城市污水处理

一、城市污水处理

水是一种宝贵的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。虽然地球上水的储量很大，但是，人类能直接取用的河、湖淡水资源却十分有限。

我国是一个水资源相对短缺的国家，被联合国确立为13个贫水国之一。随着我国工业化城市化进程逐步加快，国内水资源短缺的形势也越来越严峻。当前，全国669个城市中，有400多个城市供水不足，110个严重缺水14。因此防治城市水污染，保护城市水资源是当今世界性的问题，更是我国城市普遍面临的当务之急。

(一)城市水污染与危害

人类活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使城市用水资源受到污染。目前，全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5万亿立方米的淡水，这相当于全球径流总量的14％以上。

水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染，主要由人类活动产生的污染物而造成的，包括工业污染源、农业污染源和生活污染源三大部分。

工业废水为水域的重要污染源，具有量大、面广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高；二是农药、化肥含量高。生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。我国每年约有1/3的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的1200多条河流中，目前850多条受到污染，90％以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2％。日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查，在发展中国家，各类疾病有8％是因为饮用了不卫生的水而传播的，每年全球至少有2000万人因饮用不卫生水而造成死亡，因此，水污染被称作“世界头号杀手”。

我国已提出社会经济可持续发展和保护人民身体健康的战略，对整治水域污染采取了一系列强有力的措施，决不能再走先污染后治理的老路，为了拥有洁净的水环境，保护水资源，应当从现在做起，从自身做起。

(二)城市污水的特征

城市污水是城市生活污水与工业废水的混合物，按来源不同，可分为生活污水、工业废水和径流污水。

城市生活污水主要来自家庭、机关、商业和城市公用设施，含有致病微生物。其中主要是粪便和洗涤污水，集中排入城市下水道管网系统，输送至污水处理厂进行处理后排放。其水量水质明显具有昼夜周期性和季节周期变化的特点。

城市工业废水在城市污水中的比重，因城市工业生产规模和水平而不同，可从百分之几到百分之几十。其中往往含有腐蚀性、有毒、有害、难以生物降解的污染物。因此，工业废水必须进行处理，达到一定标准后方能排入生活污水系统。生活污水和工业废水的水量以及两者的比例决定着城市污水处理的方法、技术和处理程度。

城市径流污水是雨雪淋洗城市大气污染物和冲洗建筑物、地面、废渣、垃圾而形成的。这种污水具有季节变化和成分复杂的特点，在降雨初期所含污染物甚至会高出生活污水多倍。

城市污水中90％以上是水，其余是固体物质。水中普遍含有以下污染物，即：悬浮物、病原体、需氧有机物、植物营养素。由于污染源不同，城市污水中还可能含有多种无机污染物和有机污染物。如果不经处理就排入地面水体，会使河流、湖泊受到污染，进而会直接或间接的影响城市居民的身体健康。但城市污水水量非常大，如全部进行污水二级处理，投资极大。因此，结合具体情况研究经济有效的处理措施，是环境保护的重大课题之一。

(三)城市污水的处理

1．城市污水处理方法污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理

生产污水包括工业废水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水，是各种形式的无机物和有机物的复杂混合物。

处理污水的方法有以下几种：

（1）物理法。主要处理对象是污水中所含有的大量悬浮物，一般采用机械设备使其沉淀而加以去除。

（2）化学法。利用化学反应分离污水中污染物质的处理方法，通过加入化学药剂与水中污染物发生反应，从而达到污染物质无毒、无害化的处理效果。该法主要用于工业废水的处理，依据工业废水的来源、性质和危害确定合适的化学药剂、投加量以及处理方法，主要有中和、电解、氧化还原和电渗析、气提、吸附、吹脱、萃取等。

（3）生物法。利用微生物的这一生理功能，适当采取一定的人工强化措施，创造有利于微生物生长、繁殖的良好环境，加速微生物的增殖及其新陈代谢生理功能，从而使污水中的有机物得以降解、去除。主要可分为两大类:利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厌氧微生物作用的厌氧还原法。目前城市生活污水排放已是我国城市水体的主要污染源，城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重，这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓。面对资源型缺水和城市水污染的双重压力，污水处理及其综合利用涉及建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。

2．城市污水处理工艺

城市污水处理分为三个级别，即污水一级处理、污水二级处理、污水三级处理。一级处理应用物理处理方法，即用格栅、沉沙池、沉淀池等构筑物，去除污水中不溶解的污染物和寄生虫卵；二级处理应用生物处理方法，即主要通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质；三级处理是用生物化学(硝化—反硝化)法、碱化吹脱法或离子交换法除氮，用化学沉淀法除磷，用臭氧氧化法、活性炭法或超过滤法去除难降解有机物，用反渗透法去除盐类，用氯化法消毒等单元过程的一种或几种组成的污水处理工艺。

一些工业发达国家的城市污水处理开始较早，一般以一级处理为预处理，二级处理为主体，三级处理很少使用。这些国家都在努力普及二级处理，污水处理厂的规模越建越大，正向工艺操作自动化方向发展。

(四)城市污水处理的发展趋势

从国情出发，在未来一段时间，我国城市污水处理仍将面临一些问题。氮、磷等营养物质的去除仍为污水处理的重点和难点，工业废水治理开始转向全过程控制，单独分散处理转为城市污水集中处理，水质控制指标越来越严格，由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究，将污水再生利用提上日程，中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。

保护水资源，防治水污染是当今一个世界性问题，更是我国城乡普遍面临的当务之急，特别是在我国城市化、工业化程度较高的城市区域。与世界上许多更加缺水的国家相比，我国其实还有很大的节水空间，寻找与我国未来水管理体制相适应的高新水处理技术具有重要的现实意义^[1]。

人工湿地技术是一种近自然型水质净化新技术，该处理技术以其低的投资运行费用、良好的处理效果和显著的生态效益等优点，成为水处理技术的重要发展方向，涉及人工湿地的研究如火如荼，在工程上的应用日趋增多，其中以潜流湿地为多，在城市废水、生活污水、污染河水等水处理领域取得了较高的环境效益和社会效益。