城市污水處理技術(shù)措施及其發(fā)展探索

蔣春

（華鎣市環(huán)境監(jiān)測站，四川 廣安 638600）

近年來，為全面實現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展，城市污水治理工作向縱深推進，國家發(fā)展改革委、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等聯(lián)合多部委先后出臺了《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019—2021年）》[1]、《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》[2]、《關(guān)于加快推進城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導意見》[3]，明確提出到2025年，在污水處理及資源化利用方面，縣城污水處理率達到95%以上；地級及以上缺水城市污水資源化利用率超過25%；城市污泥無害化處置率達到90%。鑒于此，為了有效完善與優(yōu)化城市污水處理技術(shù)并強化其應(yīng)用，本文主要探索了城市污水處理技術(shù)的具體應(yīng)用措施及其未來發(fā)展趨勢，為促使城市污水得到有效處理，避免城市污水給生態(tài)環(huán)境帶來污染，提供一定的支持和依據(jù)。

1 城市污水處理的常見技術(shù)手段

1.1 活性污泥處理技術(shù)

活性污泥是現(xiàn)階段城市污水處理過程中最常見的技術(shù)之一，是由英國科學家在1914年提出的一種好氧生物處理方式?；钚晕勰嗵幚砉に嚨奈鬯幚碓硎抢煤醚跷⑸锏奶攸c降解污水中的有機物，同時好氧微生物也可以在一定程度上降低污水中磷素與氮素的含量[4]?；钚晕勰嗵幚砑夹g(shù)的工藝流程按順序分別是吸附、沉淀及固液分離，從而達到較好的水體凈化效果。首先，活性污泥可以利用自身特性吸附污水中的有機物、雜質(zhì)等，通常情況下，吸附環(huán)節(jié)需要30～60分鐘左右；其次，活性污泥可以將所吸附的有機物代謝，也就是將其進行氧化分解，此環(huán)節(jié)所需要的時間較長；最后，需要在指定場所進行活性污泥的固液分離環(huán)節(jié)，一般情況下會將沉池作為活性污泥沉淀、分離的主要場所，利用回流設(shè)備將二次分離操作后的活性污泥回流到曝氣池并對其進行二次處理，而后實現(xiàn)重復利用[5]。

1.2 生物膜處理技術(shù)

生物膜技術(shù)在城市污水處理工作中十分常見，該技術(shù)又被稱為固定膜法，該技術(shù)是利用好氧生物處理技術(shù)特點實現(xiàn)污水的凈化，在實際應(yīng)用過程中，其污水處理效果較好，但工藝流程較為復雜。一般而言，污水處理工作人員會將微生物生長的聚集載體放置在構(gòu)筑物內(nèi)部，通過對構(gòu)筑物內(nèi)部充氧使微生物生長的聚集載體表面逐漸形成一層微生物含量較高的膜。好氧污水以固定流速流入構(gòu)筑物內(nèi)部時，污水會與微生物生長聚集載體表面的膜進行反應(yīng)，污水中的有機物會被生物膜中的微生物有效分解與吸收，以此凈化水體。而微生物生長聚集載體表面的膜也會因污水中有機物的喂養(yǎng)而不斷繁殖并逐漸發(fā)生形變[6]，若有機物大量積攢在生物膜外壁，其外壁會隨著生物膜形變而出現(xiàn)自然脫落的現(xiàn)象，而暴露出的微生物生長聚集載體表面又會因污水中大量的有機物而重新生長出生物膜，上述過程不斷重復，從而使污水得到凈化。生物膜污水處理技術(shù)適用于需要多次循環(huán)處理且污水組成成分復雜的污水處理過程。

1.3 氧化溝污水處理技術(shù)

氧化溝污水處理工藝又稱OD處理技術(shù)，該技術(shù)將污水以連續(xù)性的循環(huán)反應(yīng)進行處理，從而達到凈化污 水的效果?，F(xiàn)階段常用的五種氧化溝污水處理方式分別為微曝氧化溝處理方式、連續(xù)工作合建式、連續(xù)工作分建式、半交替工作式以及全交替工作式。氧化溝污水處理技術(shù)在實際應(yīng)用時具有出水水質(zhì)質(zhì)量高的特點，主要因為其利用封閉式循環(huán)反應(yīng)池開展水體凈化工作，處理效率高、穩(wěn)定性強、工藝流程較為簡易，且經(jīng)濟投入少、實際凈化效果好[7]。

2 我國城市污水處理現(xiàn)狀

實際上，相較于國外的城市污水處理技術(shù)而言，我國在這方面的研究起步較晚，雖然近年來我國十分重視城市污水處理工作，但相關(guān)污水處理技術(shù)仍處于探索與實踐的過程中。根據(jù)住建部發(fā)布的《2021年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，截至2021年，全國城市建成污水處理廠2 827座，處理能力為20 767.22萬立方米/日，排水管道長度為872 282.94公里，污水年排放量為6 250 762.73萬立方米，污水年處理量為6 118 956萬立方米。與2020年相比，污水年處理量、污水處理率同比增長9.8%、0.37%。但我國城市污水處理的整體發(fā)展仍舊較為緩慢，存在能耗高、占地大、感官差、負資產(chǎn)多等諸多問題，尤其在節(jié)能降耗、綠色低碳、環(huán)境友好等方面明顯落后于發(fā)達國家，無法滿足我國城市現(xiàn)代化建設(shè)與城市發(fā)展的實際需求，主要原因有以下幾點[8]。

2.1 城市污水處理資金不足，處理效率較低

眾所周知，建設(shè)與運行維護城市污水處理廠需要充足的資金支持，但各個城市的經(jīng)濟發(fā)展水平存在差異，導致各城市對污水處理廠的投入資金有所不同，且城市污水處理廠的投資收益回報并不可觀、回報周期較長，所以在經(jīng)濟發(fā)展較為落后的城市，城市污水處理廠的數(shù)量與規(guī)模并不是十分理想。同時存在水質(zhì)凈化設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)落后，無法有效應(yīng)用于實際等問題，進而對城市水體凈化工作的質(zhì)量和效率造成影響[9]。

2.2 城市污水管網(wǎng)建設(shè)有待改進

對于城市污水處理工作而言，污水管網(wǎng)尤為重要，近年來我國城市排水管網(wǎng)的建設(shè)基本與污水處理量的增長率持平，雨污分流制為我國排水系統(tǒng)的主要形式，污水處理廠污水收集率低、進水濃度低依然是影響城市污水處理效率的重要因素。這主要是由于部分城市的地下空間規(guī)劃缺乏拓展性與前瞻性，管網(wǎng)沉積嚴重、流速低，且部分地下污水管網(wǎng)老化、破損。另外，少部分城市仍為合流制管道，非生活污水摻混，增加了城市污水處理工作的總量，降低了城市污水處理效率與效果。

2.3 城市污水處理技術(shù)的推廣有待加強

現(xiàn)階段，城市污水處理技術(shù)的推廣效果并不理想，該現(xiàn)象主要由兩方面原因造成，一方面我國城市污水處理技術(shù)的科研力量十分強大，但科研成果與技術(shù)的應(yīng)用及轉(zhuǎn)化并不理想，導致部分城市污水處理廠的技術(shù)存在滯后現(xiàn)象；另一方面是在數(shù)字化時代發(fā)展背景下，城市污水處理技術(shù)的推廣渠道呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)城市污水處理技術(shù)的推廣方式方法已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代化的推廣需求，這導致城市污水處理技術(shù)的實際價值沒有得到體現(xiàn)[10]。

3 城市污水處理技術(shù)的發(fā)展

3.1 礦物質(zhì)污水處理技術(shù)

該處理技術(shù)在城市污水處理工作中的運用主要依托于礦物質(zhì)本身的物理吸附性質(zhì)，即礦物質(zhì)表面所攜帶的電荷對水體中的金屬顆粒、細小雜質(zhì)等污染物進行吸附，最終凈化污水中的異種電荷[11]。該技術(shù)在具體操作運用時，可以選擇的礦物質(zhì)類型較多，如沸石、海泡石、膨潤土以及硅藻泥等，但工作人員仍需要結(jié)合污水污染物構(gòu)成成分以及實際情況進行科學合理地選擇。對于礦物質(zhì)污水處理技術(shù)而言，其優(yōu)勢在于可選擇礦物質(zhì)種類較多且礦物質(zhì)數(shù)量儲備豐富，因此在構(gòu)建礦物質(zhì)污水處理系統(tǒng)時所需投入的資金較少，同時其污水處理流程較為簡單且處理效率較高，可以有效避免二次污染。例如，沸石有著豐富的孔道與孔穴，且表面積遠遠大于其他種類的礦物質(zhì)，即使在加熱的情況下也不會導致其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化。

3.2 光催化技術(shù)

光催化技術(shù)具有較高的技術(shù)含量，對污水處置設(shè)備也提出了很高的要求，其主要利用光催化作用使無機污染物被氧化或還原成無害的鹽，或是將有機污染物完全降解為水和二氧化碳，以此達到凈化目的。光催化技術(shù)應(yīng)用的原料主要有ZnO以及TiO2等，催化劑具有無毒、廉價、穩(wěn)定以及能重復利用等優(yōu)點，去污效果最有效的是納米TiO2。TiO2自身是無毒的，化學穩(wěn)定性也比較好，一旦遭到紫外光映照之后就會合成自在電子，使空氣中存在的氧得到活化，由此生成活性氧以及自在基，一旦與污染物相遇，就會停止生成氧化復原反響，以此達到去污的目的。

3.3 生物強化技術(shù)

生物技術(shù)在污水處理作業(yè)中的主要原理是利用微生物特性對污水中的有機物進行分解與降解，而生物強化技術(shù)是指在此基礎(chǔ)之上，將特定微生物加入生物系統(tǒng)中，以此提高污水處理效率與質(zhì)量。生物強化技術(shù)不僅能充分利用微生物特點對污水中的污染物質(zhì)進行有效的分解與降解，同時也可以將污水中的有機物轉(zhuǎn)化為無機物。生物強化技術(shù)在具體應(yīng)用時有以下三方面機理特點。（1）該技術(shù)可以直接降解水體中的指定有機物或其他物質(zhì)，即直接作用；（2）該技術(shù)可以基于微生物的新陳代謝特點，在一定程度上改變水體中污染物的組成和密度，即共同代謝作用；（3）結(jié)合實際情況選擇具有特定代謝基因的微生物，通過基因水平的替換使該基因能夠與自然基因代謝方式相互交換，以強化城市污水處理的技術(shù)應(yīng)用效率與效果，即基因水平轉(zhuǎn)移作用。生物強化技術(shù)有四方面優(yōu)勢，首先是污水處理效率較高，其次是可以有效處理污染物成分復雜的污水，最后是可以有效增強污泥的沉降性和活性，并使污泥具有更強的抗沖擊能力。

3.4 超聲波處置技術(shù)

超聲波是由一系列疏密相間的縱波構(gòu)成的聲波，它可以通過液體介質(zhì)向周圍擴散傳播，在聲波能量足夠高時，可以突破液相分子之間的吸收力，構(gòu)成空化核，有助于在部分高溫高壓環(huán)境構(gòu)成超聲空化，使得有機物在空化氣泡內(nèi)發(fā)生化學鍵斷裂、水相熄滅以及高溫合成作用，以達到污水處置的目的。我國作為農(nóng)業(yè)大國，化肥、農(nóng)藥的大量使用使得農(nóng)村面源污染現(xiàn)象突出，這是河流、湖泊等天然水域水質(zhì)污染的重要因素，超聲水處置技術(shù)曾經(jīng)被普遍應(yīng)用于強化微污染水的生物處置。城市中的污水經(jīng)過一定強度的超聲處置后，可增強膜生物反響器的生物活性，同時也會增加反響器的有機負荷，從而有效提高有機物的凈化效率，因而超聲水處置技術(shù)在實踐中的應(yīng)用就是進一步提高污水的生物活性。在處置城市污水的方法中，應(yīng)用超聲技術(shù)降解水中的化學污染物，是才起步的一種新型污水處置技術(shù)，運用這種技術(shù)處置污水，不但可以進一步提高污水處置的效率，如果在水中加入光敏半導體材料，還可以達到應(yīng)用太陽能凈化城市污水的效果。

4 加強城市污水處理技術(shù)應(yīng)用的措施

4.1 加大城市污水處理資金投入，提高污水處理效率

對于現(xiàn)階段的城市污水處理工作而言，相關(guān)人員可以根據(jù)城市污水處理的實際情況，酌情向相關(guān)部門申請城市污水處理的專項資金；相關(guān)部門則可以加大城市污水處理的資金投入，進而推動相關(guān)污水處理設(shè)備的更新升級，提高污水處理效率。與此同時，相關(guān)企業(yè)可以選擇PPP等社會資金合作方式，強化城市污水處理的資金運作。

4.2 持續(xù)優(yōu)化污水管網(wǎng)，保證污水處理提質(zhì)增效

城市污水管網(wǎng)的主要作用是運輸城市中的污水并將其匯聚到污水處理廠，管網(wǎng)是污水收集的重要渠道，同時也是提升進水濃度的關(guān)鍵，相關(guān)單位可從以下幾方面進行優(yōu)化。

4.2.1 結(jié)合實際優(yōu)化現(xiàn)有管網(wǎng)

相關(guān)部門可參照南京市污水處理提質(zhì)增效實踐經(jīng)驗[12]，按照“污水不入河、外水不進管、進廠高濃度、減排高效能”的原則，以“管網(wǎng)（面）-管線（線）-管段（點）”為排查對象，從污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理、管道功能質(zhì)量、水質(zhì)水量和輸水效能等方面，全面排查污水收集系統(tǒng)的突出問題及問題成因，邊排查邊分析、邊整治邊評估，因地制宜地有序開展管網(wǎng)排查和問題管網(wǎng)整治及提升行動，持續(xù)提升污水收集和輸送效能，最終達到污水收集效能及水環(huán)境質(zhì)量“雙提升”的目標。

4.2.2 健全管網(wǎng)日常維護及保養(yǎng)機制

以排查提升行動為基礎(chǔ)，摸清家底，建立污水系統(tǒng)從排口至污水處理廠的雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)圖，并組建專班、落實專人、建立長效機制，及時維修存在問題或異常的污水管網(wǎng)，以此提升污水運輸與收集能力。

4.2.3 科學有效地規(guī)劃新區(qū)

針對新區(qū)所制定的規(guī)劃方案不僅需要具備一定的前瞻性與可擴展性，同時也需要考慮城市在發(fā)展過程中排污量的增長等因素，還要有效區(qū)分工業(yè)區(qū)和生活區(qū)的污水管道設(shè)計[13]。

4.3 加強綠色低碳城市污水處理廠建設(shè)與推廣

對城市污水處理技術(shù)以及綠色低碳城市污水處理廠建設(shè)的推廣而言，相關(guān)人員一方面可參照河南省的睢縣第三污水處理廠、江蘇省宜興市污水處理概念廠經(jīng)驗模板，深入探索水資源循環(huán)、能量自給、節(jié)能降耗、清潔轉(zhuǎn)化、環(huán)境友好、城鄉(xiāng)共享新空間理念，綜合評估及運用厭氧氨氧化、新興污染物檢測與去除、高效磷回收等新工藝、新裝備，在全國因地制宜地建設(shè)一批技術(shù)先進、特色鮮明、模式多樣的污水處理概念廠，全面帶動行業(yè)建設(shè)形態(tài)、工藝技術(shù)和標準規(guī)范的實質(zhì)性變革與升級；另一方面可借助現(xiàn)代化、數(shù)字化的推廣技術(shù)手段，結(jié)合綠色低碳理念，以多元化的推廣渠道強化城市污水處理廠及技術(shù)的建設(shè)與發(fā)展，實現(xiàn)污水資源的環(huán)保處理與重復利用[14]。

5 結(jié)語

綜上所述，在全面建設(shè)與推廣綠色生態(tài)文明城市的發(fā)展背景下，相關(guān)工作人員要正確認識城市污水處理的重要性并給予高度重視，不斷完善與優(yōu)化城市污水處理技術(shù)，結(jié)合城市的實際發(fā)展情況與污水處理現(xiàn)狀，制定階段性、系統(tǒng)化、全面性的污水處理方案及措施，進而有效推廣城市污水處理技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)推動城市污水處理技術(shù)的進一步創(chuàng)新發(fā)展。