城市生活污水處理技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)探索

朱 健

（上海市凈化技術(shù)裝備成套有限公司，上海 200120）

面對(duì)日益增多的生活污水量，若不能進(jìn)行有效處理，不僅會(huì)導(dǎo)致水資源面臨嚴(yán)重污染，還會(huì)使生態(tài)環(huán)境日益惡化，影響人們的身心健康。為了改變現(xiàn)狀，相關(guān)企業(yè)和部門需合理應(yīng)用污水處理技術(shù)，有效處理污水，使其達(dá)標(biāo)排放，這樣不僅避免了水資源的污染，還提高了城市的形象以及城市居民的幸福指數(shù)。

1 城市生活污水處理現(xiàn)狀

1.1 污水處理技術(shù)有待提高

雖然許多城市擁有數(shù)量較多的污水處理廠，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，大部分處理廠缺少先進(jìn)的污水處理設(shè)施，污水處理技術(shù)和工藝比較落后，導(dǎo)致污水處理時(shí)間較長(zhǎng)，而且無(wú)法保證處理后的污水達(dá)到指定標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 缺乏健全的市場(chǎng)化管理機(jī)制

盡管各大城市對(duì)污水處理予以高度重視，但許多污水處理項(xiàng)目并未實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，依然由政府負(fù)責(zé)。政府在進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，由于管理模式比較落后，導(dǎo)致經(jīng)常面臨投資數(shù)額較高、資金嚴(yán)重超標(biāo)的問(wèn)題。部分地區(qū)積極采用PPP項(xiàng)目模式，但卻并未收到預(yù)期的效果。在這一模式下，與之相關(guān)的機(jī)制還有待進(jìn)一步完善。

1.3 管理體系不健全

許多污水廠缺乏先進(jìn)的管理理念和管理技術(shù)，導(dǎo)致其管理模式比較粗放，污水處理的成本較高。在污水廠中，常用的管理方式是自控化管理，其主要采用PLC技術(shù)（可編程邏輯控制器）對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理，該管理模式具有一定的重復(fù)性和單一性，管理范圍有限，很難保證處理后的污水水質(zhì)達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)。而在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，智能化污水處理管理與控制系統(tǒng)已得到大范圍的推廣與使用。這一系統(tǒng)包括很多功能，可以完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化閉環(huán)控制。因此，我國(guó)污水處理廠要積極學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化現(xiàn)有的管理體系。

2 常用的城市生活污水處理方法

2.1 膜分離法

在膜分離法中，使用具有特殊性質(zhì)和功能的薄膜對(duì)液體中的部分成分進(jìn)行處理，使之與液體分離。膜分離技術(shù)的類型比較多，如滲析、電滲析、反滲透、超濾等。膜分離技術(shù)的發(fā)展速度比較快，可取得良好的污水處理效果。且膜分離技術(shù)具有一定的節(jié)能性，可確保能量得到高效轉(zhuǎn)化。通常，需在常溫條件下進(jìn)行膜分離操作。該方法由于所涉及的裝置比較簡(jiǎn)單，操作較為方便，而且操作過(guò)程可得到有效的控制，因此，用于污水處理能進(jìn)一步提高處理效率。然而，膜分離技術(shù)也有其自身的缺點(diǎn)，比如，其先進(jìn)程度還有待進(jìn)一步提升。而且，膜分離技術(shù)對(duì)預(yù)處理要求比較高，在處理過(guò)程中所使用的薄膜可能會(huì)面臨污染和損壞，導(dǎo)致這一技術(shù)在污水處理中尚無(wú)法得到進(jìn)一步推廣[1]。

2.2 活性污泥法

在進(jìn)行污水處理時(shí)，可采用活性污泥法。該方法是一種典型的好氧生物處理法，于1914年誕生于英國(guó)。目前，活性污泥法及其相應(yīng)工藝在處理污水方面具有廣泛的應(yīng)用空間，可處理污水中的部分有機(jī)物，并利用活性污泥及時(shí)吸附水中的固體，以保證水中的有害物質(zhì)得到去除。將污水與活性污泥相結(jié)合進(jìn)行攪拌，然后開展曝氣操作，可確保水中的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步分解。另外，技術(shù)人員在使用這一方法時(shí)，要通過(guò)不間斷通入空氣的方式對(duì)污水進(jìn)行處理，以確保好氧性微生物迅速繁殖，從而利用這些微生物群處理污水中的有機(jī)物。傳統(tǒng)的活性污泥法法通常要消耗較大的能量，而且運(yùn)行成本比較高，涉及到一系列復(fù)雜的流程，會(huì)進(jìn)一步增加管理難度。而且，該方法在處理污水時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多污泥，技術(shù)人員需對(duì)這一部分污泥進(jìn)行另外處理，避免其對(duì)環(huán)境造成危害?；钚晕勰嗉夹g(shù)的發(fā)展時(shí)間比較長(zhǎng)，與之相關(guān)的衍生工藝較多，除了傳統(tǒng)的處理方法之外，還包括完全混合活性污泥法、吸附與再生活性污泥法等，SBR工藝（序批式活性污泥法）以及與之相關(guān)的變形工藝。

2.3 生物膜法

生物膜法是另一種污水好氧生物處理技術(shù)，其主要利用生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床等設(shè)備對(duì)污水進(jìn)行處理。為了進(jìn)一步發(fā)揮生物膜法的作用，要保證氧氣供應(yīng)充足，并發(fā)揮出好氧菌、厭氧菌、真菌等一系列高度密集的微生物所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)功能。技術(shù)人員要在專門用于處理污水的構(gòu)筑物中設(shè)置微生物生長(zhǎng)聚集載體，也可稱之為填料，然后，在氧氣充足的條件下，將微生物匯集于填料表面，形成一層生物膜。此時(shí)，通過(guò)微生物對(duì)水中的有機(jī)物進(jìn)行相應(yīng)的處理，可使污水的水質(zhì)得到進(jìn)一步改善，同時(shí)，生物膜的厚度也會(huì)不斷增加。生物膜不會(huì)一直存在，而是會(huì)逐漸脫落，然后在填料表面形成新的生物膜，以循環(huán)往復(fù)的方式對(duì)污水進(jìn)行處理。隨著時(shí)間的不斷推移，與生物膜法相關(guān)的工藝和設(shè)備技術(shù)水平日益提升。與傳統(tǒng)的生物濾池相比，新型生物膜處理法不會(huì)輕易受到溫度的影響，而且使用的是質(zhì)量比較輕便的填料，設(shè)備的處理能力比較強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生較多的污泥，方便人們進(jìn)行管理。但這一方法也存在一些缺點(diǎn)。比如，需耗費(fèi)大量的填料，投資成本比較高。經(jīng)過(guò)這一方法處理后的污水內(nèi)部經(jīng)常存在較大的生物膜片，間或摻雜細(xì)小、瑣碎的碎片，整體水質(zhì)比較渾濁[2]。

3 城市生活污水處理技術(shù)的創(chuàng)新措施

3.1 創(chuàng)新污水處理工藝技術(shù)

近些年，我國(guó)對(duì)城市污水處理的排放標(biāo)準(zhǔn)提出了比較嚴(yán)格的要求，這意味著需對(duì)原有的污水處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，才能保證最終的處理結(jié)果達(dá)標(biāo)。因此，業(yè)內(nèi)人士研究出更加先進(jìn)的A2/O工藝，即厭氧-缺氧-好氧法生物脫氮除磷工藝。此外，人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，部分省市提出了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。若只采用A2/O工藝則無(wú)法保證污水達(dá)到部分地方的處理標(biāo)準(zhǔn)，因此，需對(duì)處理工藝進(jìn)行再度升級(jí)和創(chuàng)新。常見(jiàn)的處理思路有兩種，第一，增加活性污泥的使用量，保證污水得到更加高效的處理。第二，保證活性污泥的質(zhì)量符合要求，對(duì)菌種進(jìn)行集中篩選，優(yōu)中選優(yōu)。在這兩種思路的影響下，又衍生了新的工藝。

3.1.1 A2O+MBR

MBR是一種嶄新的污水處理技術(shù)，可稱為膜生物反應(yīng)器。將該項(xiàng)技術(shù)與A2O工藝相結(jié)合，可達(dá)到事半功倍的處理效果。第一，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定，質(zhì)量高。該項(xiàng)技術(shù)所具備的分離效果遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)沉淀池，對(duì)水進(jìn)行處理后，水中的懸浮物和濁度幾乎不可見(jiàn)，水具有極高的清澈度，而且水中的大多數(shù)細(xì)菌和病毒已被去除，其整體出水水質(zhì)高于建設(shè)部頒發(fā)的《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ-25.1-89）[3]。第二，不會(huì)產(chǎn)生較多污泥，避免技術(shù)人員花費(fèi)大量的時(shí)間和資金對(duì)污泥進(jìn)行處理。第三，相關(guān)處理裝置不會(huì)占據(jù)較大面積，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力比較強(qiáng)，操作比較簡(jiǎn)單，可在任何場(chǎng)合使用這一技術(shù)。第四，可有效處理極難去除的有機(jī)物和氨氮物質(zhì)。第五，運(yùn)行管理比較便捷，可通過(guò)微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化控制。第六，可通過(guò)這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)處理工藝的改造。然而，該項(xiàng)技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，比如，膜的成本比較高，極容易出現(xiàn)膜污染，而且會(huì)耗費(fèi)較多的能量。

3.1.2 A2O+MBBR

MBBR又可稱為移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器。該項(xiàng)技術(shù)具有一定的創(chuàng)新性，克服了傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和淹沒(méi)式生物濾池等設(shè)備的某些缺點(diǎn)，但又具備傳統(tǒng)生物膜法中的部分特點(diǎn)。利用MBBR生物膜不僅能夠促進(jìn)微生物迅速繁殖，還能對(duì)污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行有效降解。該項(xiàng)工藝操作比較方便，擁有極高的有機(jī)物去除效率，同時(shí)，還能對(duì)磷和氮進(jìn)行高效處理。將MBBR與A2/O相結(jié)合，可進(jìn)一步提高污水處理水平，改善水質(zhì)。其可采用多種池型，且不會(huì)影響最終的處理效果。此外，MBBR的生物填料具有一定的耐用性，而且質(zhì)量較高，整個(gè)系統(tǒng)也比較耐用，可長(zhǎng)期使用[4]。

3.1.3 A2O+ARES

ARES生態(tài)能污水處理系統(tǒng)是一種新型技術(shù)組合體系，該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)合理運(yùn)用生物酶誘導(dǎo)、微量元素等內(nèi)容的平衡優(yōu)勢(shì)，確保微生態(tài)環(huán)境中的微生物具有良好的工作環(huán)境，滿足其分解、合成需求。將ARES與A2O相結(jié)合，可確保系統(tǒng)中的特定光化微生物獲得充足能量，從而加速微生物的繁殖。微生物分解有機(jī)物后轉(zhuǎn)變成活性污泥，利用載體技術(shù)將生物酶和生物酸加入經(jīng)過(guò)篩選的微生物體內(nèi)，形成滿足特定條件的中間微生物。在光生物活化器的作用下，提高中間微生物的活性與穩(wěn)定性，可對(duì)剩余的污泥進(jìn)行持續(xù)、不間斷的分解，將其轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)性污泥，其中包含許多強(qiáng)勢(shì)活性污泥。當(dāng)中間微生物繼續(xù)對(duì)污泥進(jìn)行處理時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生微生物的營(yíng)養(yǎng)劑——高級(jí)酸，當(dāng)其得到進(jìn)一步轉(zhuǎn)化后，就可使微生物再度充滿能量。通過(guò)這種循環(huán)往復(fù)的處理方式，可確保污染物得到有效處理。

3.1.4 A2O+BBR

BBR生化工藝是一種引入芽孢桿菌優(yōu)勢(shì)菌種的污水處理技術(shù)。在應(yīng)用這一污水處理技術(shù)時(shí)，要考慮到這一工藝的核心，即將芽孢桿菌作為主要的優(yōu)勢(shì)菌種。為了滿足芽孢桿菌的生長(zhǎng)條件，技術(shù)人員會(huì)結(jié)合BBR裝置與BBR生化池。BBR與A2/O相結(jié)合，可確保出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。首先，要將需要處理的污水轉(zhuǎn)至BBR裝置中，然后，利用附著于裝置載體表面的芽孢桿菌對(duì)水中的有機(jī)物等物質(zhì)進(jìn)行處理。BBR生化池可確保芽孢桿菌保持其自身優(yōu)勢(shì)，然后進(jìn)一步去除污水中的物質(zhì)。當(dāng)處理后的水從生化池流出后，會(huì)進(jìn)入二沉池之中，然后，水會(huì)與泥實(shí)現(xiàn)順利分離。在確定水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，可予以排放[5]。為確保芽孢桿菌的活性穩(wěn)定，需提前添加相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)劑，促進(jìn)微生物迅速繁殖。BBR工藝流程圖如圖1所示。

圖1 BBR工藝流程圖

3.2 更新污水處理設(shè)施

許多污水處理廠的設(shè)備和設(shè)施比較落后，缺乏完善的性能和先進(jìn)的技術(shù)，因此，要加大投入力度，對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)更新和升級(jí)。第一，對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行優(yōu)化和更新，可使設(shè)備擁有較為明顯的節(jié)能降耗效果，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備的使用成本。第二，根據(jù)最新環(huán)保要求，購(gòu)置具有環(huán)保功能的設(shè)備和構(gòu)筑物。各大污水處理廠要結(jié)合自身實(shí)際情況，選擇和更新相應(yīng)的設(shè)備。比如，污水廠可購(gòu)置水泵和鼓風(fēng)機(jī)，使設(shè)備的性能得到進(jìn)一步優(yōu)化，在提高污水處理效果的同時(shí)，還可進(jìn)一步提高企業(yè)的效益。若企業(yè)具有雄厚的實(shí)力和較高的技術(shù)能力，要根據(jù)自身的發(fā)展目標(biāo)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，如高密沉淀池和反硝化深床濾池?？傊?，企業(yè)要充分結(jié)合自身需求，選擇相應(yīng)的設(shè)備類型，并提前對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行考察。此外，在引進(jìn)相關(guān)設(shè)備和技術(shù)時(shí)，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試或展開實(shí)驗(yàn)，確保其具有良好的功能。

3.3 合理利用自然循環(huán)技術(shù)

自然循環(huán)技術(shù)主要是通過(guò)利用大自然的規(guī)律和功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的有效處理，這也是保證污水處理技術(shù)得以充分發(fā)揮作用的重要原理。比如，在大自然中，污染物會(huì)得到進(jìn)一步稀釋、擴(kuò)散和沉淀，大自然中的微生物會(huì)對(duì)各類物質(zhì)進(jìn)行降解和處理，將這些反應(yīng)和處理方式用于治理污水可達(dá)到事半功倍的效果。根據(jù)研究表明，自然循環(huán)工藝通過(guò)對(duì)水田和土壤進(jìn)行高度模擬，就可改變污水的水質(zhì)。然后，發(fā)揮微生物的功效，確保污水得到進(jìn)一步凈化。在我國(guó)，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還面臨一定的限制，比如，由于需要處理污水的量比較多，導(dǎo)致處理時(shí)間比較長(zhǎng)，無(wú)法保證處理的高效性。然而，在實(shí)際使用的過(guò)程中，將自然循環(huán)技術(shù)用于處理長(zhǎng)江流域污水，充分發(fā)揮出陶土和木炭的作用，可改善處理效果。由于陶土和木炭源自大自然，可實(shí)現(xiàn)就地取材，因此，使用成本比較低。

4 城市生活污水處理的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)人民生活質(zhì)量的不斷提升，污水的排放量逐年增加，城市水資源面臨日益嚴(yán)重的污染。因此，各大城市對(duì)污水的處理具有迫切的需求，各大城市將會(huì)更加重視對(duì)生活污水的處理，制定合理的處理方案，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)城市水環(huán)境的保護(hù)。

4.1 污水處理廠規(guī)模不斷擴(kuò)大

隨著人民群眾對(duì)環(huán)保重視程度的加深，國(guó)家對(duì)環(huán)保投入不斷增加，在各大城市中，將會(huì)出現(xiàn)更多頗具規(guī)模的污水處理廠。這些污水廠不僅擁有先進(jìn)的處理技術(shù)和設(shè)備，還可保證處理后的污水水質(zhì)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 污水處理工藝不斷改進(jìn)

在污水廠的每個(gè)單元可設(shè)置不同的處理裝置，引進(jìn)相應(yīng)的處理方法比如生物活性炭法、太陽(yáng)能輔助菌群降解法等，從而突破傳統(tǒng)處理方式的弊端，保證污水得到高效處理。

5 結(jié)語(yǔ)

人們對(duì)水資源的使用量不斷增加，并產(chǎn)生許多污水。為了確保污水得到有效處理，要積極引進(jìn)和開發(fā)先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，提高污水廠的污水處理能力，改善城市環(huán)境，保障居民的生活。