我國城市和農村污水處理現狀
時間:2014-07-22 09:04:28 作者: 來源:北極星節能環保網
1、我國污水處理概述
世界任何國家的經濟發展,都會推向社會進步、促進工農業生產能力得到提高,使人民生活得到進一步改善,但是也隨之帶來不同程序的環境污染。污水也是造成環境污染的來源之一。這個污染源的出現引起了世界各國政府的關注,治理水污染環境的課題被列入世界環保組織的工作日程。
中國政府歷來重視環保治理工作,由于政府的高度重視,我國的污水處理事業得到了長足的發展,但是我們要清醒的看到,我國工業農業生產發展的步伐很快,特別是改革開放以后鄉鎮企業的誕生使我國的企業結構發生了變化,有些企業在追求經濟效益時忽視了社會、環境效益,若長此下去將帶來環境受到嚴重污染的后患。為此當今環境污染的治理不能停留在各級政府的重視,而要深化到全民族每位公民環保意識的提高。
我們不僅要達到經濟發展了,生活水平提高了,還要做到經濟與環境保護協調發展,生活的質量不斷提高。為此我們要喚起民眾為21世紀可持續發展目標的實現,為人類健康的生存,為子孫后代留下優質的環境而努力付出自己的責任吧。
建國50年來我國污水處理行業的成長歷程
(1)50-60 年代的狀況。
解放初期由于工農業生產剛剛起步,當時的污水污染程度很低,且提倡利用污水進行農業灌溉,特別是北方缺水地區將污水灌溉利用做為經驗進行推廣,如著名的沈撫灌渠等,所以全國僅有幾個城市建設了近十座污水處理廠,(還包括1921年1926年間外國人興建的三座污水處理廠),在處理工藝上有的還是一級處理,處理的規模也很小,每天只有幾千立方米,最大的也只有每天5萬立方米左右,致使污水處理技術和管理水平處于較落后的狀態。
(2)70-80年代的發展變化
隨著工農業生產的不斷發展,人民生活水平的逐步提高,城市污水的成分也隨之而變化,污染程度由低向高逐漸演變,一些發達的資本主義國家由于污水的污染,使人民身體健康受到威協的沉痛教訓,(日本國骨疼病、水俁病的出現)引起人們的關注和我國政府的高度重視,建立了國家級環保組織(國務院環境集保護辦公室),大學也陸續設置環境工程系或環境工程專業,國務院環保辦投資在天津興建污水處理實試驗廠(天津市紀莊子污水處理試驗廠),70年代末開始興建,處理規模:一級處理0.1立方米/秒,二級處理0.025 立方米/秒,北京高碑店污水處理試驗廠也先后運行。
國家和地方都為籌備建設國內大型污水處理廠,并于1982年破土動工,1984年4月28 日竣工投產運行,處理規模26萬立方米/天。天津市紀莊子污水處理廠的誕生填補了我國大型污水處理廠建設的空白,引起了中央領導的高度重視。紀莊子污水處理廠自投產運行后多年來達到設計出水水質標準,使黑臭的污水變為清流,得到全國人大、全國政協委員們的贊揚,并通過他們向全國各地政府呼吁,加速建設污水處理廠的步伐,發展污水處理事業,消除污水對環境的污染。
由于紀莊子污水處理廠是我國第一座大型城市污水處理廠,也引起各省市領導的高度重視,紛紛帶隊來廠參觀取經,他們的到來將污水處理的種子帶到祖國各地開花結果。在他們的決策下,北京、上海、廣東、陜西、山西、河北、江蘇、浙江、湖北、湖南等省市根據各自的具體情況分別建設了不同規模的污水處理廠,使我國的污水處理廠由60年代的十幾座發展到幾十座,天津市紀莊子污水處理廠的設計、施工、管理的成功經驗,為我國大型城市綜合污水處理廠的建設起到了工程建設的示范作用,也為我國80年代污水處理事業大規模的發展起到了奠基作用。
(3)20世紀末污水處理技術的發展和污水處理廠建設的成就。
國家"七五"、"八五"、"九五"科技攻關課題的建立,使我國污水處理的新技術、污泥處理的新技術、再生水回用的新技術都取得了可喜的科研成果,某些項目達到國際先進水平。十一屆三中全會以來在鄧小平建設有中國特色社會主義理論的指引下,隨著改革開放大好形勢的不斷深入,我國的污水處理事業也得到了快速的發展。國外污水處理新技術、新工藝、新設備被引進到我國,在活性污泥法工藝應用的同時,AB法、A/O法、A/A/O 法、CASS 法、SBR法、氧化溝法、穩定塘法、土地處理法等也在污不處理廠的建設中得到應用。由過去只具有去除有機物功能的污水處理工藝技術發展為具有除磷脫氮多功能的工工藝技術,國外一些先進的、高效的污水處理專用設備進入了我國污水處理行業的市場。如格柵機、潛水泵、除砂裝置、刮泥機、曝氣器、鼓風機、污泥泵、脫水機、沼氣發電機、沼氣鍋爐、污泥消化攪拌系統等大型設備。
由于建設大型城市污水處理廠的投資很大,我國的建設獎金有限,無法適應水污染治理的需要。為此引進國外獎金建設污水處理廠成為建設獎金的重要組成部分,從而也加快了我國城市污水處理廠的建設速度。一批大型的城市污水處理廠利用國外貸款項目相繼建成投產。如:我國20世紀最大的污水處理廠高碑店污水廠,處理規模一期50萬立方米/天,二期可達100萬立方米/天,天津東郊污水處理廠,處理規模為40萬立方米/天。成都三瓦窯污水處理廠處理規模為40萬立方米/天,杭州四堡污水處理廠處理規模為40萬立方米/天,沈陽北部污水處理廠規模為40萬立米米/天,鄭州王新莊污水處理廠處理規模40萬立方米/天。這些大型污水處理廠的建設標志著我國污水處理事業的不斷壯大,標志著污水處理技術在我國發展的成果,標志著我國政府對污水處理事業的重視,也標志著我國污水處理事業發展到一個嶄新的階段。
1、城市污水處理設施的建設與發展
我國解決城市污水的凈化問題始于二十世紀70年代。一些城市利用郊區的坑塘洼地、廢河道、沼澤地等稍加整修或圍堤筑壩,建成穩定塘,對城市污水進行凈化處理。據調查,這個時期在全國已建成各種類型的穩定塘有38座,日處理城市污水約173萬m3。
其中生活污水量占一半,其余包括石油、化工、造紙、印染等多種工業廢水。此階段開始重視引進國外先進技術和設備,開展與國外的技術交流,逐步探索適合我國國情的工程技術和設計,為以后的建設奠定了基礎。
80年代,隨著城市化進程的加快和城市水污染問題日益受到重視,城市排水設施建設有較快發展。國家適時調整政策,規定在城市政府擔保還貸條件下,準許使用國際金融組織、外國政府和設備供應商的優惠貸款,由此推動了一大批城市污水處理設施的興建。
我國第一座大型城市污水處理廠:天津市紀莊子污水處理廠于1982年破土動工,1984年4月28日竣工投產運行,處理規模為26萬m3/d。在此成功經驗的帶動下,北京、上海、廣東、廣西、陜西、山西、河北、江蘇、浙江、湖北、湖南等省市根據各自的具體情況分別建設了不同規模的污水處理廠幾十座。
“八五”期間,隨著城市環境綜合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大,城市污水處理設施的建設經歷了一個發展高潮時期。到1995年,我國城市排水系統排水管道長度約為110062km,按服務面積計算,城市排水管網普及率為64.8%。與1990年相比,城市排水管道增加54373km,平均每年增長10874km;城市污水處理廠169座(其中二級生化處理廠116座),年處理污水17.49億m3。
與1990 年相比,城市污水處理廠增加89座(其中有北京高碑店、天津東郊、石家莊橋西、廣州大坦沙、無錫蘆村、濟南等大中型城市污水處理廠),平均每年建污水處理廠17座。“九五”期間,我國正式啟動對“三河”(淮河、海河和遼河)、“三湖”(太湖、巢湖、滇池)流域和“環渤!钡貐^的水污染治理,國家給予相應資金和技術上的支持。1996~1999 年竣工投入運行的城市污水處理項目有22個,投資59.58億元,日處理規模371.7萬m3;在建項目109個,計劃投資161.83億元,日處理規模832.0萬m3。據統計,到2000年底,全國已建設城市污水處理廠427座,其中二級處理廠282座,二級處理率約為15%。2000 年用于城市污水處理工程建設的總投資約為150億元。但目前絕大多數小城鎮尚未建污水處理設施。
2、城市污水處理工藝技術現狀與發展
工藝技術現狀,我國現有城市污水處理廠80%以上采用的是活性污泥法,其余采用一級處理、強化一級處理、穩定塘法及土地處理法等“七五”、“八五”、“九五”國家科技攻關課題的建立與完成,使我國在污水處理新技術、污水再生利用新技術、污泥處理新技術等方面都取得了可喜的科研成果,某些研究成果達到國際先進水平。同時,借助于外貸城市污水處理工程項目的建設,國外許多新技術、新工藝、新設備被引進到我國,AB法、氧化溝法、A/O工藝、A/A/O 工藝、SBR法等等在我國城市污水處理廠中均得到應用。
污水處理工藝技術由過去只注重去除有機物發展為具有除磷脫氮功能。國外一些先進、高效的污水處理專用設備也進入了我國污水處理行業市場,如格柵機、潛水泵、除砂裝置、刮泥機、曝氣器、鼓風機、污泥泵、脫水機、沼氣發電機、沼氣鍋爐、污泥消化攪拌系統等大型設備與裝置。
我國80年代以前建設的城市污水處理廠大部分采用普通曝氣法活性污泥處理工藝,由于該工藝主要以去除BOD和SS為主要目標,對氮磷的去除率非常低。為了適應水環境及排放要求,一些污水處理廠正在進行改造,增加或強化脫氮和除磷功能。AB法污水處理工藝于80年代初開始在我國應用于工程實踐。由于其具有抗沖擊負荷能力強、對pH值變化和有毒物質具有明顯緩沖作用的特點,故主要應用于污水濃度高、水質水量變化較大,特別是工業污水所占比例較高的城市污水處理廠。
目前氧化溝工藝是我國采用較多的污水處理工藝技術之一。應用較多的有奧貝爾氧化溝工藝,由我國自行設計、全套設備國產化,已有成功實例。DE型氧化溝和三溝式氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應用。采用卡羅塞爾氧化溝工藝的城市污水處理廠大部分為外貸項目。多種類型的SBR工藝在我國均有應用,如屬第二代SBR工藝的ICEAS 工藝,屬第三代的CAST工藝、UNITANK工藝等。
隨著我國對水環境質量要求的提高,特別是對出水氮、磷的要求提高,使得新建城市污水處理廠必須考慮氮磷的去除問題。由此開發了改良A/A/O工藝和回流污泥反硝化生物除磷工藝,并已開始在實際工程中應用。如泰安污水處理廠、青島李村河污水處理廠、天津北倉污水處理廠、北京清河污水處理廠等。從工程規模上看,一批大型污水處理廠的相繼建成投產標志著我國污水處理事業發展到一個嶄新的階段。
加強農村生活污水的處理,是村容整治的組成部分,也是社會主義新農村建設的重要內容。農村生活污水造成的環境污染不僅是農村水源地潛在的安全隱患,還會加劇淡水資源的危機,使耕地灌溉得不到有效保障,危害農民的生存發展。因此,加強農村生活污水收集、處理與資源化設施建設,避免因生活污水直接排放而引起的農村水體、土壤和農產品污染,確保農村水源的安全和農民身心健康,是新農村建設中加強基礎設施建設、推進村莊整治工作的重要內容,也是農村人居環境改善需要解決的迫切問題。
1、農村生活污水產生的環境問題
全國農村每年產生生活污水約80多億噸,而96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統,生活污水隨意排放。有人這樣形容中國農村的人居環境現狀:如果把全國的村莊合并為10個村的話,4個村沒有自來水;3個村在豬圈或廁所旁打了一口井,供人們飲用;10個村莊都把臟水往外潑;9個村莊還在使用傳統旱廁;9個村莊仍然隨便找個地方填埋垃圾;4個村莊下雨出不來;5個村莊夜里進不去。
我國農村生活污水有以下特征:
(1)面廣、分散。村莊分散的地理分布特征造成污水分散,難于收集。
(2)來源多。除了來自人糞便、廚房產生的污水外,還有家庭清潔、生活垃圾堆放滲濾而產生的污水。例如,太湖洗衣廢水占生活污水的21.6%,巢湖、滇池大約為17.9%。
(3)增長快。隨著農民生活水平的提高以及農村生活方式的改變,生活污水的產生量也隨之增長。
(4)處理率低。以浙江省麗水市的農村污染情況為例,每年全市農村人糞尿產生總量約180萬噸,經化糞池處理的量約為23.03 萬噸,處理率僅為12.9%。
未經處理的生活污水肆意排放,嚴重污染了農村的生態環境,直接威脅廣大農民群眾的身體健康以及農村的經濟發展。一方面,未經處理的生活污水自流到地勢低洼的河流、湖泊和池塘等地表水體中,嚴重污染各類水源;另一方面,生活污水也是疾病傳染擴散的源頭,容易造成部分地區傳染病、地方病和人畜共患疾病的發生與流行。目前全國農村的自來水普及率只有34%左右,還有好多農民存在飲水安全問題。在浙江省麗水市農民家庭用水水質的抽樣檢測結果中,63 個水樣中大腸桿菌、渾濁度等主要指標超標的占72%。水源地水質低的狀況與農村生活污水未經處理直接排放有直接的因果關系。
2、我國在農村生活污水處理方面的探索
我國從上個世紀80年代開始開展生活污水分散處理技術的開發和研制工作,許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應用,但目前該分散技術的使用率較低,還存在許多問題。一方面,生物處理效率較低,尤其表現為氮磷去除率很低。氮磷污染是導致水體富營養化的主要原因,如果在此技術上不能取得突破,這類技術的應用前景必然會受到限制。
另一方面,目前實施的分散污水處理只是初步實現了分散污水的收集、處理和排放,遠未實現分散處理的真正目的——再利用,即將污水就地處理和就地回用,實現污水資源化。鑒于農村生活污水的問題日益嚴重,迫切需要采取積極的措施。近年來,隨著地方經濟實力的增強,尤其是發達省份在經濟發展到一定階段以后,逐步認識到農村生活污水處理問題的重要性,并開始采用一些實用、合理、低能耗和低運行費用的技術來處理污水;一些人口密集的欠發達地區也認識到,如果不對農村生活污水采取有效處理,會觸發農村醫療和經濟建設等方面的系列問題,甚至造成傳染病的產生與擴散,因而,提高了對農村生活污水處理問題的重視程度。
(1)厭氧沼氣池處理技術
在我國農村生活污水處理的實踐中,最通用、節儉、能夠體現環境效益與社會效益結合的生活污水處理方式是厭氧沼氣池。它將污水處理與其合理利用有機結合,實現了污水的資源化。污水中的大部分有機物經厭氧發酵后產生沼氣,發酵后的污水被去除了大部分有機物,達到凈化目的;產生的沼氣可作為浴室和家庭用炊能源;厭氧發酵處理后的污水可用作澆灌用水和觀賞用水。在農村有大量可以成為沼氣利用的原材料:農作物秸稈和人畜糞便等。
研究表明,農作物秸稈通過沼氣發酵可以使其能量利用效率比直接燃燒提高4~5倍;沼液、沼渣作飼料可以使其營養物質和能量的利用率增加20%;通過厭氧發酵過的糞便(沼液、沼渣),碳、磷、鉀的營養成分沒有損失,且轉化為可直接利用的活性態養分--農田施用沼肥,可替代部分化肥。沼氣池工藝簡單,成本低,運行費用基本為零,適合于農民家庭采用。而且,結合農村改廚、改廁和改圈,可將豬舍污水和生活污水在沼氣池中進行厭氧發酵后作為農田肥料,沼液經管網收集后,集中凈化,出水水質達到國家標準后排放。
沼氣池處理技術已在我國一些地方得到了有效推廣和使用。浙江全省有352個村實施了生活凈化沼氣工程,累計建成沼氣池83.3萬立方米,年處理生活污水8170萬噸,年產沼氣4295萬立方米,年可替代標準煤近3萬。四川省結合新農村建設,開展"鄉村清潔工程",以戶或聯戶為單元,建設沼氣池和生活污水厭氧凈化池,有效解決人畜糞便、生活污水、垃圾污染等農村環境難題,出現家園清潔和村容整潔的新面貌。
(2)穩定塘處理技術
在我國,特別是在缺水干旱地區,穩定塘是實施污水資源化利用的有效方法,近年來成為我國著力推廣的一項技術。與傳統的二級生物處理技術相比,高效藻類塘具有很多獨特的性質,對于土地資源相對豐富,但技術水平相對落后的農村地區來說,是一種較具推廣價值的污水處理技術。李旭東等采用高效藻類塘系統處理太湖地區農村生活污水,COD的平均去除率在70%以上,氨氮的平均去除率高達93%,磷的平均去除率為55%;陳鵬采用高效藻類塘處理城市生活污水,取得了穩定的處理效果:COD、BOD5、NH3-N和TP的平均去除率分別達到75%、60%、91.6%和 50%。
(3)人工濕地處理技術
目前,北京、深圳等城市都采用了這一技術處理生活污水。云南省澄江縣撫仙湖邊的馬料河濕地工程于2003年10月建成運行,每天可凈化污水4萬多立方米,凈化后的水質優于地表水三類標準。有關研究表明,在進水污染物濃度較低的條件下,人工濕地對BOD5的去除率可達85%~95%,對COD的去除率可達80%以上,對磷和氮的去除率分別可達到90%和60%。
除此以外,浙江、廣東、天津和江蘇等地還分別在無動力、地埋式厭氧處理系統、雨污分離管網輸送集中處理和生物投菌治理污水等技術方式應用方面進行了探索與嘗試,也都取得了一定的進展。
3、加快農村生活污水處理的政策途徑
保護好農村水環境是保障農業生產發展、創建優美鄉村的基礎。開展農村生活污水治理工作是改變農村生活污水無序排放現狀、改善農民生活條件和建設社會主義新農村的需要。我國有60多萬個行政村、250多萬個自然村,由于各地情況千差萬別,農村生活污水處理不能實行一刀切的政策,必須要因地制宜、分類指導,提出符合各地實際的生活污水處理方式與措施。
(1)把農村生活污水的處理作為新農村建設的重要內容
要充分利用國家新農村建設的良好政策環境,加強各地農村生活污水的處理工作。基于農村生活污水污染產生的多方面原因,要結合新農村建設中改廁、改廚和改圈的工作,配套建設污水處理設施。要在相關政策法規的制定、監督管理的配合和農村水污染綜合治理技術支撐體系的建立等方面綜合采取措施,加強污染源控制,推進污水處理設施建設和有效運轉,實現農村水環境的改善。
(2)因地制宜地確定各地生活污水處理的技術路線
基于我國農村普遍欠發達的現狀,各地農村的經濟社會發展水平、區域特點、自然地理條件和環境目標不盡相同,絕大部分農村應采用經濟有效、簡便易行、節約資源、工藝可靠并能夠與當地自然環境高度融合的污水處理技術,因地制宜地使生活污水排放與處理無害化和資源化。
在一些村莊分布密集、經濟發展水平較好的農村地區,高效強化的微動力生態處理集成技術與設備具有極大的技術經濟優越性;其他集中供水的廣大農村地區,則可根據其社會經濟發展狀況和水環境保護目標的要求,通過改造農村的河道、水塘和濕地,構建適度強化的無動力復合生態處理集成系統。這些集成技術和設備因其低成本、高效率、無動力或微動力等顯著特點,具有在集中供水條件下處理農村生活污水的潛在優勢。
(3)繼續加強農村生活污水處理技術的研究
由于我國農村面廣人多,生活污水處理技術具有長期的效益與廣大的市場,必須動員大專院校和科研機構加強相關技術的研究。針對當前處理技術存在的主要問題,研究和開發新型的三低一高(低能耗、低投資、低成本和高效率)的分散型污水資源化處理技術,并提高污水處理深度,增加脫氮除磷的功能以控制水體富營養化。
(4)多方籌集生活污水處理設施建設與運營的資金
農村生活污水處理具有較強的公益性,而且需要一定規模的資金投入,單靠農民自身投入有一定困難。要結合新農村建設的實踐,采取國家扶持、地方補助、農民支持和企業參與等方式,廣泛籌集資金,形成多元化投入、多渠道動員的參與機制,使生活污水處理工程能夠順利付諸實施和運轉。
(5)加強對農村生活污水處理建設的規劃
要在吸取和借鑒國外先進技術的基礎上,有效結合厭氧、好氧生物人工處理技術與自然凈化系統,規劃與各地農村經濟水平、區域特點、自然條件、環境目標相適應的生活污水處理工藝和行之有效的運行管理模式。生活污水治理應與當地的經濟結構調整相結合,發展綠色、無公害的產業與產品,在生態治污的過程中有效開發利用動植物資源,實現水的良性循環、水資源的可持續利用以及促進動植物的繁育生長。
(6)規范市場準入標準,限制劣質設備進入市場
目前我國小型污水處理裝置的市場競爭非常激烈,存在惡性競爭現象,而且設計不規范,缺乏統一的技術要求和設計標準,對運行管理缺乏考慮,為將來的運行管理帶來了很大的風險和隱患。應該結合我國國情,參照國外經驗,提出針對分散性污水處理的技術標準、設計規則與操作規范,使工程設計標準化和運營管理規范化,促進新成果的市場化和產業化的發展。加強工程監督管理,提高處理設施的建設質量和運行質量,確保處理后的污水能達標排放。