水管網(wǎng)的小區(qū)更具有可操作性。該法避免了“先污染、后治理”的弊端,實現(xiàn)了污水資源化,投資少,可解決當前普遍存在的生活污水處理問題。如果按循環(huán)經(jīng)濟的理念來運作,政府給污水處理部門優(yōu)惠政策,可在收取污水處理費(按0.6元/噸計算)的同時,給予中水回用補貼,就可降低污水處理過程中的運行成本,能節(jié)省資金,節(jié)省人力,節(jié)約能源,節(jié)省物質(zhì)消耗,節(jié)省有限的城市土地資源,能使寶貴的水資源得以重復循環(huán)使用,能大大提升城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,直接促進城市文明水平的提高,達到經(jīng)濟效益和社會效益雙贏的目的。生態(tài)土壤處理法所表現(xiàn)出的可循環(huán)利用水資源的特點和趨勢,在水資源缺乏的城市和地區(qū)顯得尤為重要。
3.4往復式(RSTP)污水處理工藝
RSTP工藝由一組配有充氧裝置的處理構(gòu)筑物組成,其間設有連通管道及控制閘閥,能組成多種污水處理系統(tǒng)。污水按指定的順序依次通過各個構(gòu)筑物,分別進行曝氣,固液分離和污泥回流。在處理污水時污泥也同時得到穩(wěn)定,利用系統(tǒng)內(nèi)共生的微生物和高等水生生物共同完成凈化任務。具有免排剩余污泥的特點,其凈化程度優(yōu)于二級處理的出水水質(zhì)�？梢钥紤]將污水處理的基建費用納入住房成本,RSTP工程費只占普通住宅成本價的1.5%,對于開發(fā)商也是可行的。優(yōu)點是污染與治理能同步到位,能有效地克服集中處理帶來的“先污染、后治理”的弊端。處理后的污水,可就地用于小區(qū)的綠化植物、汽車、路面衛(wèi)生清潔等。以上生活污水處理方法,具備占地少、能耗低、噪音低、無異臭、工藝簡單、造價低廉、管理方便等優(yōu)點,其按照資源化原則設計污水處理工藝的效益是顯著的,適合我國國情。
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