西北地区污水处理技术

于晓晶，周玉春

（1.山东省冶金设计院股份有限公司，济南250101；2.山东省莱钢技改工程指挥部，山东 莱芜 271104）

随着经济的发展、人口的增加、生活水平的不断提高，世界范围内淡水资源的需求和消耗不断增加。同时，大量的生活污水、生产废水未经处理或处理未达标准就排放，造成水体的严重污染、水质恶化。我国《城市污水处理及污染防治技术政策》指出：2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%，设市城市的污水平均处理率不低于60%，重点城市的污水平均处理率不低于70%。所以我国城镇污水处理的现状不容乐观。

1 我国污水处理现状及存在问题

1.1 污水处理现状

据2004年统计，全国661座城市有污水处理厂708座，处理能力4912万m3/d，城市污水处理率达到了45.7%；全国的1636个县城有117座污水处理厂，处理能力273万m3/d，污水处理率只有11.2%［1］。有些设施还不能正常运行，大部分生活污水、生产废水未经处理或处理后未达标就排放到水体，水源水质受到不同程度的污染。水资源污染导致相当部分的水体丧失了原有的使用功能，更加剧了我国水资源的短缺。

1.2 污水处理存在问题

我国城镇污水处理工程中存在以下一些问题：

（1）管网收集系统建设滞后，大部分城市雨污未分流。

（2）有些城镇污水处理设施建成以后，处理设施未能充分发挥效益，正常运行的只有50%，满负荷运行的更少。

（3）污水厂设计规模偏大、负荷率较低。

（4）城市污水处理技术线路较单一，设计思想不灵活，不能因地制宜设计出适合本土资源的合理方案。

（5）污水处理收费不到位，难以形成完善的运行管理机制。

2 西北地区城市污水处理技术

2.1 特点及污染现状

2.1.1 经济基础薄弱

城市基础设施建设缓慢，城市排水管网和污水处理设施的建设严重滞后于城市建设，生活污水处理率低，城市废水处理率不足10%，远远低于全国平均水平。西北黄河流域重点工业企业废水排放量和各项主要污染物排放量都远高于西北内陆河地区。排污量大、污染负荷大是西北地区黄河流域水污染的主要原因。

2.1.2 气侯

气候条件的特点是日照充足，干旱少雨，多风，冬季低温。但地域辽阔，有可利用的闲置土地，光热资源丰富。根据其地理经济的特点，充分利用西北地区丰富的光热资源和闲置的土地，探索能耗、物耗和二次污染最低的污水处理新工艺，将是西北地区污水处理技术的发展方向［2］。

2.2 污水处理技术

2.2.1 稳定塘

20世纪80年代以来，我国在新疆、华东、华北、东北等地都筹建了稳定塘，且运行状况良好，国家也大力推行稳定塘技术的应用和发展［3］。稳定塘占地面积大，西北地区地域辽阔，处理技术与传统的二级生物处理相比，具有基建费用低，能耗少，运行管理简单方便等特点。从发展来看，稳定塘处理技术是较理想、适合西北地区特征的污水回用处理方案。出水可用于农业灌溉，也可进行综合利用，如养水生动物、植物，形成多食物网的复合生态系统能产生明显的经济环境和社会效益。

稳定塘技术存在处理效果受气候影响易造成二次污染，受蒸发量、降雨量的影响等问题，但在设计和运行管理过程中综合考虑，尤其在设计中主要考虑稳定塘的越冬问题。

2.2.2 土地处理

土地处理是利用土壤—微生物—植物组成的生态系统对废水中的污染物进行一系列的物理—化学—生物净化过程，土地处理是一种高效节能、经济并符合生态原理的废水处理利用系统。土地处理能耗低、成本低，还能去除病毒［4］，氮、磷去除能力强，对负荷适应性强、基建费用和运转费用低。土地处理包括快速渗滤、人工湿地、地下渗滤等方法。

2.2.2.1 快速渗滤

快速渗滤是一种高效、经济、低能耗的废水处理与再生的方法，此技术在美国应用较多。如美国加里福州豪里斯特的快速渗滤系统，总氮去除率达95%，我国北京昌平废水的快速渗滤系统，COD和BOD5的去除率分别为92%、95%，出水水质优于常规的二级处理水平。快滤系统需经预处理，而且冬季运行中还受寒冷气候季节的影响。

2.2.2.2 人工湿地

人工湿地是一个投资低、运行费用低、处理效率高、适应性广泛的污水处理方法，适合在西北地区利用。人工湿地是利用土壤、植物等自然条件进行污水处理。这种方法在国外应用很多。在我国北京昌平的卫星城，利用人工湿地系统，终年可运行，夏季效果高于冬季，芦苇产量高于原来的4～5倍［5］。人工湿地冬季去除率低，不适合处理高浓度重金属污水。

2.2.2.3 地下渗滤

地下渗滤是污水经过土壤和土壤微生物的吸附降解作用、土壤的渗滤作用，得以净化的过程。渗滤技术具有就地收集、就地处理、就地利用、处理构筑物少，无需曝气，无需投药，高效、节能，占地面积小，基建投资少，运行费用低等特点。可广泛用于西北及东北等地［6］。如沈阳工业大学地下渗滤中水回用技术示范工程的运行结果表明，可有效地去除有机物，具有较好的除氮效果，可获得优质的再生水。辽河油田茨榆坨采油厂地下渗滤中水回用，出水效果好，BOD在10mg/L以下。但地下渗滤的工艺规模不宜过大且需作预处理。

2.2.3 强化一级处理

传统的城市污水一级处理工艺投资少、能耗低，但去除有机物和悬浮物的效率也比较低，达不到控制有机污染物的目的。因此高效低耗的处理工艺成为城市污水处理的热点。目的是加强一级混凝处理，提高各污染物的去除效果，力争去掉二级生化过程。

2.2.3.1 辐射混凝法

先对污水进行照射，然后进行混凝处理。省去了曝气设备及能耗，照射破坏了胶体颗粒的稳定性，改变了某些物质的分子结构，使一些颗粒和分子与混凝剂容易形成絮体颗粒而沉淀下来［7］。照射剂在10KGY时，有机物的去除率可达60%～70%，照射与混凝相结合，悬浮物的去除率能够提高，脱色、除臭效果都能提高。其优点是同时完成有机物、悬浮物的去除、脱色、除臭等多项污染指标，工艺流程短；不受环境影响，适应西北地区的污水处理。

2.2.3.2 化学强化一级处理

投加絮凝剂的一级处理能明显改善对悬浮物、胶体及有机物的一级处理效果，提高一级出水水质，从而使有机负荷降低，减小后续的二级处理费用［8］。在不加助凝剂、不调整pH值的条件下，确定最佳投药量，或研制最佳絮凝剂，需要通过大量的试验来确定，这种方法只适合低浓度的生活污水。

2.2.3.3 生物絮凝吸附强化一级处理

利用回流一级污泥絮凝吸附作用去除有机物，主要依靠生物絮凝吸附作用，减少了二级处理的负担，在基建与运行费用增加不多的条件下，较大地提高污染物的去除效率，以达到大幅度削减有机物总量的目的。此工艺对COD、SS的去除率大大高于普通一级处理，有较强的抗冲击负荷能力。

强化一级处理是一种降低能耗的办法，为了提高SS、COD及有机物的去除率，应充分利用当地的自然条件，再配合物理、化学、生物的方法，确定最佳处理工艺。强化一级处理工艺流程短、基建与运行费用低、受自然约束条件少、操作简单，是西北地区城市污水处理技术的一个发展方向。

2.3 污水资源化

西北地区是我国水资源最为贫乏的地区，可供开发利用的水资源已经非常有限。在加大城市废水处理力度的同时，提高污水回收利用率，为西北地区开发提供稳定可靠的水资源，促进经济的发展和保障人民的需要。根据污水回用方向和水质要求，选择上述3种污水处理技术进行处理后的污水，或直接回用，或进一步经过滤、活性炭吸附、消毒等深度处理后回用［9］。总之，应该根据西北地区特点、经济状况和回用水的用途，选择适宜的污水回用工艺，研究、开发出适合西北地区污水回用的高效低能的新技术、新工艺，实现污水资源化。

3 结语

（1）城市废水处理工艺技术的选择十分重要，不应完全效仿东部地区甚至国外的所谓先进工艺技术，而应注重采用适合于西部地区自然条件的废水天然净化系统，城市废水处理厂的建设必须与城市废水收集管网的建设同步进行，以免由于管网系统建设的滞后而使废水处理厂的功能得不到发挥。

（2）西北地区地广人稀，利用自然资源和可再生能源的处理技术、探求短流程高效低能的组合技术是城市污水处理技术的发展方向。

（3）针对西北地区地域特点和经济相对落后的状况，建议西北地区利用本土资源，采用投资少费用低的土地处理、稳定塘、强化一级处理等污水处理技术与污水回用技术一并考虑，在西北地区大规模推广和应用，促进西部的经济发展。

［1］郑兴灿.城镇污水处理与再生利用［J］.建设科技，2007（11）：42-43.

［2］赵恩海，朱文亭.我国污水处理的发展趋势［J］.城市环境与城市生态，2000，13（4）:39-41.

［3］王宝贞，赵庆良.稳定塘处理技术的发展趋势［J］.中国给水排水，1992，8（5）：34-35.

［4］杨文涛，刘春平，文红艳.浅谈污水土地处理系统［J］.土壤通报，2007，38（2）：394-398.

［5］丁廷华，王绍堂，李汝琪.人工湿地处理城市污水和工业废水的研究［A］.给水和废水处理国际会议论文集［C］.北京:中国建筑工业出版社，1994.

［6］何守水.污水的地下渗滤处理系统在农村应用的探讨［J］.山西建筑，2005，31（12）：155-156.

［7］白少元，解庆林，李艳红，等.混凝法处理污水处理厂出水中磷的实验研究［J］.环境科学与技术，2006，29（8）:67-69.

［8］师绍琪.生活污水生物絮凝吸附强化一级处理的研究［J］.中国给水排水，1998，14（2）:5-7.

［9］李梅，黄廷林.西北地区城市污水再生回用技术［J］.城市环境与城市生态.2003，16（1）：65-67.