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我國城市污水處理的重點科技發展方向探討

來源:轉載時間:2019-06-03瀏覽次數:1194次

1.城市污水處理量大面廣 需要系統完善的綜合性技術支持與服務體系

建立城市污水處理廠對改善城市水環境,保障城市社會經濟發展起著舉足輕重的作用。在歐美、日本等西方發達國家,已經普遍施行城市污水的集中二級處理。近年來,我國中央政府、各級地方政府及有關部門對城市污水治理十分重視,將其作為當前和今后一段時期基本建設和環境保護領域中重點支持的產業之一,城市污水處理領域出現了前所未有的發展速度。

然而,截止到1998年底,盡管我國已經建成城市污水處理廠187座,但二級處理能力僅822萬m3/d,按此計算的城市污水二級處理率僅14.1%。目前,我國城市平均每100萬人有1座污水處理廠,與美國等發達國家每0.5~1萬人有1座污水處理廠相比,差距很大。

根據《國民經濟和社會發展"九五"計劃和2010年遠景目標綱要》的要求,到2010年城市污水處理率要達到40%~50%,用于城市污水處理產業的投資需求約為1800億元,建成后每年的運行費在70億以上。按照國家環保局頒布的《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996),為了滿足出水排放標準,絕大多數城鎮污水處理廠都必須采用二級生化處理或深度處理工藝技術。

毫無疑問,我國的城市污水處理行業具有很大的市場需求與產業發展前景,但同時存在嚴峻的資金短缺和技術設備國產化開發問題。由于污水處理廠建設和運行資金短缺,致使一大批規劃中的污水處理廠遲遲不能上馬,已經建設的污水處理廠也不能正常運行,預期的環境目標無法實現。對大部分地區而言,當前首要解決的不完全是治理深度的問題,而是治理與否的問題。近年來,我國的城市污水處理廠建設主要通過利用外資,引進國外技術設備,導致工程投資大、債務負擔重,并抑制了國內污水處理技術設備制造產業的發展。

由此可見,要在短期內提高城市污水處理率,除了開發適合我國國情、切實可行、高效低耗的城市污水處理技術、工藝與設備外,健全和完善城市污水處理綜合性技術支持與服務體系,制定合理可行的產業技術經濟政策,盡快解決城市污水處理收費及價格問題,加大建設城市污水處理廠的投資力度,也是十分重要的。

2. 由于長期的氮磷污染,水質富營養化的控制與修復成為難題

流域性水污染是我國水環境的重大問題,1995年國務院確定淮河、遼河、海河和太湖、巢湖、滇池為"九五"期間水污染防治的重點流域,并編制了這些流域的水污染防治規劃。近年來,重點流域水污染防治工作取得較大進展,淮河、太湖兩大流域的重點工業污染源已經基本達標排放,主要污染物的排放量削減了大約40%,水質污染得到初步控制。

但我國大部分湖泊和部分河流、近海水體仍然存在相當嚴重的富營養化問題。近年來,時有湖泊藍藻、綠藻等的季節性暴發現象,滇池、巢湖等湖泊富營養化造成的藍藻問題依然存在,甚至湖泊水質達Ⅰ、Ⅱ類標準的千島湖、洱海也每年暴發藻華。部分河流水域如漢江、珠江、葛洲壩水庫等近年來也出現了水質富營養化。1998年3、4月間香港海域和珠江口的赤潮記憶猶新,9月份渤海又發生了3000km2以上的大面積赤潮。水質富營養化問題給生態環境造成嚴重危害,經濟損失也十分慘重。

水體富營養化在我國已成為突出的環境問題。由于長期污染,造成水體中營養鹽異常高的背景濃度,使水環境變得非常脆弱,外部條件的微小變化就會使水體營養狀態發生急轉,引起藻華頻頻暴發。在這種情況下,氮磷污染物控制與去除技術、水體富營養化發展態勢預測、富營養化控制技術等方面的研究及相關技術的應用成為水環境污染控制日益緊迫的重要課題。

3. 工業污染的控制從單純的末端治理轉為清潔生產為核心的全工藝過程控制

為了解決工業廢水污染問題,許多國家的環境決策者提出了排放污染物最小化的概念,即從污染源頭進行減量,變末端治理為對全工藝過程進行控制。同時發展高效、低耗的處理技術,以保障排放最小化清潔技術的實施。它作為防治工業污染,保護環境,提高工業企業整體素質,實現可持續發展戰略的重大措施,已成為當今世界的歷史潮流。美國的50多年的水污染防治實踐表明:污染最小化技術是一種既經濟又實用的方法。1992年聯合國環境與發展大會將排放最小化清潔生產列入《二十一世紀議程》,并制定計劃在全球推行。

在國際組織的支持、幫助下,我國在1994年建立了示范工程,并于1999年在3省市作全面試點。水污染排放最小化清潔集成技術包括先進生產技術、工藝改革、資源綜合利用和污染物末端治理的綜合技術,是綜合預防的環境策略。

我國污廢水處理與回用技術經濟水平,總體來說是效率低、成本高,缺乏水資源化處理的高效、低耗工藝及相應的設備,加上水價過低,污廢水回用率當然低。這就成了制約污水排放最小化清潔集成技術研究和低水質水回用的進程的關鍵因素之一。

國內外實踐證明順利推行污廢水排放最小化清潔生產以達到節能、降耗、減污和提高生產效率的目的,必須建立排放最小化清潔生產實施機制,對企業施加壓力和誘導的激勵政策。

發達國家的污染控制對象已經轉向微量有毒有機物,致力于受污染水體水質功能的恢復。而廣大發展中國家的污染控制對象仍然主要是好氧有機污染物等,仍在艱難地遏制水污染加劇的趨勢。JV UP + D^Kh! 3q`p%l A uo2QSf: YqfGw)*U行政管理論文_^bIR5g= iL!D28*dA^fJd m2K"6Ff

4. 從工業廢水的單獨分散處理轉為城市污水的集中處理

雖然發達國家的污染控制對象已經轉向微量有毒有機物,致力于受污染水體水質功能的恢復,但廣大發展中國家的污染控制對象仍然主要是有機污染物,以及氮磷營養物,遏制水污染和水質富營養化不斷加劇的趨勢仍然是艱巨的任務。因此,今后相當長的一段時期內,加強污染源的末端治理依然是我國水污染控制的最主要途徑。國內外的實踐表明,在絕大多數情況下,采取城市污水與工業廢水集中處理的方式具有非常明顯的技術經濟優勢。

5.小城鎮污水處理已經提到議事日程

我國目前擁有各種規模和性質的小型城鎮17000多個,隨著鄉鎮企業的迅速發展和村鎮人口的不斷集中,小城鎮的污水排放量不斷增加,但絕大多數沒有有效的污水處理設施。由于缺乏必要的污水收集和處理設施,不僅造成小城鎮本身的環境污染日益嚴重,而且成為區域性水環境的重要污染源。例如,太湖流域現有各種規模的城市為7座,而小型城鎮高達978個,小城鎮的污水治理成為太湖水污染防治的關鍵。

對于我國大量的小城鎮,產生的污水量一般小于2萬M3/D,通常在2000 ~5000M3/D之間,屬于小型污水處理廠范圍。由于受經濟發展水平偏低、處理要求偏高、可供選擇的經濟適用技術很少和運營管理經驗嚴重缺乏等多方面的問題,與大中型城市污水處理廠相比,小城鎮小型污水處理廠的設計、建設和運營更加困難。小城鎮污水治理是今后我國水污染控制的重點和難點之一,與此相對應,小城鎮污水治理技術與設備的研究開發也是當前需要加速解決的問題。

投資省、運行費用省、工藝流程簡單、處理效果好、運行管理簡便的工藝及成套設備始終是國內外污水處理界所致力于研究與尋求的方向。對于小城鎮污水,這樣的需求更加突出。

6. 從單純的工藝技術開發轉向工藝、設備、工程、政策和經濟的綜合集成與產業化

長期以來,我國的污水處理技術研究以單項優勢為主,且偏重于工藝性能的研究,且缺乏對不同處理系統綜合研究,缺乏足夠的系統性、完整性,也缺乏綜合性的比較研究和技術經濟評價體系,缺乏全面和綜合比較能力,在很長的一段時間內國外的新技術和新產品就不斷沖擊國內市場,國產產品總是無法在市場上占有一席之地,決策失誤相當頻繁。最近幾年,以技術設備的集成性、成套性和高效實用為基礎,與工程建設和運營管理密切結合的技術決策和質量保證體系的建立得到了高度重視。

當代污水處理已經形成向高科技和設備集成化發展的趨勢。在發達國家,水處理工藝的創新往往和配套設備的開發融為一體,一種新工藝的問世通常伴隨著專利設備的產生,工藝的先進性通過集成化的設備來體現,并由設備的市場獲得主要經濟效益。在國際市場上,具有工藝技術優勢和設備開發集成能力的工程公司,已經成為承擔水工業工程項目的主體,并且在我國也有非常成功的業績。

但多年來,我國對設備的開發相對滯后,進口設備占據了主要市場。由于我國城市污水處理相關設備制造企業分散且規模小,生產設備的總體質量差,成套能力弱,尤其是工藝技術與專用設備的開發和功能要求相脫節,不能依據各種水質水量變化特性實現處理工藝與相應設備的緊密結合、同步發展和整體化,從而在適用性、穩定性和可靠性等方面不能滿足城市污水處理廠的建設和運行需要。這一狀況已經引起國務院主要領導和業內人士的重視,污水處理設備國產化工作正大力度地向前推進。有必要調整科技攻關的思路,將工藝研究和設備開發密切結合,在推廣應用先進工藝技術的同時推出高質量的成套設備,為水工業工程建設和技術改造提供全面的技術支持。

隨著國家城市污水處理產業政策的調整,污水處理收費制度的推行,以及工程建設程序的國際接軌,招投標制度的全面實行,為污水處理及成套工藝設備產業的發展提供了必要的市場條件和競爭機制。

7. 污水處理水質控制指標不斷增加并越來越嚴,技術與經濟壓力加大

水環境污染和水質富營養化問題的尖銳化以及公眾環境意識的增強,迫使越來越多的國家和地區制定嚴格的污水處理和排放標準,涉及的水質控制指標、內容和數值不斷改進,越來越嚴。

1998年1月開始實施的國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996),對城鎮二級污水處理廠的排放水質不僅有更加明確和詳細的規定,而且對其中幾項指標的要求更加嚴格,除了原來的二級排放標準外,新增了更加嚴格的一級標準,磷酸鹽和氨氮排放標準的適用范圍擴大到所有排污單位,此外,還增加了色度、PH值等20多個新項目。這不僅意味著新建污水處理廠所采用的工藝流程不但要具有很高的SS、BOD5、COD去除能力,而且要具有去除營養物、色度和某些特殊有機物的能力,同時意味著許多現有污水處理廠將面臨著處理工藝的改造、運行方式的改變和出水水質的改善問題。因此,迫切需要通過綜合性的研究開發,推廣應用一批能滿足新的排放要求、處理效果好、基建和運行費用低的污水處理新技術、新工藝和更新改造技術,解決城鎮污水處理廠出水COD、SS、色度和氮磷等污染物指標的達標排放問題,為新標準的全面推行以及保護有限的水資源創造先行條件。

8. 城市污水處理領域技術發展重點的建議

8.1 城鎮與工業污水治理的技術支持與經濟支撐體系

以市場化為基礎的管理體制和運行機制:污水處理現代企業制度與運營模式,完全成本污水處理收費政策,籌資途徑等;工程技術標準與規范:工程項目的科技評價準則與指標體系,水質水量特點與水質標準,處理標準、處理方式與程度,工程設計、建設、運行及設備產品的控制標準與規范,檢測考核體系等;工程質量保障與產業化示范:工程項目設計、建設和運行的管理程序、評審準則與約束機制、質量控制程序與策略,管理評估的技術支持體系,典型處理技術的科技產業化示范。

8.2 城市污水處理技術的綜合評估與改進

處理技術集成與性能評估:通過對各種類型處理技術(包括各種節能降耗技術途徑、氧化溝工藝、常規活性污泥工藝、厭氧處理工藝、除磷脫氮工藝、曝氣技術設備等)的性能測試、評估和對比分析,為標準規范的重大更新和制定提供科學的依據;通過引進技術的生產性試驗研究和消化吸收,進行創新性改進。

8.3 城市污水處理通用工藝計算方法及軟件

通過污泥產率及其影響因素研究,揭示各種不同計算方法的理論基礎和正誤,并填補參數試驗值的國內空白;以最新的活性污泥數學模型理論為基礎,進行全國性的污水水質特性刻畫,為新技術與工藝計算方法開發、工程設計與運行提供基礎信息;規范工藝設計計算方法,建立通用及統一的活性污泥工藝計算方法,開發統一的污水處理工藝計算軟件。

8.4 城市污水高效低耗成套技術、工藝與設備

污泥處理、處置及資源化技術:污泥堆肥技術的工程化和產業化,污泥厭氧消化成套工藝技術高效快速厭氧污泥穩定化工藝,高效好氧污泥穩定化工藝,中小型污水污泥生態利用技術及工程示范;污水深度處理及回用:城市污水的完全無害處置新技術,污水綜合利用的集成化工藝技術與應用示范。

8.5 污水處理廠綜合性能測試與能力擴增技術

曝氣系統生產性能測試和改進技術;運行維護和控制系統的技術改進,能力搭配的協調;處理系統內有機物的分布及其降解規律;不同類型微生物的微觀分布及其對處理性能的影響;溶解氧分布與能量節省;混合液高效固液分離和出水SS降低的機理及控制技術;城鎮與工業污水處理廠除磷脫氮改造技術和運行改進技術;低碳氮比除磷脫氮技術;內部碳源、水質特性改善和碳氮比需求降低技術;"同時硝化反硝化"機理和除磷機理;新型除磷脫氮技術的開發。

8.6 難降解(有毒有害)COD和色度強化去除技術

高效藥劑強化色度去除技術;微生物群體結構和降解能力的改進;提高難降解(有毒有害)COD去除效果的新技術;COD的組成分析與可生物降解性測定技術。

8.7 污水的高效低耗組合處理技術

強化一級處理的物化-生物集成工藝及其工程化;兩段組合式好氧生物處理技術及工程示范;城市污水的生態工程處理技術及工程示范。

8.8 污水處理計算機控制技術與信息管理系統

8.9 小城鎮污水處理技術與設備

小城鎮污水收集、輸送和預處理技術;生物強化和化學強化一級處理技術;簡易物化-生化聯合高效污水處理技術;厭氧/好氧高效低能耗污水處理技術;氧化溝技術的應用研究;生物濾池與其他固定膜法污水處理技術;小城鎮污水分散與簡易處理技術與設備研究開發。

8.10 城鎮與工業廢水處理成套工藝設備國產化開發

結合關鍵工藝設備的產業化,逐步形成不同層次不同檔次不同工藝類型的成套工藝設備供給能力,重點為處理能力為1~20萬m3/d的處理系統,并兼顧縣鎮小型污水處理廠和分散工業點源污水處理的需求,從而達到覆蓋所有處理規模的目的。依據實用性、適用性、經濟性和可靠性的原則,采用自主開發和引進技術并重的方式,密切結合污水處理工藝的特點和創新發展,將工藝研究和設備開發密切結合,圍繞強化一級污水處理、高效沉淀、中小規模污水處理、高效氧化溝、厭氧(水解酸化)處理處和水泵調速優化控制的技術和配套設備開發和產業化,重點發展以下關鍵設備:新型預處理設備,微孔曝氣設備,氧化溝曝氣設備,排泥設備,自動化控制系統及在線式連續測量儀表,SBR工藝潷水器,污泥機械濃縮脫水,污泥消化及沼氣利用設備,大流量、低揚程潛水泵,投藥設備,水下推進器、潛水攪拌器,風機,閥門等。


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