摘要:針對中國目前水環(huán)境的嚴(yán)峻形勢,分析了城市污水處理廠中存在的問題,提出了相應(yīng)的對策和建議。
關(guān)鍵詞:污水處理,有機(jī)污染物,水資源
中國是一個干旱缺水極其嚴(yán)重的國家,雖然中國淡水資源總量豐富,在全世界位居第4位,但人均水資源擁有量嚴(yán)重不足,只有2 300 m3,在世界上名列第121位,是全球13個人均水資源嚴(yán)重貧乏的國家之一。
中國水資源分布極其不均,南多北少,水資源總量的81%集中在長江及其以南地區(qū),其中40%以上又集中于西南五省地區(qū),就人均占有淡水資源而言,南方最高地區(qū)和北方最低地區(qū)相差數(shù)十倍,西部比東部甚至高出五六百倍。另一方面,中國的水環(huán)境污染情況相當(dāng)嚴(yán)重,并且有逐年加重的趨勢,這就進(jìn)一步加劇了水資源短缺的問題,中國七大江河水系普遍受到不同程度的污染,水污染正從東部向西部發(fā)展,從支流向干流延伸,從城市向農(nóng)村蔓延,從地表向地下滲透,從區(qū)域向流域擴(kuò)散。
2006年,中國地表水總體水質(zhì)屬中度污染[1],在國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)實際監(jiān)測的197條河流、408個監(jiān)測斷面中,Ⅰ—Ⅲ類,Ⅳ類、V類,劣V類水質(zhì)的斷面比例分別為46%,28%和26%。中國城市水環(huán)境形勢更是不容樂觀,工業(yè)污染是黃河水污染的主要原因,在2005年監(jiān)測統(tǒng)計的5個城市內(nèi),湖水水質(zhì)全部為V類和劣V類,其中昆明湖和玄武湖為V類水質(zhì),西湖、東湖和大明湖為劣V類水質(zhì)。除此之外, 還有許多靠近城鎮(zhèn)等人口密集區(qū)的湖泊已退化成為流域中的污水庫, 特別是在農(nóng)村甚至有些城市的城鄉(xiāng)結(jié)合部, 一些水塘、溪溝, 常年污濁不堪, 令人擔(dān)憂。近些年來, 中國城鎮(zhèn)生活污水的排放量在逐年增加, 目前已超過工業(yè)廢水排放量, 占中國廢水排放總量的55. 3% 。在當(dāng)前情況下, 城市污水處理廠作為城市水環(huán)境污染防治的重要措施和手段, 已經(jīng)越來越受到政府和社會各界的高度重視。
1 城市污水處理中的問題
1. 1 中小城市污水處理水平較低
到2008 年底, 中國城市污水處理廠運行負(fù)荷率平均為65% , 但仍有部分城市的污水處理廠運行負(fù)荷率低于30% , 特別是一些中小城市, 污水廠雖已建成, 但始終未能投入運行, 主要原因如下: 1) 對污水處理工作重視不夠, 組織管理不力; 2) 一些已建成污水處理廠的城市仍未開征污水處理費, 或收費標(biāo)準(zhǔn)和征繳率低, 致使污水處理設(shè)施運行經(jīng)費難以保障; 3) 污水收集管網(wǎng)建設(shè)滯后, 污水處理廠運行負(fù)荷率低, 甚至無水處理。在中國的一些中小城市, 污水處理廠絕大部分是一、二級污水處理, 污水處理設(shè)備陳舊, 大多效率低、能耗高、維修率高、自動化程度低等。而且中國很多污水處理廠的設(shè)備運行狀況很不理想, 近1/ 3 處于停滯狀態(tài), 有的甚至長期擱置, 造成極大浪費, 致使污水處理廠的運轉(zhuǎn)率難以提高。
到目前為止, 中國城市污水處理率仍然較低, 僅為45. 7% , 很多地區(qū)還沒有污水處理廠。另外, 中國污水處理技術(shù)雖然在消化吸收國外技術(shù)的同時也發(fā)展了自己的技術(shù), 但這些技術(shù)在不同程度上存在著基建造價和運行成本較高、處理效率有待提高等問題。這也嚴(yán)重影響了中國污水處理的水平[ 2] 。
1. 2 污水處理廠建設(shè)和運行資金嚴(yán)重短缺
城市污水處理系統(tǒng)是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施, 是防止水污染、改善水環(huán)境質(zhì)量的重要手段。為發(fā)展中國的城市污水處理, 為了實現(xiàn)中國污水處理2010年的目標(biāo), 必須在較短時間內(nèi)建設(shè)足夠數(shù)量的污水處理廠, 資金是個根本問題。根據(jù)統(tǒng)計資料表明, 中國到2010 年還要增加6 722 萬t 的日處理能力, 約需資金1 344 億元[ 2] 。短時間內(nèi)要籌集這么多資金, 困難很大, 按目前日處理能力2 685 萬t、其運行費用0. 5 元/ m3 計算, 每年運行費用就要49 億元,到2010 年, 需要170 億元, 資金需求龐大。由于污水處理廠建設(shè)和運行資金不足, 致使一大批規(guī)劃中的污水處理廠遲遲不能上馬, 污水的實際處理率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于污水處理設(shè)施的設(shè)計能力, 這使得預(yù)期的環(huán)境目標(biāo)無法實現(xiàn)。
1. 3 城市污水處理管理水平低、污水處理運行機(jī)制不夠合理
中國污水處理的建設(shè)、運行、管理體制大多是計劃經(jīng)濟(jì)體制下形成的。污水處理的全部費用都由政府全部承擔(dān), 而污水處理又是純公益事業(yè), 這就形成了建不起, 建起了也養(yǎng)不起的局面。在現(xiàn)有體制下, 污水廠員工積極性不高, 工作效率普遍不高, 且機(jī)構(gòu)臃腫, 開支龐大, 有些地方處理經(jīng)費不能及時到位, 使得一些污水處理廠有多少經(jīng)費就處理多少水, 這樣就不能夠充分發(fā)揮污水處理廠應(yīng)有的效益, 并且使得大量儀表、設(shè)備擱置受損,因為經(jīng)費緊張, 致使設(shè)備保養(yǎng)、維修不到位, 提前報廢, 同時也無法發(fā)揮污水處理專業(yè)管理人員的作用,形成人力、物力、財力的嚴(yán)重浪費。
1. 4 污泥沒有得到有效處理, 形成二次污染
污水經(jīng)過處理后, 達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn), 可以排放。但在污水處理過程中產(chǎn)生的大量污泥, 往往是許多污水廠極為頭疼的事情。目前很多污水廠由于技術(shù)和資金的原因, 污泥不經(jīng)無害化處理, 堆放在場外, 任意其被取走, 不知下落, 有的地方直接用作農(nóng)肥, 但未考慮重金屬含量及有毒物質(zhì)是否超標(biāo)�，F(xiàn)在大多數(shù)污水處理廠由于沒有污泥的最終處置途徑, 給環(huán)境造成二次污染, 此外, 環(huán)保部門對污泥處置的監(jiān)管也急需加強(qiáng)。
1. 5 污水處理廠尚未建立和健全應(yīng)急機(jī)制
目前, 很多潛在的嚴(yán)重危害時刻威脅著污水處理廠的運行, 如城市某些隱藏的區(qū)域污染源。在目前形勢下城市污水處理廠的正常運行越來越敏感,卻往往沒有完善的污染事件應(yīng)急機(jī)制, 形成巨大的安全隱患, 一旦發(fā)生事件, 處理不當(dāng), 會給當(dāng)?shù)卦斐蓢?yán)重影響, 并可能引起連鎖反應(yīng)。
2 城市污水的來源及主要污染物
2. 1 城市污水的來源[ 3]
城市污水是城市下水道系統(tǒng)收集到的各種污水, 通常由生活污水、工業(yè)廢水和城市降水徑流3 部分組成, 是一種混合水體。生活污水是指人們?nèi)粘Ｉ钪械呐潘? 經(jīng)由居住區(qū)、公共場所和居民的廚房、衛(wèi)生間、浴室及洗衣房等生活設(shè)施排放。生活污水中有機(jī)污染物約占60% , 如蛋白質(zhì)、脂肪和糖類等; 無機(jī)污染物約占40%, 如泥沙和雜物等。此外,還含有洗滌劑以及病原微生物和寄生蟲卵等。工業(yè)廢水是從工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水。由于使用的原材料和生產(chǎn)工藝不同, 工業(yè)廢水的成分有很大差異。常見的較嚴(yán)重污染的工業(yè)廢水有造紙廢水、釀造廢水、生物制藥廢水、煤氣洗滌廢水、印染廢水、農(nóng)藥廢水、制革廢水、毛紡廢水、電鍍廢水、油漆廢水、化工廢水、煉油廢水等。工業(yè)廢水是城市污水中有毒、有害污染物的主要來源。降雨徑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較嚴(yán)重, 若能納入城市污水管道加以處理, 是一種理想的安排。對于分別敷設(shè)污水管道和雨水管道的城市, 降雨徑流匯入雨水管道而得不到處理; 對于采用雨污合流排水管道的城市, 雖然可以使一部分初雨徑流與城市污水一同加以處理, 但雨量較大時易超過截流管的輸送能力或污水處理廠的處理能力, 大量的雨污混合水出現(xiàn)溢流, 造成更嚴(yán)重的水體污染。
2. 2 城市污水的主要污染物[ 4]
城市污水中的污染物質(zhì)按物理形態(tài)可分為懸浮固體、膠體及溶解性污染物質(zhì)。按化學(xué)成分可分為無機(jī)污染物和有機(jī)污染物2 大類。
2. 2. 1 無機(jī)污染物
城市污水中的無機(jī)污染物分為無直接毒害作用的無機(jī)污染物和有直接毒害作用的無機(jī)污染物2類。無直接毒害作用的無機(jī)污染物可分為3 類:
1) 砂粒、礦渣類顆粒狀物質(zhì): 2) 酸、堿、無機(jī)鹽類; 3)氮、磷等營養(yǎng)物。無直接毒害作用的無機(jī)污染物并不是絕對無毒害作用的, 當(dāng)這些污染物達(dá)到一定濃度時, 也會呈現(xiàn)毒害作用。污水中的氮可分為有機(jī)氮和無機(jī)氮, 前者是含氮化合物, 如蛋白質(zhì)、尿素等, 后者有氨氮、硝酸鹽等。硝酸鹽本身無毒, 但進(jìn)入人的胃中能還原為亞硝酸鹽, 再與仲胺作用會形成亞硝胺, 而亞硝胺則對人體有害, 是致癌、致變異和致畸胎的/ 三致0物質(zhì)。有直接毒害作用的無機(jī)污染物主要包括非重金屬無機(jī)有毒物質(zhì)和重金屬。非重金屬無機(jī)有毒物質(zhì)主要有氰化物和砷化物, 重金屬主要有汞( Hg ) 、鎘( Cd) 、鉻( Cr ) 、鉛( Pb ) 、鋅( Zn ) 、銅( Cu ) 、鎳( Ni) 、錫( Sn) 、鐵( Fe) 、錳( Mn) 等。氰化物、砷化物、汞( Hg) 、鎘( Cd) 、鉻( Cr) 、鉛( Pb) 是國際上公認(rèn)的6 大毒性物質(zhì)。此類物質(zhì)在污染控制中必須嚴(yán)格管理, 絕對不容許超標(biāo)排出廠外。
2. 2. 2 有機(jī)污染物
城市污水中的有機(jī)污染物按生物降解的難易程度可分為易于生物降解的有機(jī)污染物和難于生物降解的有機(jī)污染物。易于生物降解的有機(jī)污染物多屬于碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等, 它們是以自然形式存在的。難于生物降解的有機(jī)污染物主要是人工合成的有機(jī)物質(zhì)。
2. 2. 3 城市污水的危害性
生活中的污水排入水體后, 大量的微生物在分解有機(jī)物的時候要消耗水中的溶解氧。隨著水體中溶解氧的逐漸消失, 厭氧狀態(tài)下的厭氧菌分解有機(jī)物產(chǎn)生的硫化氫使水體變臭發(fā)黑, 同時病原體也會大量繁殖。一些常見的疾病, 如痢疾、霍亂、傷寒等,都是由于人們飲用了受污染的水而引起的。將生活污水直接排入江河、湖泊、海灣、水庫, 必然會引起水體富營養(yǎng)化, 造成大量的藻類繁殖, 使水中的溶解氧急劇下降, 致使魚類缺氧死亡。工業(yè)廢水排入水體,使水中的重金屬、無機(jī)物、有機(jī)物嚴(yán)重超標(biāo), 對水產(chǎn)養(yǎng)殖、各種動物及人體的危害更大, 應(yīng)該引起相關(guān)部門的高度重視。
3 對策和建議
3. 1 加大對污水處理設(shè)施的投入
目前, 中國城鎮(zhèn)生活污水的處理率仍舊不高, 隨著城市化進(jìn)程的加快, 以及經(jīng)濟(jì)的迅速增長, 城鎮(zhèn)生活污水處理的壓力會越來越大, 雖然近幾年國家對污水處理的投資有所增加, 但與國外相比差距依然很大, 發(fā)達(dá)國家用于排水設(shè)施和污水處理方面的投資占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的0. 53%~ 0. 88% , 而中國僅為0. 02%~ 0. 03% , 因此, 今后中國仍需要加大對城市污水處理設(shè)施的財政投入。對于東部發(fā)達(dá)地區(qū), 地方政府在充足的財政收入中一定要將建設(shè)城市污水處理設(shè)施納入重點支持范圍, 加快城市污水處理步伐, 改善城市水體環(huán)境; 而對于廣大的中、西部地區(qū), 國家要在財政上給予政策性支持, 設(shè)立專項資金用于支持城市污水處理設(shè)施建設(shè), 提高中、西部地區(qū)的污水處理率, 從而實現(xiàn)中國城鎮(zhèn)生活污水處理的平衡發(fā)展。
3. 2 加快污水處理企業(yè)改革的步伐
在中國很多城市, 污水處理及配套設(shè)施系統(tǒng)都是事業(yè)單位或準(zhǔn)事業(yè)單位的運營方式, 由政府收取排污費, 給污水處理廠按事業(yè)單位撥款, 政府在污水處理投資、建設(shè)、監(jiān)管中完全是/ 一肩挑0, 這就使得中國污水處理事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程比較緩慢, 效率低下。有些地方雖進(jìn)行了體制改革, 但不夠徹底、到位, 難以適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。因此, 必須加快體制改革和創(chuàng)新力度, 建立現(xiàn)代企業(yè)制度, 改變依靠財政的狀況, 降低運行成本, 提高經(jīng)營效率, 將污水處理單位改制為企業(yè)法人, 實行政企分開, 從而建立企業(yè)自我激勵和自我約束的機(jī)制。同時, 鼓勵企業(yè)規(guī)�；�(jīng)營, 支持企業(yè)跨區(qū)域投資運營, 盡快實現(xiàn)利用市場機(jī)制, 引入符合行業(yè)特征、有限且有效的競爭。
3. 3 拓寬城市污水處理設(shè)施建設(shè)的投資渠道
改變原來的投資、建設(shè)和運營體系, 建立政府、企業(yè)、社會的多元化投入機(jī)制, 實現(xiàn)投資主體多元化、運營主體企業(yè)化和運行管理市場化, 這樣必將拓寬中國城市污水處理的投資渠道, 提高國家投入資金的使用效率。
目前, 城市污水處理廠的BOT , TOT 模式已在部分地區(qū)開展, 盡管在具體實施過程中還存在不少問題, 但隨著政策制定和管理體制的不斷完善, 這種模式應(yīng)該也會得到不斷發(fā)展和完善。
發(fā)行市政債券, 投資城市環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)是一些發(fā)達(dá)國家通行的做法。在美國的水務(wù)公共事業(yè)領(lǐng)域, 每年建設(shè)性投資的85% 來自市政債券。鑒于中國未來水處理資金需求較大, 可考慮這一融資工具。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3. 4 提高污水和污泥的資源化程度
城市污水經(jīng)過處理, 達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)之后, 就成為了資源, 尤其是干旱、半干旱的缺水地區(qū), 如果直接排入水體而不進(jìn)行有效利用, 就是一種浪費。因此, 建設(shè)分類供水系統(tǒng), 為實現(xiàn)中水回用建立基礎(chǔ),通過制定積極的政策措施, 采取經(jīng)濟(jì)手段, 鼓勵中水回用, 防止浪費, 是節(jié)約水資源、合理科學(xué)利用水資源的最佳方式。
同樣, 對于污泥回用, 也要采取積極的經(jīng)濟(jì)政策來鼓勵和支持, 加大對污泥處理的研究力度, 保證污泥得到有效處理, 不造成二次環(huán)境污染, 最大限度地利用污泥, 變廢為寶、變害為利, 同時還要加大有關(guān)部門的監(jiān)管力度, 實現(xiàn)污泥利用的資源化、無害化。
4 結(jié) 語
當(dāng)前, 污水處理設(shè)施的建設(shè)和運行是中國城市水污染控制的重點。建立科學(xué)的污水管理體制和方法,掌握城市污水處理技術(shù), 提高污水處理設(shè)施利用率,同時吸引社會資本參與污水處理設(shè)施的建設(shè)和運營,可極大推動中國污水處理行業(yè)的快速發(fā)展, 對促進(jìn)城市持續(xù)發(fā)展, 創(chuàng)造低碳經(jīng)濟(jì), 有著積極的作用。（石家莊橋西污水處理廠）
