城市污水監(jiān)測與治理技術(shù)應(yīng)用

丁 聰，陳 軍，郭瑞蘭

（濰坊市生態(tài)環(huán)境局諸城分局，山東 濰坊 261000）

隨著社會的發(fā)展，各種工業(yè)項目紛紛在城市落戶，對水源造成了嚴(yán)重破壞，同時由于廢水治理技術(shù)相對落后，造成了環(huán)境污染和城市發(fā)展之間的矛盾。生態(tài)環(huán)境日益惡化，不僅給人類的健康帶來極大威脅，而且嚴(yán)重影響城市的可持續(xù)發(fā)展。為此，我們需要對城市污水進(jìn)行監(jiān)測，并通過實際的污水治理措施，盡量減少污水對城市環(huán)境和人體健康的危害。

1 城市污水的危害

城市污水如果不經(jīng)過任何處理就排放，將會對水體造成嚴(yán)重污染，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)失衡，動植物大量死亡，而污染物會通過飲水和食物被人體攝入，從而造成癌癥等嚴(yán)重的慢性疾病，危害公眾健康。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，人體攝取的硫酸鎘含量超過20 mg就可致人死亡；如果鉛攝入過多，就會導(dǎo)致鉛中毒及嚴(yán)重的貧血和精神失常；六價鉻的毒性會導(dǎo)致皮膚出現(xiàn)潰瘍，甚至誘發(fā)癌癥；過量的砷會引起慢性中毒，人體內(nèi)的酶會被抑制，逐漸失去活力，從而影響人體的正常新陳代謝，使皮膚角質(zhì)化，增加患上皮膚癌的風(fēng)險；另外，城市污水中的氰化物具有強(qiáng)烈的毒性，一旦進(jìn)入人體血液，就會與細(xì)胞中的色素氧化酶發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致人窒息死亡[1]。

2 城市污水監(jiān)測與治理存在的問題

2.1 污水監(jiān)測力度不足

目前，我國的水環(huán)境問題日益突出，污水長期被細(xì)菌和微生物腐蝕，會散發(fā)出難聞的氣味，污染周圍環(huán)境，還會滋生大腸桿菌等有害物質(zhì)，對周圍居民的生活造成嚴(yán)重影響。在我國的城市污水監(jiān)測系統(tǒng)中，由于監(jiān)管機(jī)構(gòu)對污水的監(jiān)測范圍小、時間短，因此，一些城市的污水會直接排入江河，給水體污染的治理帶來一定困難。不達(dá)標(biāo)的污水會對正常水體造成一定程度的污染，并通過灌溉水等污染土壤，從而阻礙植物、作物的生長。而產(chǎn)生這些情況的根源，主要是由于相關(guān)部門沒有對污水排放進(jìn)行有效監(jiān)管，沒有嚴(yán)格執(zhí)行污水監(jiān)測規(guī)范規(guī)定的內(nèi)容，從而影響水體循環(huán)作用，損害自然生態(tài)和城市環(huán)境。

2.2 污水處理廠能力不足

污水處理廠能力不足造成的危害，首先是污染空氣，其次是污染水質(zhì)，污水處理廠每天要處理大量的廢水，會散發(fā)出刺鼻的味道，從而污染周圍環(huán)境。污水中還夾雜著大量的大腸桿菌和氨氣，這些有毒物質(zhì)會對周邊造成很大危害；目前很多城市的廢水都沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)就排放，對水質(zhì)和土壤造成很大的負(fù)面影響。這主要是由于污水處理廠的設(shè)施落后，處理能力不足造成的。

2.3 監(jiān)測理念落后

我國人口眾多，工業(yè)廢水排放量大，而在開展監(jiān)督管理工作時，管理部門往往只對重點地區(qū)進(jìn)行定期巡查，達(dá)不到污水管理防治的要求。城市污水檢測應(yīng)強(qiáng)調(diào)綠色、節(jié)能、持久的理念，加強(qiáng)對突出環(huán)境問題的監(jiān)控，加強(qiáng)水環(huán)境綜合監(jiān)測，加強(qiáng)對水生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)，建立健全水環(huán)境管理制度和機(jī)制。

2.4 監(jiān)測體系有待完善

目前，國內(nèi)大部分污水處理廠的廢水均未達(dá)到國家有關(guān)規(guī)定的排污標(biāo)準(zhǔn)，未達(dá)標(biāo)的廢水進(jìn)入大氣中或與土壤、自然水體混在一起，對生態(tài)環(huán)境造成了極大破壞。針對這一問題，我國目前還沒有建立健全相關(guān)的管理體系，且大部分污水處理廠還采用陳舊的處理設(shè)備，很難保證其治理效果[2]。很多污水處理廠在運行過程中，由于操作人員實際操作、設(shè)備能力等因素的影響，導(dǎo)致污水處理廠的處理能力不達(dá)標(biāo)，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重?fù)p害。

2.5 處理設(shè)施不到位

在我國的城市污水治理中，最關(guān)鍵的問題是配套設(shè)施及基礎(chǔ)設(shè)施不完善，自然雨水和生活污水無法有效地分流處理，地下水很容易受到污染。目前，我國許多中小城鎮(zhèn)尚未建立起污水集中處理系統(tǒng)，導(dǎo)致污水直接流入水體，嚴(yán)重危害了飲用水的安全。

3 城市污水監(jiān)測技術(shù)

3.1 自動監(jiān)測

自動化監(jiān)測技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項新型技術(shù)，它可以通過傳感器實現(xiàn)對環(huán)境的自動、實時監(jiān)控。采用自動監(jiān)測技術(shù)，可以實時獲取污水的相關(guān)信息，確保污水監(jiān)測和污水處理能夠協(xié)調(diào)進(jìn)行。采用自動化監(jiān)測技術(shù)，前期投資巨大，后期檢測設(shè)備和儀器維護(hù)比較困難，需要有專門技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)支持，而且后期監(jiān)測結(jié)果的比較和驗證也存在困難。

3.2 試驗標(biāo)準(zhǔn)化

相關(guān)人員通過對國家標(biāo)準(zhǔn)、城市生態(tài)環(huán)境的需求進(jìn)行分析，可以確定合理的監(jiān)測技術(shù)與指標(biāo)，對城市污水進(jìn)行有效監(jiān)測。但資料長期不更新，會使得監(jiān)測靈敏度下降，試驗標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化可以為污水水質(zhì)監(jiān)測提供更準(zhǔn)確、更權(quán)威的資料，缺點在于操作時間較長，不夠便捷[3]。

3.3 替代試驗

這種方法廣泛應(yīng)用于中小城鎮(zhèn)的污水處理廠和工業(yè)廢水處理部門。由于中小城鎮(zhèn)的污水處理廠和企業(yè)的廢水處理設(shè)備精密性相對缺乏，加之地域條件的限制，從而便于采用多種替代性的監(jiān)測方法。替代方法具有使用范圍廣泛和投資少的特點，是目前比較常用的一種方法。

4 城市污水治理技術(shù)

4.1 污泥處理技術(shù)

在城市污水治理中，需對污泥進(jìn)行高效過濾。污泥是一種大顆粒的污染物，其治理方式相對簡單，一般都是通過過濾的方式進(jìn)行處理。

活性污泥工藝是一種常用的污泥處理工藝，廢水和活性污泥一起回流到曝氣池中進(jìn)行混合，再與空氣進(jìn)行接觸，提高含氧量，從而產(chǎn)生代謝作用；充分?jǐn)嚢韬蟮娜芤簳兂蓱腋顟B(tài)，因此，有機(jī)物和氧可以與微生物產(chǎn)生接觸；接著進(jìn)入沉淀槽，原先的懸浮物質(zhì)就會在這里沉淀并分離，因此從沉淀槽里出來的就是純凈水；沉淀池中的淤渣通常會進(jìn)行回流處理，以確保曝氣池內(nèi)的懸浮固體及微生物達(dá)到一定的濃度。在曝氣池中的反應(yīng)會導(dǎo)致微生物的繁殖，因此為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，大量的微生物必須從沉淀池中排放出來。除了要能對有機(jī)物進(jìn)行氧化和分解之外，還必須具有一定的凝集和沉淀性能，這樣才能將其與混合液體分離，從而在出口獲得純凈水。活性污泥處理工藝通過對污水進(jìn)行物理、化學(xué)處理，BOD脫除率大于95%。其次，項目雖然投資高，但運行費用少，缺點是處理需要的時間較長，設(shè)備量大，這樣就會擴(kuò)大處理區(qū)域，增加處理的難度。這一處理技術(shù)今后的發(fā)展趨勢：首先，為使污水系統(tǒng)的組分和濃度均勻化，需要對預(yù)處理進(jìn)行再評價，并對調(diào)節(jié)槽進(jìn)行再設(shè)計；其次，需對活性污泥微生物株進(jìn)行篩選；最后，需要將處理儀器引入活性污泥工藝設(shè)備，并制定相應(yīng)的管理指標(biāo)。

兩階段的活性污泥工藝，即AB工藝，該工藝將污水管道和污水處理廠視為一套污水處理體系，該技術(shù)的特點是：無初沉池、A段負(fù)荷大、B段負(fù)荷小，使A段和B段污泥分別回流，充分利用下水道中的微生物，并為各階段的優(yōu)勢微生物提供有利的環(huán)境條件，使之能夠充分發(fā)揮應(yīng)有的功能，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力和穩(wěn)定性[4]。它的主要工藝設(shè)備包括原廢水、格柵、上曝氣池、A級曝氣池、B級曝氣池、B級沉淀池、排出裝置。該工藝BOD5和COD的脫除率分別為90%和80%。

4.2 智能把控技術(shù)

智能化控制系統(tǒng)是一種高科技的控制系統(tǒng)，在污水監(jiān)測、污水處理等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。智能控制系統(tǒng)包含了控制理論，人工智能、系統(tǒng)理論和信息數(shù)據(jù)理論。該系統(tǒng)由模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制和運行控制三個層次組成，通過多項技術(shù)的結(jié)合，可以實現(xiàn)對污水的實時監(jiān)控和控制。

4.3 污水回收技術(shù)

污水經(jīng)有效處理后可以回收再利用。許多工業(yè)廢水中含有大量的重金屬和稀有金屬，經(jīng)過一系列的處理，可以回收金屬和其他材料，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的，可用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

4.4 人工濕地技術(shù)

目前，一些國家采用了人工濕地技術(shù)來處理城市、村鎮(zhèn)和小型社區(qū)的污水排放。人工濕地技術(shù)主要有潛流式和表流式兩種，其中的微生物等具有較好的去除雜質(zhì)的能力。受環(huán)境因素的制約，目前該技術(shù)僅在我國南方一 些城市使用。

4.5 穩(wěn)定塘技術(shù)

穩(wěn)定塘技術(shù)作為一種較為傳統(tǒng)的污水治理技術(shù)，目前已取得較大進(jìn)展。它通過幾個天然或人造的池塘相結(jié)合，使塘中的各種藻類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以降解、吸收污水，具有很好的應(yīng)用價值。穩(wěn)定塘是一種以太陽能為基礎(chǔ)的能源，通過在池塘中栽種水草，飼養(yǎng)水產(chǎn)和水禽，從而形成一個人造的生態(tài)系統(tǒng)，由太陽（太陽輻射）作為初始能源，通過穩(wěn)定塘中的多條食物鏈物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級傳遞，最終將污水中的有機(jī)物分解、轉(zhuǎn)化，致污染物質(zhì)全部清除，還可以將其轉(zhuǎn)化為可再生資源，將污水處理與資源利用結(jié)合起來，實現(xiàn)污水的資源化[5]。

4.6 AO法及AAO法

AO法和AAO法是近幾年發(fā)展起來的一種新型的生物脫氮技術(shù)，與常規(guī)的化學(xué)、生化方法相比，該技術(shù)能顯著改善污水中的BOD、COD和SS。AO法是缺氧、好氧的縮寫；AAO法是厭氧、缺氧和好氧的縮寫，該工藝在缺氧階段進(jìn)行脫氮，除磷則需要厭氧部分。AO工藝以脫氮為主，AAO工藝能同時去除氮和磷。這兩種處理方法均需要對污水進(jìn)行充分的曝氣，以便充分硝化含氮的有機(jī)物，因此要減少污泥負(fù)載，延長曝氣時間，增加吹風(fēng)量。AO工藝的污泥容量、二沉池容積、回流污泥量、鼓風(fēng)量、曝氣量等均比常規(guī)活性污泥工藝提高一倍以上，并且需要較小的污泥負(fù)載，因此AO工藝會導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施投資和能耗的大幅提高。AAO工藝在低氧區(qū)前端增設(shè)一個厭氧池，可有效去除水中的磷，其投資和能耗均高于AO工藝。

4.7 RSPR高濁度污水處理技術(shù)

最新研制的SPR高濁度廢水凈化裝置，將“一級處理”與“三級處理”兩種工藝結(jié)合在一起，用30分鐘的時間完成。SPR廢水處理工藝是通過化學(xué)方法將溶解的雜質(zhì)從真溶液中沉淀出來，并在固相間形成膠?；蚣?xì)小的懸浮粒子；選擇高效、經(jīng)濟(jì)的吸附劑，將污水中的有機(jī)污染物和色度等進(jìn)行分離；利用微物理吸附技術(shù)，將污水中的各類膠粒、懸浮粒子聚集在一起，形成較大的致密絮體；在自制的SPR高濁度廢水凈化器中，利用旋流、過濾等流體力學(xué)原理，實現(xiàn)絮體與水的快速分離；清水通過罐體內(nèi)部的高密度懸浮泥層進(jìn)行過濾，達(dá)到三級處理水平，出水實現(xiàn)再利用；污泥在濃縮室中被高度濃縮，通過壓力定時排放，所以污泥的水分含量很低，脫水效果很好[6]，因此可以將其直接送到機(jī)器脫水設(shè)備中，經(jīng)過脫水的淤渣也可以用來制作地磚，避免二次污染。

4.8 生物膜技術(shù)

生物膜技術(shù)和活性污泥技術(shù)是目前污水生物處理技術(shù)發(fā)展的主要方向。生物膜法是一種生物膜分離工藝，它的原理是微生物附著在濾料上形成生物膜，當(dāng)污水與生物膜接觸時，有機(jī)物會被微生物吸收并轉(zhuǎn)化，而微生物會對污水進(jìn)行凈化，所需要的氧化通常直接來源于生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、生物流化床等。厭氧法中，生物厭氧濾池是一種以填料為載體的生物處理設(shè)備，厭氧生物吸附于載體的表面，使廢水由底向上升起，經(jīng)過由載體形成的固定床，在厭氧微生物的作用下，有機(jī)物被厭氧分解，生成甲烷。

5 結(jié)語

綜上所述，對污水的監(jiān)測治理不僅關(guān)系到城市的發(fā)展，而且關(guān)系到人們的工作、生活，所以我們應(yīng)加強(qiáng)和完善對污水的監(jiān)測和治理[7]。在城市污水的監(jiān)測與治理中，相關(guān)人員應(yīng)選擇高效可行的方法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，不斷改善監(jiān)測運行質(zhì)量，提高管理水平。在實踐中，我們要繼續(xù)完善污水治理技術(shù)，提高治理效能并節(jié)約能源。