浅析城市生活污水处理现状及展望

胡燕金

（广州市从化区水务工程质量安全监督站 广东广州 510900）

引言

伴随全球气候的加速变化，城市经济随之逐渐发展，城市生活对于水源的需求量呈最大化提升，大部分城市正面临着生活生产用水紧张与水源枯竭的严峻局势。水资源的主要特点为可再生与可回收，利用污水的处理设备对城市生活污水进行加工处理，达到一定排放标准后进入城市水资源的循环体系中，以此补充城市水源的消耗，调控城市生活的水资源[1]。城市生活污水处理需从城市生活污水结构性质以及治理现状方面入手，分析污水处理存在问题，采用新型技术，提高处理效果与水平，为提高城市生活质量与经济可持续发展提供保障。

1 城市生活污水

1.1 城市生活污水的概述

城市生活污水泛指生活中使用后排出的污水，主要来源为家庭产生的粪便污水和各类洗涤废水，各类商业活动产生的废污水及少量工业废污水。生活污水中蕴含的污染物明显比工业污水的低，但不同家庭排出来的生活污水污染物成分也不尽相同。目前城市生活污水的主要处理难点在于污水的污染状况差异、评估困难与污水治理技术容易遭受自然环境所影响。

1.2 城市生活污水的组成及特点

1.2.1 城市生活污水组成成分

城市生活污水的主要成分是有机物、无机盐类和病原体。城市生活污水含大量有机物，如纤维素、淀粉、蛋白质、油脂、含糖物等；无机盐类包含硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐、氯化物以及钙、镁、钠、钾等；城市生活污水中常含细菌、病毒及寄生虫卵等病原体。

1.2.2 城市生活污水的特点

城市生活污水90%以上是水，其余为固体物质。城市生活污水普遍含悬浮物、病原体、有机污染物、无机污染物和植物营养素（氮、磷）五类污染物。污染物以生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（COD）、悬浮物（SS）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）、重金属等化学指标表示。

城市生活污水的感观不好，颜色黑、气味臭，水质因城市所在地域及经济发展程度的不同而存在差异。沿海发达城市和南方城市用水量较大，污水浓度较低，如广州市中心城区COD 221.4mg/L，NH3-N 22.8mg/L（2021 年）；北方城市特别是西部地区用水量较少，相对浓度较高，如甘肃省河西地区COD 410.9mg/L，NH3-N 39.8mg/L[10]；工业比重大的城市，因工业废水污染物浓度较高，城市污水浓度相对较高；排水体制对城市污水浓度变化影响较大，雨污分流率程度较高的城市，浓度受天气变化影响不大，全部或部分截流式合流制排水体制的城市，其污水浓度受天气及截留倍数、截留水量等影响变化大[9]。

城市生活污水直排自然水体，会使自然水体富营养化，甚至对自然水体产生氮磷污染，造成蓝藻暴发等现象。而且，城市生活污水存在一定的毒性，若未经严格处理直接进入水源地，很可能会引发饮用水中毒事件，严重影响人们的生命安全[3]。

2 城市生活污水的治理现状

2.1 市场化管理制度有待完善

虽各大城市对城市生活污水处理的重视程度有所提高，但许多污水处理项目未实现市场化，仍由政府部门负责管理。在污水处理项目建设过程中，因政府管理方法比较落后，使政府部门经常面对需增加投资、资金超标严重等问题。有些城市积极运用PPP 模式开展污水处理项目，但尚未获得理想的成效，且与此模式对应的制度仍有待完善。

对于一个企业而言，学习能力是指企业处理知识的一系列能力集合，即创建、获取、转化、整合、运用知识的能力，具有较高学习能力的企业能够通过其特殊的组织特性和管理特性而显著影响其学习过程，进而以更有效的方式提高学习效率，增加企业知识并改变企业行为。越来越多的企业意识到应对外部环境快速变化必须不断对自身进行调整和创新，学习能力是企业获取持续竞争优势的关键能力之一。一些学者研究发现，学习型组织由于具有较强学习能力支持产生新知识解决问题而明显具有较好的财务绩效。

2.2 管理系统比较落后

污水处理厂常用以PLC 技术为支撑的自控化管理系统进行污水厂管理。这种管理方法具有单一性和重复性的特点，而且管理面相对狭窄，无法确保处理后的生活污水水质符合新标准。因此，部分污水处理厂的管理方法仍比较粗放化，不具备先进管理技术与管理观念，导致污水处理成本偏高。在欧美等发达国家，大部分污水处理厂已使用智能化污水处理管理与控制系统。这种管理控制系统中的功能较多，可实现污水处理厂自动闭环管理。因此，我国生活污水处理厂应向发达国家学习先进的管理经验，以此改进优化现有管理系统。

2.3 污染负荷的控制问题

随着国民生活质量逐渐提升，人们的生活方法随之发生变化，随之而变的还有日渐丰富的生活物质，在不变的用水习惯之下，城市生活污水的污染物也就变得复杂了。城市生活污水的污染物种类的复杂和污染负荷超设计能力等问题使污水处理面临新型挑战。如南方城市某污水处理厂近年的进厂水氨氮偏高，甚至持续超设计负荷，污水厂要保证出水氨氮达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A 标准的情况下，氨氮的去除控制问题成为该厂的一大难题。另外，污染负荷还随季节、气候和温度的变化而变化，加上长期运行的污水收集系统存在外水入渗等问题，使现有的城市生活污水处理技术难以满足对变化多端的污染负荷的控制要求，污水处理效果未能达到新时代要求。

2.4 污水治理受外界影响因素的干扰

就当前我国部分城市生活污水的处理方法来看，大都沿用老一辈的经验和总结，但不同的城市具有不一样的环境因素，这对城市生活污水的处理效果有一定的影响。同时，每个区域都具备独有的风俗习惯、经济发展、区域文化等，这些都会在某种层次上，直接加大城市生活污水处理难度。所以，用同样的处理技术处理不同地区的城市生活污水，其效果不一定能达到要求，外界环境因素一定程度影响污水处理效果[3]。

2.5 污染物排放指标未达到当前环保要求

城市生活污水处理厂建设初期往往根据当时相关环保政策及城市规划进行设计及建设。随着时代的变迁，特别是越来越重视生态环境的今天，部分城市生活污水处理厂出水污染物浓度指标已不能达到环保要求。或因城市的发展变化，人口聚集以及工业的发展，处理厂处理规模尚能满足当前需求，但部分污染物指标因进水浓度超设计值或处理工艺的局限性导致出水不达标。使污水厂出水达到环保要求的最行之有效的措施是对污水厂进行提标改造。

3 城市生活污水的处理方法

3.1 膜处理技术

膜处理技术属于一种简单易操作的新型城市生活污水处理方法，其主要原理是针对污水中的有害物质建立相应膜，隔离有害物质和污水，从而发挥水质净化作用。膜处理技术的重点在于相应膜的建立，其建立最好可以按照生活污水中的污染物质实施针对性设置，特别是严格管控膜的细度，能实现全面分离生活污水中的颗粒物、胶体和其他类污染物质等。但目前膜处理技术仍有无法处理的问题，即膜污染问题。对于控制膜污染问题，可以使用膜构件的定期清理、预先处理方法等改善滤液的成分与合理优化工艺条件与环境等。如选择混凝土技术将滤液中小型块状物进行清理，转变曝气与双向搅动的控制方法，都可以减少膜污染。但上述方法会消耗大量能量，在全面推行节能降耗的今天，膜处理技术的推广遇到瓶颈，节能降耗的污水处理方法才是未来的发展方向。

3.2 生物处理技术

生物处理技术作为另外一种处理生活污水的好氧生物技术，其主要通过生物流化床、生物转盘、生物滤池等设施处理生活污水。生物膜法需要足够的氧气，以促进真菌、厌氧菌、好氧菌等微生物组成高密集度生态系统。生物膜法还需在处理生活污水的建筑中进行微生物集中生长载体的设置，又称填料。在足够氧气的基础下微生物在填料的表层汇集，形成生物膜。这时利用微生物妥善处理污水中的有机物，改善污水水质的同时，还能增加生物膜厚度。生物膜并非是始终存在，而是会慢慢脱落，然后在填料的表层产生一层新的生物膜，通过循环换膜方法来处理生活污水。鉴于生物膜法的优点，研究者对生物膜法有关工艺和设施不断的优化升级。与传统生物滤池比较，全新生物膜的处理方法可以免受温度影响，且填料的质量明显更轻便，设备处理能力更强，产泥量更少，操作管理更容易。但此类方法仍有诸多问题存在，如填料消耗量大，成本投入大，处理过程中易出现大片生物膜片脱落，细小生物膜碎片也会残留水中，使水质浑浊，出水不达标。

3.3 强化一级处理

因存在成本消耗少、投资需求不高、能及时控制污染负荷、简单易易操作、处理结构比较稳定等明显优点，强化一级处理技术成为城市生活污水处理发展速度最快的新技术，且在很多小型城市中大面积推广使用。这项技术可以分为两部分，一是一级处理工艺，而是生物强化一级处理工艺。在此过程中，CEPT 处理效果比较明显。虽优点较多，但这项技术目前仍面临着很大的考验。强化一级处理技术处理成本较高；使用絮凝剂还会出现的诸多问题，而且絮凝剂含量高的污泥易造成二次污染[4]。

4 城市生活污水的处理工艺

4.1 SBR法

4.2 A2/O工艺

A2/O 工艺具体可以分成好氧段、缺氧段、厌氧段三个阶段。第一个阶段，在厌氧段中，回流污泥和原污水共同混合发生生化反应，通过微生物释放磷，部分有机物的氨化流程；第二个阶段，脱氮流程可以在缺氧段开展；第三个阶段，污水在好氧段后开展BOD 处理和磷吸附。A2/O 工艺采用好氧、厌氧交替操作方法，一定程度上限制了丝状菌的繁殖，从而制约活性污泥作用与特性。A2/O 工艺无需投药，仅需对两端污水轻微的搅拌即可，运行成本不高，且其污泥具有较高的磷含量，经过堆肥处理后可以作为高效肥料。

4.3 曝气生物滤池

曝气生物滤池，又叫颗粒状生物填料滤池，由布水和布气系统、池体及其他设备构成。污水从滤池的上方进入，与滤料接触后，在接触层形成一层生物活性薄膜。空气从滤料处流入，逐渐填满滤料的缝隙，与由上而下的生活污水充分接触，氧气在二者之间进行转换，使生物膜表层微生物摄取充足溶解氧，从而使有机物进行降解。曝气生物滤池通常不设立二沉池，无需投入大量建设成本，且具有较高的供氧效果，抗负荷冲击能力很强。但对进水SS 和进水浓度的要求很高，曝气生物滤池容易结团，污泥稳定性较差[5]。

4.4 传统活性污泥法

传统活性污泥法是指利用活性污泥的微生物去除生活污水中的有机物和有害物质。处理流程如下：首先，污水与回流活性污泥共同流入曝气池均匀混合，进行生化反应，完成反应后泥水混合物进入二沉池进行分离。通过这些工序后，完成分离的活性污泥通过回流体系在回流至曝气池，进行下一轮泥水混合及生化反应。有机污染物前后经过两个过程，即吸附与代谢，最后才被成功降解，在此过程中，活性污泥可以成功循环生长一周期。因此，传统活性污泥法有利于净化生活污水，且适用于处理高浓度生活污水[6]。

5 发展展望

5.1 污水处理厂朝多元化管理模式发展

相关人员的研究表明，今后城市生活污水处理厂的管理方法会日益完善化。对于污水处理厂的管理系统，托管运行模式、供排于一体、特许经营等管理模式已被应用。污水处理厂的集资模式也在朝多元化方向发展，除了政府支持，还有居民集资，企业投资等。

5.2 污水处理厂朝大规模与数量化增加

因城市居民人口逐渐增多，人们生活质量随之上升，对于水资源的要求也不断提高，城市生活污水的处理深受社会各界的关注和重视。为了解决日渐增多的城市生活污水，城市污水处理厂的数量和规模方面也会随之发生变化，城市生活污水处理厂朝着大规模化方向发展，推动污水处理水平的进一步提升[7]。

5.3 污水处理技术朝更新换代方向进步

为了满足城市生活污水的处理要求，污水处理技术工作者在实践过程中不断创新技术或设备来实现对污水厂的提标改造，如针对采用A/O 工艺的城市生活污水处理厂的出水氨氮、总氮难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A 标准，在二沉池后增加反硝化深床滤池，降低污水厂尾水总氮、氨氮污染物浓度。同时也引进适用于我国的国外新技术或新设备，如针对氮、磷浓度较高的生活污水处理厂采用改良UCT 工艺，以达到较好的脱氮除磷效果。生活污水处理技术不断更新换代，污水处理水平逐渐提高，城市居民生活用水质量得到改善。

5.4 城市生活污水的处理需具备持续发展能力

目前，延时曝气技术在我国城市生活污水处理厂广泛应用，这种技术与国际上主流的生活污水处理技术差据较大。虽然我国水资源丰富，但这种低能高耗的污水治理系统，不利于国家的可持续发展。发达国家将再生水利用和回收氮磷作为生活污水处理重点研究方向，而我国在这两方面仍未取得实际进展。南方某城市从节水角度大力推行再生水利用工作，推行污水处理厂五公里范围内的工业园区、高耗水工业企业和服务业、居民小区、高速路服务区等用水单位使用污水处理厂的再生水，但试点单位能直接取用的仅限于绿化、地面洒水及景观环境用水，作为冷却用水等工业用水仍需再净化。因此，我国生活污水治理技术在可回收利用、低能耗、低排放方向的发展空间仍很大。

5.5 加强环保型污水处理厂建设

污水处理厂可化害为利、清除污染物，是为人民造福的产品，污水处理厂的建设必须满足环境污染的处理目标。在当前人们高度关注节能环保理念和全面的环保意识情况下，污水处理厂本身的污染也理应获得重视。随着城市污水处理厂建设数量增多，规模变大，我们应结合实际情况，尽可能实现高效低耗处理技术的开发，在财力、物力缺乏的基础下，也要对水污染问题实现有效处理。

5.6 完善相关环保法规

与世界发达国家相比，我国城市污水治理起步晚，力度明显不足。即便近几年全国各地都在强化建设城市生活污水的治理工程，但因资金投入不足，部分地方政府对于污水治理行动的积极性不高。在开展污水治理工作时，大多数人会从自身经济短期的发展收益方面思考而不严格执行相关环保法规。此外，我国城市生活污水治理的相关法规也缺乏完善，相应的生活污水及工业废水的监管系统有待完善，有些城市生活污水的处理成本征用困难，这些一定程度影响了城市生活污水的治理效果。从我国目前发展来看，及有关部门已致力于优化环保和城市生活污水治理法规，将各地方、各部门工作积极性调动起来，共同加强水污染监管力度[8]。

结语

随着城市经济持续发展，化工行业、新型服务业等的发展使水源遭受较为严重的污染，生活污水污染物含量和种类复杂化，水环境污染问题越来越明显，生活污水治理和高效的处理技术问题迫在眉睫。所以，为了更好的处理城市生活污水，我们需不断创新处理技术，引进先进技术，优化管理方法，加大污水厂及收集系统的建设管理投入，从而改善水生态环境，改善人们生活环境，促进城市的可持续发展。