污水处理产业系列报道五:我国城市和农村污水处理现状

2014-07-14 09:43:59 更新  |  来源:  |   次阅读

一、我国的污水处理现状

1、我国污水处理概述

世界任何国家的经济发展,都会推向社会进步、促进工农业生产能力得到提高,使人民生活得到进一步改善,但是也随之带来不同程序的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注,治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。

中国政府历来重视环保治理工作,由于政府的高度重视,我国的污水处理事业得到了长足的发展,但是我们要清醒的看到,我国工业农业生产发展的步伐很快,特别是改革开放以后乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化,有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益,若长此下去将带来环境受到严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能停留在各级政府的重视,而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。

我们不仅要达到经济发展了,生活水平提高了,还要做到经济与环境保护协调发展,生活的质量不断提高。为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现,为人类健康的生存,为子孙后代留下优质的环境而努力付出自己的责任吧。

建国50年来我国污水处理行业的成长历程

(1)50-60 年代的状况。

解放初期由于工农业生产刚刚起步,当时的污水污染程度很低,且提倡利用污水进行农业灌溉,特别是北方缺水地区将污水灌溉利用做为经验进行推广,如著名的沈抚灌渠等,所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂,(还包括1921年1926年间外国人兴建的三座污水处理厂),在处理工艺上有的还是一级处理,处理的规模也很小,每天只有几千立方米,最大的也只有每天5万立方米左右,致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。

(2)70-80年代的发展变化

随着工农业生产的不断发展,人民生活水平的逐步提高,城市污水的成分也随之而变化,污染程度由低向高逐渐演变,一些发达的资本主义国家由于污水的污染,使人民身体健康受到威协的沉痛教训,(日本国骨疼病、水俣病的出现)引起人们的关注和我国政府的高度重视,建立了国家级环保组织(国务院环境集保护办公室),大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业,国务院环保办投资在天津兴建污水处理实试验厂(天津市纪庄子污水处理试验厂),70年代末开始兴建,处理规模:一级处理0.1立方米/秒,二级处理0.025 立方米/秒,北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。

国家和地方都为筹备建设国内大型污水处理厂,并于1982年破土动工,1984年4月28 日竣工投产运行,处理规模26万立方米/天。天津市纪庄子污水处理厂的诞生填补了我国大型污水处理厂建设的空白,引起了中央领导的高度重视。纪庄子污水处理厂自投产运行后多年来达到设计出水水质标准,使黑臭的污水变为清流,得到全国人大、全国政协委员们的赞扬,并通过他们向全国各地政府呼吁,加速建设污水处理厂的步伐,发展污水处理事业,消除污水对环境的污染。

由于纪庄子污水处理厂是我国第一座大型城市污水处理厂,也引起各省市领导的高度重视,纷纷带队来厂参观取经,他们的到来将污水处理的种子带到祖国各地开花结果。在他们的决策下,北京、上海、广东、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂,使我国的污水处理厂由60年代的十几座发展到几十座,天津市纪庄子污水处理厂的设计、施工、管理的成功经验,为我国大型城市综合污水处理厂的建设起到了工程建设的示范作用,也为我国80年代污水处理事业大规模的发展起到了奠基作用。

(3)20世纪末污水处理技术的发展和污水处理厂建设的成就。

国家"七五"、"八五"、"九五"科技攻关课题的建立,使我国污水处理的新技术、污泥处理的新技术、再生水回用的新技术都取得了可喜的科研成果,某些项目达到国际先进水平。十一届三中全会以来在邓小平建设有中国特色社会主义理论的指引下,随着改革开放大好形势的不断深入,我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国,在活性污泥法工艺应用的同时,AB法、A/O法、A/A/O 法、CASS 法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污不处理厂的建设中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展为具有除磷脱氮多功能的工工艺技术,国外一些先进的、高效的污水处理专用设备进入了我国污水处理行业的市场。如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备。

由于建设大型城市污水处理厂的投资很大,我国的建设奖金有限,无法适应水污染治理的需要。为此引进国外奖金建设污水处理厂成为建设奖金的重要组成部分,从而也加快了我国城市污水处理厂的建设速度。一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成投产。如:我国20世纪最大的污水处理厂高碑店污水厂,处理规模一期50万立方米/天,二期可达100万立方米/天,天津东郊污水处理厂,处理规模为40万立方米/天。成都三瓦窑污水处理厂处理规模为40万立方米/天,杭州四堡污水处理厂处理规模为40万立方米/天,沈阳北部污水处理厂规模为40万立米米/天,郑州王新庄污水处理厂处理规模40万立方米/天。这些大型污水处理厂的建设标志着我国污水处理事业的不断壮大,标志着污水处理技术在我国发展的成果,标志着我国政府对污水处理事业的重视,也标志着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。

二、我国城市污水处理现状及规划

1、城市污水处理设施的建设与发展

我国解决城市污水的净化问题始于二十世纪70年代。一些城市利用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝,建成稳定塘,对城市污水进行净化处理。据调查,这个时期在全国已建成各种类型的稳定塘有38座,日处理城市污水约173万m3。

其中生活污水量占一半,其余包括石油、化工、造纸、印染等多种工业废水。此阶段开始重视引进国外先进技术和设备,开展与国外的技术交流,逐步探索适合我国国情的工程技术和设计,为以后的建设奠定了基础。

80年代,随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到重视,城市排水设施建设有较快发展。国家适时调整政策,规定在城市政府担保还贷条件下,准许使用国际金融组织、外国政府和设备供应商的优惠贷款,由此推动了一大批城市污水处理设施的兴建。

我国第一座大型城市污水处理厂:天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工,1984年4月28日竣工投产运行,处理规模为26万m3/d。在此成功经验的带动下,北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂几十座。

“八五”期间,随着城市环境综合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大,城市污水处理设施的建设经历了一个发展高潮时期。到1995年,我国城市排水系统排水管道长度约为110062km,按服务面积计算,城市排水管网普及率为64.8%。与1990年相比,城市排水管道增加54373km,平均每年增长10874km;城市污水处理厂169座(其中二级生化处理厂116座),年处理污水17.49亿m3。

与1990 年相比,城市污水处理厂增加89座(其中有北京高碑店、天津东郊、石家庄桥西、广州大坦沙、无锡芦村、济南等大中型城市污水处理厂),平均每年建污水处理厂17座。“九五”期间,我国正式启动对“三河”(淮河、海河和辽河)、“三湖”(太湖、巢湖、滇池)流域和“环渤海”地区的水污染治理,国家给予相应资金和技术上的支持。1996~1999 年竣工投入运行的城市污水处理项目有22个,投资59.58亿元,日处理规模371.7万m3;在建项目109个,计划投资161.83亿元,日处理规模832.0万m3。据统计,到2000年底,全国已建设城市污水处理厂427座,其中二级处理厂282座,二级处理率约为15%。2000 年用于城市污水处理工程建设的总投资约为150亿元。但目前绝大多数小城镇尚未建污水处理设施。

2、城市污水处理工艺技术现状与发展

工艺技术现状,我国现有城市污水处理厂80%以上采用的是活性污泥法,其余采用一级处理、强化一级处理、稳定塘法及土地处理法等“七五”、“八五”、“九五”国家科技攻关课题的建立与完成,使我国在污水处理新技术、污水再生利用新技术、污泥处理新技术等方面都取得了可喜的科研成果,某些研究成果达到国际先进水平。同时,借助于外贷城市污水处理工程项目的建设,国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国,AB法、氧化沟法、A/O工艺、A/A/O 工艺、SBR法等等在我国城市污水处理厂中均得到应用。

污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场,如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备与装置。

我国80年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺,由于该工艺主要以去除BOD和SS为主要目标,对氮磷的去除率非常低。为了适应水环境及排放要求,一些污水处理厂正在进行改造,增加或强化脱氮和除磷功能。AB法污水处理工艺于80年代初开始在我国应用于工程实践。由于其具有抗冲击负荷能力强、对pH值变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点,故主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大,特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂。

目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一。应用较多的有奥贝尔氧化沟工艺,由我国自行设计、全套设备国产化,已有成功实例。DE型氧化沟和三沟式氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。采用卡罗塞尔氧化沟工艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。多种类型的SBR工艺在我国均有应用,如属第二代SBR工艺的ICEAS 工艺,属第三代的CAST工艺、UNITANK工艺等。

随着我国对水环境质量要求的提高,特别是对出水氮、磷的要求提高,使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。由此开发了改良A/A/O工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺,并已开始在实际工程中应用。如泰安污水处理厂、青岛李村河污水处理厂、天津北仓污水处理厂、北京清河污水处理厂等。从工程规模上看,一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。

三、我国农村污水处理现状

加强农村生活污水的处理,是村容整治的组成部分,也是社会主义新农村建设的重要内容。农村生活污水造成的环境污染不仅是农村水源地潜在的安全隐患,还会加剧淡水资源的危机,使耕地灌溉得不到有效保障,危害农民的生存发展。因此,加强农村生活污水收集、处理与资源化设施建设,避免因生活污水直接排放而引起的农村水体、土壤和农产品污染,确保农村水源的安全和农民身心健康,是新农村建设中加强基础设施建设、推进村庄整治工作的重要内容,也是农村人居环境改善需要解决的迫切问题。

1、农村生活污水产生的环境问题

全国农村每年产生生活污水约80多亿吨,而96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统,生活污水随意排放。有人这样形容中国农村的人居环境现状:如果把全国的村庄合并为10个村的话,4个村没有自来水;3个村在猪圈或厕所旁打了一口井,供人们饮用;10个村庄都把脏水往外泼;9个村庄还在使用传统旱厕;9个村庄仍然随便找个地方填埋垃圾;4个村庄下雨出不来;5个村庄夜里进不去。

我国农村生活污水有以下特征:

(1)面广、分散。村庄分散的地理分布特征造成污水分散,难于收集。

(2)来源多。除了来自人粪便、厨房产生的污水外,还有家庭清洁、生活垃圾堆放渗滤而产生的污水。例如,太湖洗衣废水占生活污水的21.6%,巢湖、滇池大约为17.9%。

(3)增长快。随着农民生活水平的提高以及农村生活方式的改变,生活污水的产生量也随之增长。

(4)处理率低。以浙江省丽水市的农村污染情况为例,每年全市农村人粪尿产生总量约180万吨,经化粪池处理的量约为23.03 万吨,处理率仅为12.9%。

未经处理的生活污水肆意排放,严重污染了农村的生态环境,直接威胁广大农民群众的身体健康以及农村的经济发展。一方面,未经处理的生活污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中,严重污染各类水源;另一方面,生活污水也是疾病传染扩散的源头,容易造成部分地区传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。目前全国农村的自来水普及率只有34%左右,还有好多农民存在饮水安全问题。在浙江省丽水市农民家庭用水水质的抽样检测结果中,63 个水样中大肠杆菌、浑浊度等主要指标超标的占72%。水源地水质低的状况与农村生活污水未经处理直接排放有直接的因果关系。

2、我国在农村生活污水处理方面的探索

我国从上个世纪80年代开始开展生活污水分散处理技术的开发和研制工作,许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用,但目前该分散技术的使用率较低,还存在许多问题。一方面,生物处理效率较低,尤其表现为氮磷去除率很低。氮磷污染是导致水体富营养化的主要原因,如果在此技术上不能取得突破,这类技术的应用前景必然会受到限制。

另一方面,目前实施的分散污水处理只是初步实现了分散污水的收集、处理和排放,远未实现分散处理的真正目的——再利用,即将污水就地处理和就地回用,实现污水资源化。鉴于农村生活污水的问题日益严重,迫切需要采取积极的措施。近年来,随着地方经济实力的增强,尤其是发达省份在经济发展到一定阶段以后,逐步认识到农村生活污水处理问题的重要性,并开始采用一些实用、合理、低能耗和低运行费用的技术来处理污水;一些人口密集的欠发达地区也认识到,如果不对农村生活污水采取有效处理,会触发农村医疗和经济建设等方面的系列问题,甚至造成传染病的产生与扩散,因而,提高了对农村生活污水处理问题的重视程度。

(1)厌氧沼气池处理技术

在我国农村生活污水处理的实践中,最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式是厌氧沼气池。它将污水处理与其合理利用有机结合,实现了污水的资源化。污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气,发酵后的污水被去除了大部分有机物,达到净化目的;产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源;厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。在农村有大量可以成为沼气利用的原材料:农作物秸秆和人畜粪便等。

研究表明,农作物秸秆通过沼气发酵可以使其能量利用效率比直接燃烧提高4~5倍;沼液、沼渣作饲料可以使其营养物质和能量的利用率增加20%;通过厌氧发酵过的粪便(沼液、沼渣),碳、磷、钾的营养成分没有损失,且转化为可直接利用的活性态养分--农田施用沼肥,可替代部分化肥。沼气池工艺简单,成本低,运行费用基本为零,适合于农民家庭采用。而且,结合农村改厨、改厕和改圈,可将猪舍污水和生活污水在沼气池中进行厌氧发酵后作为农田肥料,沼液经管网收集后,集中净化,出水水质达到国家标准后排放。

沼气池处理技术已在我国一些地方得到了有效推广和使用。浙江全省有352个村实施了生活净化沼气工程,累计建成沼气池83.3万立方米,年处理生活污水8170万吨,年产沼气4295万立方米,年可替代标准煤近3万。四川省结合新农村建设,开展"乡村清洁工程",以户或联户为单元,建设沼气池和生活污水厌氧净化池,有效解决人畜粪便、生活污水、垃圾污染等农村环境难题,出现家园清洁和村容整洁的新面貌。

(2)稳定塘处理技术

在我国,特别是在缺水干旱地区,稳定塘是实施污水资源化利用的有效方法,近年来成为我国着力推广的一项技术。与传统的二级生物处理技术相比,高效藻类塘具有很多独特的性质,对于土地资源相对丰富,但技术水平相对落后的农村地区来说,是一种较具推广价值的污水处理技术。李旭东等采用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水,COD的平均去除率在70%以上,氨氮的平均去除率高达93%,磷的平均去除率为55%;陈鹏采用高效藻类塘处理城市生活污水,取得了稳定的处理效果:COD、BOD5、NH3-N和TP的平均去除率分别达到75%、60%、91.6%和 50%。

(3)人工湿地处理技术

目前,北京、深圳等城市都采用了这一技术处理生活污水。云南省澄江县抚仙湖边的马料河湿地工程于2003年10月建成运行,每天可净化污水4万多立方米,净化后的水质优于地表水三类标准。有关研究表明,在进水污染物浓度较低的条件下,人工湿地对BOD5的去除率可达85%~95%,对COD的去除率可达80%以上,对磷和氮的去除率分别可达到90%和60%。

除此以外,浙江、广东、天津和江苏等地还分别在无动力、地埋式厌氧处理系统、雨污分离管网输送集中处理和生物投菌治理污水等技术方式应用方面进行了探索与尝试,也都取得了一定的进展。

3、加快农村生活污水处理的政策途径

保护好农村水环境是保障农业生产发展、创建优美乡村的基础。开展农村生活污水治理工作是改变农村生活污水无序排放现状、改善农民生活条件和建设社会主义新农村的需要。我国有60多万个行政村、250多万个自然村,由于各地情况千差万别,农村生活污水处理不能实行一刀切的政策,必须要因地制宜、分类指导,提出符合各地实际的生活污水处理方式与措施。

(1)把农村生活污水的处理作为新农村建设的重要内容

要充分利用国家新农村建设的良好政策环境,加强各地农村生活污水的处理工作。基于农村生活污水污染产生的多方面原因,要结合新农村建设中改厕、改厨和改圈的工作,配套建设污水处理设施。要在相关政策法规的制定、监督管理的配合和农村水污染综合治理技术支撑体系的建立等方面综合采取措施,加强污染源控制,推进污水处理设施建设和有效运转,实现农村水环境的改善。

(2)因地制宜地确定各地生活污水处理的技术路线

基于我国农村普遍欠发达的现状,各地农村的经济社会发展水平、区域特点、自然地理条件和环境目标不尽相同,绝大部分农村应采用经济有效、简便易行、节约资源、工艺可靠并能够与当地自然环境高度融合的污水处理技术,因地制宜地使生活污水排放与处理无害化和资源化。

在一些村庄分布密集、经济发展水平较好的农村地区,高效强化的微动力生态处理集成技术与设备具有极大的技术经济优越性;其他集中供水的广大农村地区,则可根据其社会经济发展状况和水环境保护目标的要求,通过改造农村的河道、水塘和湿地,构建适度强化的无动力复合生态处理集成系统。这些集成技术和设备因其低成本、高效率、无动力或微动力等显著特点,具有在集中供水条件下处理农村生活污水的潜在优势。

(3)继续加强农村生活污水处理技术的研究

由于我国农村面广人多,生活污水处理技术具有长期的效益与广大的市场,必须动员大专院校和科研机构加强相关技术的研究。针对当前处理技术存在的主要问题,研究和开发新型的三低一高(低能耗、低投资、低成本和高效率)的分散型污水资源化处理技术,并提高污水处理深度,增加脱氮除磷的功能以控制水体富营养化。

(4)多方筹集生活污水处理设施建设与运营的资金

农村生活污水处理具有较强的公益性,而且需要一定规模的资金投入,单靠农民自身投入有一定困难。要结合新农村建设的实践,采取国家扶持、地方补助、农民支持和企业参与等方式,广泛筹集资金,形成多元化投入、多渠道动员的参与机制,使生活污水处理工程能够顺利付诸实施和运转。

(5)加强对农村生活污水处理建设的规划

要在吸取和借鉴国外先进技术的基础上,有效结合厌氧、好氧生物人工处理技术与自然净化系统,规划与各地农村经济水平、区域特点、自然条件、环境目标相适应的生活污水处理工艺和行之有效的运行管理模式。生活污水治理应与当地的经济结构调整相结合,发展绿色、无公害的产业与产品,在生态治污的过程中有效开发利用动植物资源,实现水的良性循环、水资源的可持续利用以及促进动植物的繁育生长。

(6)规范市场准入标准,限制劣质设备进入市场

目前我国小型污水处理装置的市场竞争非常激烈,存在恶性竞争现象,而且设计不规范,缺乏统一的技术要求和设计标准,对运行管理缺乏考虑,为将来的运行管理带来了很大的风险和隐患。应该结合我国国情,参照国外经验,提出针对分散性污水处理的技术标准、设计规则与操作规范,使工程设计标准化和运营管理规范化,促进新成果的市场化和产业化的发展。加强工程监督管理,提高处理设施的建设质量和运行质量,确保处理后的污水能达标排放。

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