城镇污水处理厂建设及运行现状分析

发表时间:2018/1/12   来源:《防护工程》2017年第24期   作者:王晓静
[导读] 我国的经济水平在近几年来获得了飞速提升,城镇的水污染也在日益加重,对人们的身体健康产生了严重的威胁。

湖北省武汉市洪山区水务局  湖北省  武汉市  430070
摘要:我国的经济水平在近几年来获得了飞速提升,城镇的水污染也在日益加重,对人们的身体健康产生了严重的威胁。城镇化推进、城镇化建设的重要组成部分便是污水处理设施的建设,其运行情况也与水资源的节约与保护存在着密切关系,也对人们的生活水平起到了至关重要的作用。
关键词:城镇污水;处理设施;运行管理;现状分析

 
        前言
        随着我国城市化水平的加快,城镇人口日益增多,城市污水的排放量越来越大,每年污水排放已达到数万亿立方米,而且污染强度不断增大、污染物种类日趋复杂。公众环境意识不断加强,对水环境质量要求不断提高,因此,高标准的城镇污水处理技术及污泥妥善处置才能适应将来经济的发展,满足公众对优化环境的要求。
        1城镇污水处理厂建设与运行状况
        1.1建设运行情况
        在城市化的过程中,在中国的城市污水处理厂和环境保护的关注增加。根据中国有关部门的统计,我们可以发现,在中国农村污水处理厂的数量,在近四年的时间内,已经从900多座增加至3000座左右。并且污水处理强度也逐年增加,由2006年初的0.6×108m3/d上升至2010年的1.3×108m3/d,污水处理强度增强两倍多。这些都是污水处理厂数量和质量的变化。根据在中国不同地区污水处理厂的统计(基于2010的统计数据),可以发现城市污水处理厂这样的分布:(1)东部地区是中国的经济发展比较迅速的地区,因此城市污水处理厂的数量最多,据不完全统计,大约有1000多个污水处理厂,同时处理污水的平均强度为0.66×108m3/d,每个厂集大小6.3×104m3/d的污水处理厂全年174.3×108m3/d,处理率和负荷率基本相同,都是76%。(2)中部地区的城市污水处理厂近700个,污水处理能力相对薄弱,只有约0.27×108m3/d,而每个厂房平平均设置为4×104m3/d,全年可处理污水67×108m3/d。中部地区城市污水处理厂处理率和相对负载率比较高,约为84%。(3)西部地区城市污水处理厂数量相对较少,约600个,污水处理强度也相对较低。设置为0.22 m3/d,每个厂房的平均大小为3.5×104m3/d,每年污水处理仅为51.3m3/d,处理率60%,而约69%的负荷率。(4)而在我国东北地区的城镇污水处理厂只有不到150个,污水处理的强度最小,约0.1m3/d,每个厂房的平均大小为7×104m3/d,全年处理污水25.4m3/d,处理率为61%,负载率77%。根据这些数据,我们可以看出经济发达地区相对发达的城镇,污水处理厂建设数量较多,污水处理强度也比较大。
        1.2 城镇污水处理厂常用污水处理工艺
        我国城镇污水处理厂主要应用的处理工艺和技术是:活性污泥法工艺、An/O类工艺及其改良工艺、氧化沟类工艺、SBR工艺、生物膜类工艺等。
        1.2.1传统活性污泥法
        传统的活性污泥法是利用向废水中不断流入的空气,好氧微生物繁殖和污泥絮体形成后的一定时间内,上面附着的微生物菌胶团具有较强的吸附和氧化有机物的能力,将大量吸附到污泥中污染物。进水进入沉淀池,实现固液分离。传统活性污泥法具有很强的降低BOD有机负荷的能力,SS去除率较高,能耗和运行费用相对较低,因此得到了广泛的应用,但脱氮除磷效果较差。
        1.2.2 A/O和A2/O工艺
        A2/O工艺是一种先进的处理技术,是生物脱氮除磷工艺方法的广泛应用,厌氧-缺氧-好氧工艺是最简单的同步脱氮除磷工艺。原污水进入厌氧区,进行氮和磷的去除过程,转化为小分子的发酵产品,其次是缺氧区,达到脱氮的目的,微生物生长和繁殖的能量释放,进行周围环境中的溶解性磷的吸收,有机物经厌氧区、缺氧区后,浓度已较低。
        1.2.3氧化沟法
        在上世纪50年代初开发的氧化沟技术,由于其简单性和易管理性,在我国得到了迅速的推广和应用。氧化沟通常是环形的沟渠,污水和活性污泥混合在沟里,用一个连续环式反应池生物反应池,提高缓冲能力,水力停留时间长,对不易降解的有机物也有较好的处理能力。氧化沟包括帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、奥尔伯(Orbal)氧化沟、T型氧化沟(三沟式氧化沟)、DE型氧化沟和一体化氧化沟。
        1.2.4 SBR工艺
        SBR 法是序批式活性污泥法,该法集进水、曝气、出水及沉淀在一座池子中完成。这种方法不需要回流污泥,无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区,通常由三或四个池子构成一组,轮流运转,一池一池间歇运行。该方法建设与运行费用比传统活性污泥工艺降低20%。就近期的技术条件,SBR 系统更适合中、小型污水处理厂。其去除有机物的机理和传统活性污泥法相似,主要靠大量繁殖的微生物群体降解污水中的有机物。
        1.2.5生物膜法
        生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理的方法,主要被应用于中小型污水处理设施并被广泛用于污水深度处理。我国单纯采用生物膜工艺运行的城镇污水处理设施较少,2014年全国投运城镇污水处理设施清单中只有237座。
        1.3 城镇污水处理厂的处理能力
        查阅2015年的《城镇排水统计年鉴》中的数据资料可以发现,我国城镇污水处理厂年平均设计处理能力为5.45万m3/d,而平均运行的负荷率87.48%,平均单位电耗是0.296kw?h/m3。其中污水处理能力在22万~53万m3/d、11万~22万m3/d、6万~11万m3/d之间的城镇污水处理厂是我国污水处理的重要角色。但是这些重要角色在污水处理厂总数中占据的比例却相对较小,总占比仅仅只有30%;在我国城镇污水处理厂总数中占据比例较大的是污水处理能力为3.5万~6万m3/d、1.8万~4万m3/d以及小于1万m3/d的污水处理厂,占据比例大约为71.4%,这些污水处理厂的规模较小,主要以中小城镇和县城的污水处理为主。
        2对城镇污水处理厂建设造成影响的原因分析
        2.1没有正确认识污水的严重性
        城镇建设过程受到城镇规模和产业支持等因素的影响,城镇居住建筑及相关公共设施存在严重缺陷。大多数地区没有制定一个合理的、科学的、全面的规划,规划可持续发展的数量是很少的,尤其是水资源保护规划、污水污染源控制规划,这就导致城市污水处理水平降低,加大环境污染度。大多数城镇仍利用资源促进经济发展,大力开展污水处理厂建设,治理工作不仅强调污水处理设施布局,集中与分散之间,没有注意到污水处理的安全性及其生态效应。因此,相关的领导和人员没有充分认识到污水处理厂的重要性。他们还缺乏必要的资金和不重视水环境的保护。



        2.2污水处理工艺过为简单
        就环境保护而言,城镇污水处理厂建设还存在环境治理、城市规模等问题。对于大城市,环保意识较强,资金比较充裕,污水处理技术和管理水平比较先进,但对于小城镇来说,其条件相对落后。由于城市基础设施投入的资金较少,使环保工作的难度加大,难以有效实施。城镇污水处理厂在建设过程中,设施相对落后,污水处理率和处理能力都很低,是造成环境污染的主要原因之一。
        2.3污水处理技术落后
        在中国的污水处理沿袭了欧美国家近百年来的路线和处理技术,对国外技术消化吸收也开发自己的技术,城市污水处理技术有了很大的发展,但我国现阶段采用的污水处理技术与国外技术水平相比还总是有非常落后,效率低、能耗高、维修率低、自动化程度低。目前,排放的污水处理设施在我国现有的一般按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的要求执行,陈中颖等研究表明,A/O、A2/O工艺出水水质良好,70%以上可以达到标准水平,传统活性污泥法处理后的出水水质相对较差,不仅达不到一级水平,且有将近30%是低于二级标准的。
        2.4污水再生利用率不高
        我国城市污水处理和再利用起步较晚。2000,加利福尼亚市污水回用率为8亿6400万立方米,再生水约占全市年用水量的7%左右。2011,中国的废水排放总量为807亿吨,而城市污水回用率约为6.2%。城市污水回用率不足十年前的加利福尼亚水平。城市水资源的再利用,有助于缓解城市水资源短缺的局面。全国657个城市,近400个城市缺水,110个严重缺水的城市,推进再生水利用,提高水资源循环利用效率,对新鲜淡水资源的消耗就会减少,有利于城市水资源的可持续发展。
        2.5污水排放标准低,出水水质达标率不高
        对污水处理工艺的污水处理厂出水水质的稳定性普遍不高,一些传统工艺的水质差,陈中颖等进行了一次抽样调查,监测了全国18个省、自治区、直辖市中的77个污水处理厂,发现出水水质好的是A/O和A2/O工艺,可以实现70%以上的达标,传统活性污泥法处理的出水水质相对较差,近30%低于二级标准。一级A、一级 B 和二级标准的平均出水水质的达标率分别为20.9%、40.3%和22.4%,不合格的出水平均利率仍为16.4%。目前,中国的“城镇污水处理厂污染物排放标准”的实施,国内的污水处理厂排放标准相当一部分还没有达到一级 A水平,即使实现雨污分流生活污水全处理的理想状态,很难达到改善修复城市水环境的目的。
        2.6污泥配套处理设施缺乏
        截至2015年9月,中国的年污水处理厂的污泥(含水率80%)的产量将达到约4000多万吨,或约每日9万5000吨污泥。在随后的发展中,污泥量将增加,预计到2020年,中国的城市污泥产量将达到6000 ~ 9000万吨。据统计,中国真正实现污泥的安全处置比例不超过20%。大多数污水处理厂在初期施工中,没有污泥处理配套设备,“重水轻泥”现象非常严重。在许多情况下,污水处理后产生的污泥是由“外运填埋”的处理方法,而这些随意堆污泥没有得到无害化处理,对环境造成污染。
        2.7运行成本较高,经费不足
        我国现阶段,污水处理厂是一项公共事业,大多由国家出资,成本控制意识不强,造成经营成本较高,经营成本高会导致资金短缺。这种形式的财务分配不考虑经营成本的高低,而侧重于污水处理厂的社会效益,不能促进企业控制成本,不利于资金的有效使用。
        2.8 缺乏专业技术和专业人员
        许多城市污水处理厂由于专业技术和专业人才的缺乏,会出现一系列的问题,如长期过度曝气,DO 量远大于实际需求量,间接导致氧利用率低,浪费能源。另外,活性污泥法是目前污水处理的主流工艺,由于缺乏专业技术人员,污泥脱水时,预处理不合适,容易导致过多的能耗。
        3 污水处理厂运行管理
        在城市污水处理厂运行和管理过程中,保证合理的设计将涉及以下两个方面:一是工艺管理,在污水处理厂工艺要求的人员应具有丰富的相关专业知识,还应熟悉操作流程的过程中,也应该有严肃、严谨、认真的工作态度。第二,设备维修管理。工作人员应注意设备的维护和及时保养,并应有较强的检修和调整能力。城镇污水处理厂具有自动化程度低、运行管理简单、维护费用低等特点。因此,应制定合理适宜的管理制度。
        3.1物资管理
        在相关设备和材料的管理过程中,应以相关的管理程序为依据,科学管理。建立完善的污水处理厂机械设备固定资产管理程序和制度,有助于企业提高经济效益。污水处理厂包括生产条件部门、生产运作部门和财务部门。其中的生产部门应做污水处理设备的验收、编号、报废等相关事宜,还应对年度维修计划的合理编制,加强污水处理设备的前期管理和运行管理水平。对污水处理厂机械设备运行的主要生产和经营部门主要负责日常的维护和保养,还涉及到人员的技术培训工作,确保设备的有效使用和发挥作用。
        3.2运行管理
        在城镇污水处理厂使用相关机械设备的过程中,产生物理损失是主要的过程。如果机器没有有效的运行管理,或使用不当,将大大缩短机器设备的使用寿命,增加其运行成本和使用成本。因此,在使用相关机械设备的过程中,为了保证机械设备的正常、高效使用,应加强其运行管理水平。在实际经营过程中,我们要轻用重管理为主要原则来遵循。提高设备管理人员的管理水平,设备管理部门要重视人与设备并重,以达到良好的设备运行管理效果。
        3.3保养、维护管理
        通过技术维护,可以提高污水处理厂机械设备使用的经济效益,大大降低设备的运行成本,为设备的安全和使用寿命提供保证。在设备的维护和保养中,应具备良好的技术手段。确保设备的类型是准确的,并制定维护计划。在检查设备生产完成后,还应当检查设备的技术条件和修理计划的完成程度。利用现代机械设备故障诊断技术和监测技术,建立完善的基于监测的预防性维修体系。
        4 我国污水处理厂建设与运行的对策建议
        4.1加大对污水处理设施的投入
        污水处理设施不完善是我们城市的污水处理率低的主要原因之一,所以要解决中国的城市污水处理的问题,很重要的一点是实现污水处理厂的建设普及和完善不同地区污水处理设施建设。并对现有的污水处理厂设备进行优化,使其能够进行更多的污水处理,尽可能地保证城市污水排放达标。
        4.2降低单位污水处理电耗
        电耗过多是造成我国城镇污水处理厂在运行过程中成本过大以及能源消耗及排放较多的重要原因,因此,要想实现城镇污水处理厂更好地更低成本地为环境保护作出贡献,即应当对当前的污水处理设施进行改善,使其在进行污水处理的时候需要更少的电能,实现节能化的污水处理。
        4.3增进污水再生利用技术
        虽然中国的淡水资源不在极度缺乏的状态,但是随着时间的推进,淡水资源将越来越少,所以在污水处理过程中,应努力实现污水的二次利用作为一个标准的处理,使得污水在处理之后可以具有实际的用途,在保护环境不受污水侵害的同时缓解日益紧张的淡水资源压力。
        4.4妥善处理污水中的脱水污泥
        对污水进行处理之后形成的污泥如果得不到妥善的处理也会对环境造成或多或少的损害,因此在进行污水处理的进程中不仅要关注水的品质还应当对从水中脱离出来的污泥进行处理,本文认为可以采取就进园原则将污泥运送到有填充需要的地区。尽量实现在低成本的基础上为环保做出最大的贡献。
        结语
        综上所述,中国有广阔的土地和丰富的水资源。如何有效地利用和控制污水是一个需要考虑的重要问题。污水处理厂的建设对加快城市化进程具有重要意义。由于污水处理在中国起步晚,污水处理厂的建设都有很大的差异,污水处理问题是非常复杂的,这就要求我们要不断提高技术,改进设备,提高城市污水处理力度,支持控制加工成本、资源循环利用,从实现城市污水有效的治理,加快城市化进程。
参考文献
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