城市污水处理厂发展历程探究

杨 上

（郑州大学水利与环境学院，河南郑州 450001）

1 污水处理厂发展现状

1984年，中国第一座大型城市污水处理厂在天津建成并投入运行。在接下来30年左右的时间里，污水处理厂在中国得到了飞速的发展，特别是在最近10年左右的时间里，污水处理事业取得了巨大成就。截至2013年，我国已经建成并投入使用的县级以上的污水处理厂超过了3500座，日处理能力达到1.4亿m3，已与美国基本相当，为遏制水污染加剧的态势发挥了关键作用。

虽然污水处理厂的出现在一定程度上解决了我国水资源污染态势和水资源缺乏的现状，但是受工艺规模、地域条件、研究程度的限制，现在我国的很多污水处理厂是通过高耗能的代价进行污水处理的，而且处理工艺都相对粗糙，处理能力有限，效率低，处理后的水质很难满足社会的需求标准。而诸如污泥回收、污水中氮、磷等资源的利用问题始终没有得到解决，污水处理厂的发展已经开始渐渐偏离了可持续发展的路线。另一方面，污水处理厂在大中城市和小城镇以及农村的发展极不协调，在大城市的污水处理厂的设备相对先进，管理人员的素质较高，资金运行相对充足，而对于小城镇的污水处理厂，会出现个别污水处理厂往往因一台进水泵坏了，迫使全厂停产；或一台水器坏了停一条生产线，严重制约了小城镇污水处理厂的发展和安全达标排放及设备的使用率提高。

相对于国内的污水处理厂，国外的污水处理厂起步早、发展时间长，在资金和技术方面也有着比较优越的条件。国外的污水处理厂水质的排放标准远远严于我国，例如美国《联邦水污染防治法》规定公共处理设施必须达到二级处理水平的出水限值。另外，国外的污水处理厂在污泥处理、资源回收利用、污水处理厂能耗等方面的工作也有着足够的重视，现在在一些发达国家，有些污水处理厂通过对污水中有机能源物质的回收利用，能够在很大程度上解决污水处理厂自身的能耗问题。

2 污水处理厂目前面临的问题

我国的污水处理厂现在处于一个飞速发展的阶段，还在不断摸索前进的过程中。虽然每年都从国外引进一些先进的科学技术来提高污水处理厂的处理水平，可是受到地理位置、经济条件、管理制度等方面的影响，污水处理厂还是暴露出了一些问题。

2.1 污水处理厂运行效率低

我国现在大部分的污水处理厂日处理量都还在10万m3以下，远远满足不了我国生活污水以及工业废水的排放需求。正如前文所述，2013年我国污水处理厂的总处理能力为1.4亿m3，而根据第一次全国水利普查公报显示，在2013年度我国居民生活用水以及工业用水的总量约为1676.6亿m3，所以现在的污水处理厂运行效率还远远满足不了当今社会的需求。另一方面，污水处理设施的落后以及管理的松懈，污水处理厂污水的排放只能基本达标，而不能严格符合国家排放标准。

2.2 污水处理技术落后

现在我国大部分的污水处理厂采用的是物化—生化两级处理工艺，污水处理设备存在着能源消耗大、自动化程度低、故障率高、运行效率低等问题；由于技术的限制，污水处理厂现在的剩余污泥基本采用随意倾倒、填埋、焚烧等措施，这不但是一种资源的浪费，同时也给环境带来了巨大的威胁；另外，污水处理厂的气味问题一直没能得到有效的解决，这严重影响了周边环境以及人们的身心健康。

2.3 污水处理后备人才缺乏

由于污水处理厂特定的工作环境和待遇方面的问题，加上国内现在在这方面的发展还不成熟，而国外的发展相对成熟，就业前景相对较好。许多环境工程专业方面的高校毕业生要么选择出国深造，要么选择从事设计院等其他方面的工作，很少有人将污水处理厂当作自己的第一选择。这样就导致了人才的浪费，从而使我国污水处理厂的发展受到了一定的制约。

2.4 资金不足，运行维护管理费用高

根据相关统计，我国2010年增加了约6700多万m3的日处理量，约需1300多亿元的环保建设资金投入。参照2009年的运行费用情况，则2010年需要运行费用171.7亿元。面对突增的污水处理设施建设和运行压力，资金不足的问题显得十分突出。

3 国外污水处理厂的发展现状

水处理设施是关乎国家经济发展和水资源保护的关键因素。在美国、英国、荷兰和日本等发达国家，已经普遍实现了城市污水处理的集中二级处理。国外的污水处理厂还在不停地提升自身技术，以便更好地服务于人民。例如，在美国华盛顿的Blue Plains污水处理厂，由于该厂是向Chesapeake海湾排放氮污染物的最大点源，因此需要对自身的生产技术进行改进，从而降低对环境的污染。于是将原有的12条处理分支中的6条改为硝化—反硝化运行模式，另外6条仍保持硝化模式。这样的改造因地制宜，根据实际情况，采用经济有效的措施进行达标改造，充分利用现有设施，使污水处理厂的构筑物和设备发挥最大的效益。

早在20世纪60年代，美国就提出了具有超前思维的“21世纪水厂”概念，即将污水处理的标准提升至饮用水标准，对行业发展产生深远的影响。另外，本世纪初，新加坡也开发了“NEWater”工艺，通过传统生物处理加双膜法，实现了污水到饮用水的深度回用。另外，在一些经济比较发达的国家，污水处理厂的脱氮除磷技术正在进一步的发展，使处理后的水质更能满足水环境的质量要求。

在生产设备方面，发达国家的生产设备已经转入低能耗的发展阶段，自动化程度也在逐年提高，处理效率相对较高。国外的一些污水处理厂甚至已经开始利用污水处理过程中的资源进行一定的技术处理，将其中的能源释放出来，污水处理厂自身提供能量来源，从而大大地解决了因为污水处理厂高能耗而带来的资源浪费问题。例如，在欧洲，以高效厌氧消化等成熟技术进行能量回收，污水处理能源自给率可达到60%以上，甚至有的污水处理厂完全能实现能源自给自足。

4 我国污水处理厂今后的发展方向

4.1 使污水处理工作真正地满足可持续发展

经过污水处理厂处理后的污水水质应该严格达标，只有达标的水才能又排入环境中，排入环境中的水在不对环境造成二次污染的同时满足社会的需要以及水环境中各种生物的生命活动。另外，水质标准还应朝着居民生活饮用水标准的方向发展，这样才是真正地让污水再生，资源再回收利用，走可持续发展道路。

4.2 降低污水处理厂的能耗

我国污水处理厂的能耗占据了全社会总电耗的相当比例，在活性污泥处理系统中，污水处理厂能耗成本占污水处理厂运营成本的30%~80%。据美国统计，城镇污水处理厂的总电耗约占美国总电力负荷的3%。随着人口的增长和污染物去除标准的不断提高，未来15年内用于污水处理的总用电量还将继续增加20%以上。这样的污水处理厂不符合我国现阶段实行的“节能减排”的政策。淘汰落后设备，引进先进设备，降低污水处理厂能耗是一种改变污水处理厂高耗能的一种有效途径，另外，由于污水中含有大量的有机物，而有机物中又含有大量的磷，磷是一种高能物质，如果通过一定的技术将其所含的能量转化出来在污水处理过程中利用，那么污水处理厂的能源消耗量将大大降低，甚至能够实现自给自足。

4.3 降低化学药品的使用

污水处理厂现在在很多工艺过程中都要使用到化学药品，而化学药品的使用对污泥的回收利用形成了很大的阻碍，从而造成了污泥的浪费，而由于污泥不能得到妥善的处置，污泥污染也变成了当今社会的一个热门话题，污泥问题严重制约了污水处理的发展。另外，经过氯气消毒的污水还会产生大量的氯仿类物质，而氯仿又是一种致癌物质，这严重威胁了人们的身体健康。

4.4 使污水处理厂的环境在感官上、身心健康上满足人们的要求

在污水处理厂，随处可见剩余污泥以及在细格栅出分离出来的各种垃圾，在感官上造成了极大的影响。污水处理过程中会产生恶臭，不但影响了人们的感官，还会对周边环境造成二次污染，恶臭气体会危害人体的呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统、神经系统等。为了改善这一状况，应该通过对国外相关技术的系统研究以及学习，再结合自身的条件，摸索出一条符合我国污水处理厂健康、持久的发展道路。

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