城市污水处理存在哪些问题

1.1 中小城市污水处理水平较低

到2012年底，中国城市污水处理厂运行负荷率平均为82.1%，但仍有部分城市的污水处理厂运行负荷率低于30%，特别是一些中小城市，污水厂虽已建成，但始终未能投入运行，主要原因如下：对污水处理工作重视不够，组织管理不力；一些已建成污水处理厂的城市仍未开征污水处理费，或收费标准和征缴率低，致使污水处理设施运行经费难以保障；污水收集管网建设滞后，污水处理厂运行负率低，甚至无水处理。在中国的一些中小城市，污水处理厂绝大部分是一、二级污水处理，污水处理设备陈旧，大多效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等。而且中国很多污水处理厂的设备运行状况很不理想，近1/3处于停滞状态，有的甚至长期搁置，造成极大浪费，致使污水处理厂的运转率难以提高。到目前为止，中国城市污水处理率仍然较低，很多地区还没有污水处理厂。另外，中国污水处理技术虽然在消化吸收国外技术的同时也发展了自己的技术，但这些技术在不同程度上存在着基建造价和运行成本较高、处理效率有待提高等问题。这也严重影响了中国污水处理的水平。

1.2 城市污水处理管理水平低、污水处理运行机制不够合理

中国污水处理的建设、运行、管理体制大多是计划经济体制下形成的。污水处理的全部费用都由政府全部承担，而污水处理又是纯公益事业，这就形成了建不起，建起了也养不起的局面。

在现有体制下，污水厂员工积极性不高，工作效率普遍不高，且机构臃肿，开支庞大，有些地方处理经费不能及时到位，使得一些污水处理厂有多少经费就处理多少水，这样就不能够充分发挥污水处理厂应有的效益，并且使得大量仪表、设备搁置受损，因为经费紧张，致使设备保养、维修不到位，提前报废，同时也无法发挥污水处理专业管理人员的作用，形成人力、物力、财力的严重浪费。

1.3 污泥没有得到有效处理，形成二次污染

污水经过处理后，达到相应标准，可以排放。但在污水处理过程中产生的大量污泥，往往是许多污水厂极为头疼的事情。目前很多污水厂由于技术和资金的原因，污泥不经无害化处理，堆放在场外，任意其被取走，不知下落，有的地方直接用作农肥，但未考虑重金属含量及有毒物质是否超标。现在大多数污水处理厂由于没有污泥的最终处置途径，给环境造成二次污染，此外，环保部门对污泥处置的监管也急需加强。

1.4 污水处理厂及应急机制不完善

目前，很多潜在的严重危害时刻威胁着污水处理厂的运行，如城市某些隐藏的区域污染源。在目前形势下城市污水处理厂的正常运行越来越敏感，却往往没有完善的污染事件应急机制，形成巨大的安全隐患，一旦发生事件，处理不当，会给当地造成严重影响，并可能引起连锁反应。

2 城市污水的来源及主要污染物

2. 1 城市污水的来源

城市污水是城市下水道系统收集到的各种污水，通常由生活污水、工业废水和城市降水径流三部分组成，是一种混合水体。生活污水是指人们日常生活中的排水，经由居住区、公共场所和居民的厨房、卫生间、浴室及洗衣房等生活设施排放。生活污水中有机污染物约占60%，如蛋白质、脂肪和糖类等；无机污染物约占40%，如泥沙和杂物等。此外，还含有洗涤剂以及病原微生物和寄生虫卵等。

工业废水是从工业生产过程中排放的废水。由于使用的原材料和生产工艺不同，工业废水的成分有很大差异。常见的较严重污染的工业废水有造纸废水、酿造废水、生物制药废水、煤气洗涤废水、农药废水、制革废水、毛纺废水、电镀废水、油漆废水、化工废水、炼油废水等。工业废水是城市污水中有毒、有害污染物的主要来源。

降雨径流是由降雨或冰雪融化水形成的。初期降雨和冰雪融化水的污染也较严重，若能纳入城市污水管道加以处理，是一种理想的安排。对于分敷设污水管道和雨水管道的城市，降雨径流汇入雨水管道而得不到处理；对于采用雨污合流排水管道的城市，虽然可以使一部分初雨径流与城市污水一同加以处理，但雨量较大时易超过截流管的输送能力或污水处理厂的处理能力，大量的雨污混合水出现溢流，造成更严重的水体污染。

2.2 城市污水的主要污染物

城市污水中的污染物质按物理形态可分为悬浮固体、胶体及溶解性污染物质。按化学成分可分为无机污染物和有机污染物2大类。

2.2.1 无机污染物　城市污水中的无机污染物分为无直接毒害作用的无机污染物和有直接毒害作用的无机污染物2类。无直接毒害作用的无机污染物可分为3类：砂粒、矿渣类颗粒状物质；酸、碱、无机盐类；氮、磷等营养物。无直接毒害作用的无机污染物并不是绝对无毒害作用的，当这些污染物达到一定浓度时，也会呈现毒害作用。

污水中的氮可分为有机氮和无机氮，前者是含氮化合物，如蛋白质、尿素等，后者有氨氮、硝酸盐等。硝酸盐本身无毒，但进入人的胃中能还原为亚硝酸盐，再与仲胺作用会形成亚硝胺，而亚硝胺则对人体有害，是致癌、致变异和致畸胎的“三致”物质。

有直接毒害作用的无机污染物主要包括非重金属无机有毒物质和重金属，非重金属无机有毒物质主要有氰化物和砷化物，重金属主要有汞、镉、铬、铅、锌、铜、锰等。氰化物、砷化物、汞、镉、铬、铅是国际上公认的6大毒性物质，此类物质在污染控制中必须严格管理，绝对不容许超标排出厂外。

2.2.2 有机污染物

城市污水中的有机污染物按生物降解的难易程度可分为易于生物降解的有机污染物和难于生物降解的有机污染物。易于生物降解的有机污染物多属于碳水化合物、蛋白质、脂肪等，它们是以自然形式存在的。难于生物降解的有机污染物主要是人工合成的有机物质。

2.2.3 城市污水的危害性

生活中的污水排入水体后，大量的微生物在分解有机物的时候要消耗水中的溶解氧。随着水体中溶解氧的逐渐消失，厌氧状态下的厌氧菌分解有机物产生的硫化氢使水体变臭发黑，同时病原体也会大量繁殖。一些常见的疾病，如痢疾、霍乱、伤寒等，都是由于人们饮用了受污染的水而引起的。将生活污水直接排入江河、湖泊、海湾、水库，必然会引起水体富营养化，造成大量的藻类繁殖，使水中的溶解氧急剧下降，致使鱼类缺氧死亡。工业废水排入水体，使水中的重金属、无机物、有机物严重超标，对水产养殖、各种动物及人体的危害更大，应该引起相关部门的高度重视。

3 城市污水处理应采取措施和建议

3.1 加大对污水处理设施的投入

目前，中国城镇生活污水的处理率仍旧不高，随着城市化进程的加快，以及经济的迅速增长，城镇生活污水处理的压力会越来越大，虽然近几年国家对污水处理的投资有所增加，但与国外相比差距依然很大，发达国家用于排水设施和污水处理方面的投资占国民经济总产值的0.53%至0.88%，而中国仅为0.02%至0.03%，因此，今后中国仍需要加大对城市污水处理设施的财政投入。对于广大的中、西部地区，国家要在财政上给予政策性支持，设立专项资金用于支持城市污水处理设施建设，提高中、西部地区的污水处理率，从而实现中国城镇生活污水处理的平衡发展。

3.2 加快污水处理企业改革的步伐

在中国很多城市，污水处理及配套设施系统都是事业单位或准事业单位的运营方式，由政府收取排污费，给污水处理厂按事业单位拨款，政府在污水处理投资、建设、监管中完全是“一肩挑”，这就使得中国污水处理事业的发展进程比较缓慢，效率低下。有些地方虽进行了体制改革，但不够彻底、到位，难以适应市场经济发展的需要。因此，必须加快体制改革和创新力度，建立现代企业制度，改变依靠财政的状况，降低运行成本，提高经营效率，将污水处理单位改制为企业法人，实行政企分开，从而建立企业自我激励和自我约束的机制。同时，鼓励企业规模化经营，支持企业跨区域投资运营，尽快实现利用市场机制，引入符合行业特征、有限且有效的竞争。

3.3 拓宽城市污水处理设施建设的投资渠道

改变原来的投资、建设和运营体系，建立政府、企业、社会的多元化投入机制，实现投资主体多元化、运营主体企业化和运行管理市场化，这样必将拓宽中国城市污水处理的投资渠道，提高国家投入资金的使用效率。

目前，城市污水处理厂的BOT，TOT模式已在部分地区开展，尽管在具体实施过程中还存在不少问题，但随着政策制定和管理体制的不断完善，这种模式应该也会得到不断发展和完善。

发行市政债券，投资城市环境基础建设是一些发达国家通行的做法。在美国的水务公共事业领域，每年建设性投资的85% 来自市政债券。鉴于中国未来水处理资金需求较大，可考虑这一融资工具。

3.4 提高污水和污泥的资源化程度

城市污水经过处理，达到一定的标准之后，就成为了资源，尤其是干旱、半干旱的缺水地区，如果直接排入水体而不进行有效利用， 就是一种浪费。因此，建设分类供水系统，为实现中水回用建立基础，通过制定积极的政策措施，采取经济手段，鼓励中水回用，防止浪费， 是节约水资源、合理科学利用水资源的最佳方式。同样，对于污泥回用，也要采取积极的经济政策来鼓励和支持，加大对污泥处理的研究力度，保证污泥得到有效处理，不造成二次环境污染，最大限度地利用污泥，变废为宝、变害为利，同时还要加大有关部门的监管力度，实现污泥利用的资源化、无害化。

随着工业化和城市化的发展，水环境污染、水资源紧缺日益严重，水污染控制、水环境保护已刻不容缓。我国现在新建城市或城区采用雨污分流制，但老城市或老城区大多仍然是雨污合流的排水体制，许多合流污水是直接排放到水体。而将旧合流制改为分流制，受现状条件限制大，许多老城区建成年代较长，地下管线基本成型，地面建筑拥挤，路面狭窄，旧合流制改分流制难度较大。合流污水的一大特点是旱季和雨季的水质、水量变化大，雨季污水BOD浓度低，不利于生化处理。国家提出，2010的我国城市污水处理率要求达到40%，因此，研究有效的合流污水处理方法，对加快城市污水处理步伐具有重要的意义。本文针对合流污水处理的有关情况，谈一些个人看法。

　污水处理工艺要求

　我国目前不少城市，新城区与老城区并存，合流制与分流制并存。因此，新建或扩建的污水处理厂，在满足城市总体规划和排水规划需要的同时，还应能达到如下要求：

　（1）具备接纳旧城区合流污水的能力，具有较强的适应冲击负荷的能力。污水处理厂污水来源包括两部分：一是新城区分流污水 ；二是老城区合流污水。与合流污水相比，分流污水水质、水量变化幅度小得多，对污水处理厂调节缓冲的要求小得多。对于合流污水，降雨前期因雨水冲涮街区，合流污水较脏，但水量相对较小；降雨后期水量较大，但污水中有机物浓度相对较小。因此，降雨前期合流污水，可考虑与分流污水一起经预处理后进入污水处理构筑物。降雨后期合流污水，除一部分与分流污水一起经污水预处理构筑物进入污水处理构筑物外，另一部分可考虑通过雨污溢构筑物进入雨污溢流沉定池后排入附近水体。为了对进入污水处理构筑物的合流污水高峰流量、水质波动进行缓冲调节，污水处理构筑物前端可设缓冲调节池，以均衡水质、储存水量。

　（2）具有可靠的BOD、COD、SS去除功能及氮磷去除功能，保证最终出水水质稳定。通常情况下，城市污水中难降解有机物较少，BOD、COD去除比较容易实现，而氮磷去除则较复杂。我国现行的污水排放标准，对污水处理厂出水氮磷指标有严格的要求，故城市污水处理都必须达到氮磷的有效去除。在现行城市污水脱氮除磷工艺中，A2/0采用较为广泛。针对A2/0工艺存在的问题，目前出现了许多改进工艺，每种工艺又都存在各自的特点和局限。由于合流污水引起的水质、水量波动较大，对污水厂各处理单元产生冲击，为了适应受纳水体的要求，为了使BOD、COD等指标进一步降低，进一步去除污水中的细菌及氮、磷等植物性营养物质，在污水厂与受纳水体之间可设氧化塘。

　（3）具有灵活多变的运行方式，可根据收集的污水量、进水水质以及季节变化调整运行方式。常规A2/0工艺，很难做到灵活方便地调整运行方式。但A2/0工艺从构成原理上讲，是在曝气段前加厌氧段和缺氧段。这一原理用于氧化沟技术中，便可形成各种适应不同水质、水量、季节变化的运行方式。污水厂可根据实际情况设两个以上的氧化沟，每个沟设一定数量的水力推进器，池底均匀分布微孔爆气器。通过调整氧化沟污水进水管阀门、曝气器的开及关的区域、内回流比大小、污泥回流比大小及水力推进器运行个数，便可形成串联、并联等若干种运行方式，每种运行方式具有各自区域大小不同的厌氧段、缺氮段、曝气段。当旱季污水量小，则采用串联运行方式；雨季污水量大，则采用并联运行方式。夏季温度高，硝化反应速度快，则采用具有较小曝气区域、较小硝化段的运行方式，相应反硝化区域增加、功能加强；冬季情况则正好相反。如进水碳源浓度较低，则采取串联的、使后续反硝化段的碳源能得到补充的运行方式。

　工艺流程选择及特点说明

　根据污水合流制与分流制并存的特点，及处理后污水排放水体的要求，采用工艺　来自新城区的分流污水，经格栅处理后进入后续污水处理构筑物；来自老城区的合流污水，平时直接进入污水处理系统。降雨时，前期的较脏、水量较小的合流污水，与分流污水一起经格栅后进入后续污水处理构筑物；降雨后期的合流污水水量较大，主要含泥砂，一部分经雨污溢流构筑物，在沉淀池作短暂停留，去除部分泥砂后，直接排放水体，另一部分则与分流污水一起经格栅后进入后续处理构筑物。

　格栅用以去除污水中的大块悬浮物、漂浮物等污物，以消除大块污物对后续处理系统的不良影响。曝气沉砂池用以去除较大砂粒及其他无机污染物颗粒，以提高污泥活性有机组分含量、减轻对管道设备的磨损、减轻后续沉淀池负荷、改善系统运行条件。初沉池主要用以去除SS，在初沉池中，根据进水水质情况，可适时外加碳源和氨氮，以保证有足够量和适当比例的C、N、P来源，为后续生化反应正常运行创造条件。缓冲池主要作用是在合流污水高峰流量时均衡水质、储存水量。

　氧化沟是一种简易、高效、经济的城市污水处理工艺，近几十年发展迅速。在流态上，它既是完全混合式，又具有推流式特征。由于沟渠溶解氧浓度的递减变化规律，通过适当安排进水口、出水口、回流污泥入口位置，氧化沟可形成一个倒置A2/0工艺。

　根据硝化、反硝化，生物除磷及好氧活性污泥微生物的代谢特点，在缺氧段，主要功能是脱氮，回流污泥中反硝化菌以原水中有机物为碳源，以来自好氧段的硝化液中的硝酸盐为电子受体，将硝态氮（NO-3-N）还原为气态氮（N2）。在厌氧段，主要功能是释磷，回流污泥中聚磷菌分解释放体内聚磷酸盐，同时摄入污水中的有机物，以PHB及糖原等形式储存于细胞内。对于缺氧段与厌氧段的过渡过区域，既非严格的厌氧状态，而溶解氧浓度又低于缺氧段，脱氮与释磷过程都将存在，但都不易取得竞争优势。在好氧段，功能有三：一、好氧活性污泥中微生物，使污水中有机物得到降解、去除，好氧微生物本身得以增殖，活性污泥得以增长；二、在亚硝化菌和硝化菌作用下，将污水中氨氮（NH+4-N）氧化成硝态氮（主要为NO-3-N）；三、聚磷菌体内PHB氧化产生大量能量，一部分用于从污水中过量吸收磷酸盐，并以聚磷的形式贮存于体内，一部分供给细菌合成和维持生命。与A2/0工艺相比，前置缺氧段不仅可优先从污水

　通过对曝气器的控制，沟渠内可形成区域大小适宜的缺氧段、厌氧段、曝气段，在去除BOD的同时进行生物脱氮除磷，能取得较好的氮磷去除效果。特别是能够通过对曝气区域大小和进出水管阀门的控制，形成灵活多变的运行方式，适应污水水量、水质、季节性的变化，具有广阔的发展应用前景。

　当水质波动幅度不大时，通过前述的预处理、生物处理后的污水，一般能排放水体，但由于各种不确定偶发因素的影响，这样考虑处理水排放存在不小风险。当水质、水量大幅波动时，这种情况更为突出。由于水污染、生态破坏的严峻形势，城市污水处理厂必须从技术上严格把关，从工艺上确保处理水安全排放水体。若在生物处理工艺之后设置熟化塘，不仅可在污水处理厂和受纳水体之间起缓冲作用，还能通过藻类-动物性浮游生物-鱼类等食物链和生态系统，使BOD、COD指标、细菌及氮磷等植物性营养物浓度进一步降低，具有良好稳定的处理效果。特别是在熟化塘系统中，通过塘内生态系中多条食物链的物质迁移、转化和能量逐级传递、转化，在去除污染的同时，以水产资源形式达到物质、能量的回收，将污水处理与利用相结合，实现污水资源化。

　 结语

　（1）合流制污水水质、水量波动幅度大，技术工艺必须满足缓和冲击负荷的要求，设置缓冲池均衡水质、储存水量比较适宜。

　（2）通过多个氧化沟构成若干个串、并联运行方式，在适应进水水质、水量、季节性变化方面能够发挥重要作用。

　（3）通过安排适当的进出水口位置、回流污泥入口位置，氧化沟可形式一个倒置A2/0工艺，在去除BOD的同时，能取得较好的氮磷去除效果。

　（4）熟化塘的应用，为处理水安全排放水体，能够提供可靠的技术保证。熟化塘投资省、运行费用低、管理维护方面、污水处理与利用相结合，在防治水污染、保护水环境及生态环境综合治理方面具有明显优势。如果美化熟化塘表观，设置喷泉等设施，形成供人们休闲、游乐的人工景点，协调城市建设中土地资源的合理配置，那么熟化塘占地面积较大这一不足，就不会成为突出的问题。