城市污水处理及再生利用状况分析.docx

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城市污水处理及再生利用状况分析

城市污水处理及再生利用状况分析

摘要

随着改革开放以来，我国经济和社会迅速发展,城市用水量大大增加，城市污水排放量也逐渐增大。

城市污水对环境质量有着重要影响。

因此，为缓解城市供水矛盾及顺应城市现代化发展，我们有必要分析城市污水处理及再生利用状况，从而提出相应的对策。

加强城市污水处理的管理工作，使得城市污水达标后排放，或积极探讨污水再生利用的对策，充分利用水资源，这对中国可持续发展有着重要的作用。

本论文主要阐述了城市污水处理及再生利用现状及其存在的主要问题，并针对这些问题提出了自己相应的对策和建议。

关键词　城市污水水处理再生利用

Abstract

Withthereformandopeningup,therapiddevelopmentofChina'seconomyandsociety.Urbanwaterconsumptionincreasedsignificantly,municipalwastewaterdischargealsoincreases.Urbansewagehasasignificantimpactonenvironmentalquality.Therefore,inordertoeasethecontradictionbetweenurbanwatersupplyandadapturbanmodernization,weneedtoanalyzesewagetreatmentandutilizationofurbanregeneration,thusproposeappropriatecountermeasures.Tostrengthenthemanagementofurbansewagetreatment,urbansewagesoafterdischarge,Oractivelyexploringwaterreusemeasures,fulluseofwaterresources,theseareChina'ssustainabledevelopmentplaysanimportantrole.Thisarticlefocusesontheurbansewagetreatment,recyclingstatusquoandexistingproblemsandcorrespondingcountermeasures.

KeywordsUrbansewageWatertreatmentThesewagerecycling

第1章绪论.........................................................3

第2章城市污水处理………………………………………………………………4

2.1城市污水定义及其水质特征……………………………………………………4

2.2城市污水处理的必要性…………………………………………………………4

2.3城市污水处理现状………………………………………………………………5

2.3.1国外城市污水处理沿革……………………………….....................................5

2.3.2国内城市污水处理沿革……………………………………………………….6

2.3.3我国城市污水处理厂目前广泛采用的处理技术…………………………….7

2.4城市污水处理存在的问题……………………………………………………..15

2.5城市污水处理相应的对策……………………………………………………..17

第3章城市污水再生利用....................................................................................................18

3.1城市污水再生利用的目的与意义……………………………………………..18

3.2城市污水再生利用现状………………………………………………………..18

3.2.1国外城市污水再生利用现状…………………………………………………18

3.2.2国内城市污水再生利用现状…………………………………………………20

3.2.3我国城市污水再生利用的方式和技术途径…………………………………22

3.3城市污水再生利用存在的问题………………………………………………...23

3.4城市污水再生利用相应对策……………………………………………………24

致谢…………………………………………………………………………………..27

参考文献……………………………………………………………………………..28

第1章绪论

水资源短缺已引起了国际社会的关注。

早在1977年3月联合国水会议就向世界发出了郑重警告:

“水,不久将成为一个深刻的社会危机,石油危机之后的下一个危机就是水。

”这些警告并非言过其实。

我国的缺水形势从20世纪80年代初已经显露出来,而且呈逐年发展的趋势。

据水利部统计,1994年全国现有的600多个城市中有300多个城市缺水,日缺水量1000万m3以上,其中特别严重的有100多个,过去缺水城市主要在华北地区和长江以北的沿海城市,近年来南方城市也相继出现缺水问题,如深圳、海口、三亚、杭州、宁波等城市。

江苏、广东、上海等一大批省市已经面临日益严重的“水质污染型”缺水,如太湖流域3000多万人守着2300km2的太湖出现了

“水多用难”的尴尬局面,广东省的珠江三角洲地区形成了“经济发展—水体污染—水质下降”的恶性循环。

2000年北方地区百年不遇的大旱,使许多水库河流出现从来没有过的断流和枯干,城市供水出现了前所未有的紧张局面,天津、长春、烟台、威海等城市用水告急。

预计未来不久,我国将进入严重缺水期。

水资源短缺会严重影响工农业生产和城市建设。

许多工厂由于缺水而被迫减少生产,甚至停产,由此,每年造成的经济损失达200多亿元。

现在,中国北方和西北地区农村,尚有5000多万人和3600多万头牲畜得不到饮水保障。

西安市全市人均占有地表水资源量小于350m3,仅为全国和全世界人均占有量的1/6和1/20,地下水严重超采,生态环境恶化,市内60%的污水从皂河排向了渭河,2002年环境状况公报显示渭河污染严重,皂河、涝河水质下降。

虽然黑河引水工程解决了西安市的饮水水荒问题,但仍不能满足经济发展的需要。

目前,北京市人均水资源占有量不足300m3,为全国人均的1/8,世界人均的1/30,并且部分水质逐步恶化,有70%的污水未经处理直接排放到河湖，水资源与水环境已成为北京市21世纪可持续发展的主要制约因素之一。

针对水资源匮乏这一严峻现实,本着开源与节流并重的原则,在加强节水的同时,合理利用和开发污水资源势在必行。

实践表明:

污水再生利用,不仅减少污染,增加水资源,污水再生利用产生的经济、社会和生态效益也是显而易见的,主要体现在:

降低给水处理和供水费用；减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用；改善生态与社会经济环境,促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展；改善生存环境,促进和保障人体健康,减少疾病；增加可供水量,促进经济发展并避免因缺水而造成的损失等。

本论文先介绍了水资源的背景，主要阐述了城市污水处理及再生利用现状及其存在的主要问题，并针对这些问题提出了自己相应的对策和建议。

第2章城市污水处理

2.1城市污水定义及其水质特征

首先，先了解一下城市污水的概念，在此，引用«城市内河污染治理与生态修复»中对城市污水的定义：

所谓城市污水就是生活污水与工业废水及这两种污水的混合污水。

一般在大多城市中，城市污水由排水管网统一收集，然后传输至城市污水处理厂做进一步相应的处理。

城市污水的水质受生活污水和工业废水的相对比列及相应城市的排水体制等影响。

城市污水的温度变化范围比较小，因为城市污水本身温度相对比较稳定，排水管道也一定程度上起到了保温的作用。

其中，生活污水主要产生于家庭，学校，公司等，来源于卫生间排水、厨房排水等一系列人类生活活动产生的废水。

工业污水与生活污水不同，产生于工矿企业的生产过程，含有很多重金属、酚、苯、烃等污染物，也具有一定程度的污染性质。

由此看来，生活污水和工业废水的相对比列很大程度上影响着城市污水的水质。

2.2城市污水处理的必要性

国际社会组织早在上世纪七十年代开始重视水资源的问题，并且向全世界告知水资源的紧缺将是全人类共同面对的问题，水资源未来会是一个严重的社会问题，希望这个警告可以提醒各国人民政府重视水资源的保护事业，重视城市污水处理，同时大力研究污水的再生利用问题，保护水环境。

我们知道，地球虽然有很多地表水，百分之七十左右被水覆盖，但是可以被人类利用的淡水资源少的有限，并且分布不平衡。

然而，全球工业迅速发展，现代化进程脚步越来越快，人类生活生产活动的用水量越来越大；另一面，工业废水、生活污水带来一系列水环境问题。

在这样的背景下，水资源紧缺、水污染成为人类共同面对的一个问题，急需解决。

我们都知道，我国淡水资源比较少，平均到每个人拥有量很少，跟其他国家的相比很少，在空间上分布也不合理，北边部分地区相对而言比较缺水。

邓小平提出改革开放后，现代化进程脚步加快，然而用水短缺和污水排放的矛盾日益突出。

据监测，在我国，平均一天大概有亿吨左右的污水直接排放系受到污染；近年来，我国城市污水的排放量赶上了工业废水的排放量。

专家研究分析报告称，城市污水加剧了水资源的紧缺程度，也影响着人类的身体健康，除此之外，还影响着人类的生产活动。

因此，我国逐渐注重城市污水的综合治理工作，重视城市污水处理事业，保护水环境，走持续发展道路。

2.3城市污水处理现状

2.3.1国外城市污水处理沿革

目前城市污水处理工艺主要采用生物处理工艺，以别的物理、化学处理方法为辅。

国外城市污水处理大致发展了三个阶段。

第一阶段：

即19世纪早期到19世纪70年代

19世纪许多发达国家遭遇了水域环境污染问题，水生生物种类减少，水质变差，甚至影响了人们的身体健康。

因此，政府意识到环境的重要性和加强污水处理的意义，便投入足够的金额建设发展城市污水处理工程，并不断的完善相关的法律法规，

到20世纪中期，国外经济发达国家已经开始大规模的进行城市污水处理事业。

这个阶段主要去除城市污水中BOD5、SS、胶体等物质。

与此同时，工业废水的处理工艺也刚刚开始萌芽。

第二阶段：

20世纪六七十年代

这个阶段主要针对控制营养物质问题。

一定程度上控制了有机物后，但氮、磷等物质的去除率很低，这样以来，城市河流湖泊容易出现富营养化，从而导致水体污染，破坏水环境。

为保护水环境，积极革新有效去除氮磷的技术，除此之外，积极研究去除氮磷的工艺，从而发展了传统活性污泥法。

系列A2/O工艺和氧化沟工艺开始普遍被采用。

三沟式氧化沟、奥贝尔氧化沟等工艺也开始大量应用。

与此同时，中小型污水处理厂开始普遍采用不同种类的SBR工艺。

由此可见，第二阶段注重生物处理工艺，同时与物理、化学相结合，达到有效去除污水问题。

但是，投入资金比较大，专家们开始追求在减小成本和处理结果达标基础上，革新技术。

举个巧妙的例子，20世纪70年代，在一些经济发达的国家，在分散的居民区，由于地理分布等原因，常常建设人工湿地来处理城市污水，保护环境。

湿地大大减少了投入成本，维护运行简单，而且对外界适应力较强。

近年来，湿地在经济发达国家逐渐被用来做深度处理，在一些发展中国家开始流行做小型城市污水处理。

第三阶段：

20世纪80年代后

在这个阶段，经济发达国家的关于水环境污染的理念得到全面渗透学习。

在许多经济发达的国家，城市污水处理率很高，但是技术层面仍需要不断地开拓创新，人们开始研究区域水环境的生态问题，期望在水处理过程中减少能量和资源的消耗，建设一个可回收利用的可持续发展的水处理系统，以缓解水资源紧缺压力。

尤其在水资源紧缺的地区，建设小型可回收利用的污水处理厂，污水不仅得到了有效处理，减少了环境污染，还回收利用，充分利用了宝贵的水资源。

近年来，工业发达，工业废水中高浓度重金属或难降解生物需要更高处理要求，人们普遍采用生物法或和物理、化学法相结合，这是大势所趋。

与此同时，城市污水的深度处理、净化处理越来越受到人们的青睐，这也反映了人们对水质的更高要求。

市场上也活跃着各种膜、药剂、材料、设施、仪器等等，给城市污水处理带来了不同要求的有效支撑。

发达国家的水环境保护领域越来越重视水生态问题。

在他们的倡导下，一些国家投入大量的资金和精力去修复城市主要河流湖泊，治理水环境污染。

最终他们成功了，水污染是可以治理修复的，但需要付出巨大的资金和时间代价，而且控制的只是外源，不能从根本上解决水污染问题，

显然是不可广泛推行的。

于是大家从中反思，认识到水生态的重要性，用生态学的方法解决水污染问题，尊重大自然规律，在河流湖泊自身修复规律基础上生态治理污染，保护水资源。

目前，美国的污水处理厂分布最多，大概500人1座，大多为二级生物处理厂；英国大约700人1座，大多都是二级处理程度的污水处理厂；从这些国家多年的经验显示，水处理设施的兴建及普及大大地影响着水质环境。

比如美国7000多条河的水质得到了改善，很多水域达到了水域标准。

综合国外城市污水处理的三个阶段经历，不难发现，其发展趋向是：

中小型城市污水处理厂注重处理工艺、技术的有效合理性基础上，同时也追求能量的减少，资金的降低；城市河流的污染治理遵循自然规律，重视生态学方法；城市污水处理研究回收循环利用技术；环保设备体现机械自动化等等。

2.3.2国内城市污水处理沿革

我们国家的城市污水处理工程从20世纪20年代左右开始，有着很长的发展历史。

上海率先建设北区污水处理厂，相继建设西区污水处理厂、东区污水处理厂。

上海北区污水处理厂首次引进了活性污泥法处理工艺来处理城市污水。

随后，我国在太原、兰州、西安等地相继建设了多座污水处理厂，但大多工艺为一级，主要采用沉砂池和初沉池过滤沉淀方法，然后排进相应的河流，也有一部分用于农田灌溉。

1954年，上海曹杨污水处理厂建立，是我国率先运用的二级污水处理工艺，说明我国污水处理工艺的标志性进步。

直到70年代，我国某些地区出现了稳定塘、氧化塘等水净化方法。

他们是对一些洼地、沼泽，河沟的巧妙改造，变废为宝，可以有效处理附近地区工厂排出的污水和城市生活污水。

据统计，当时我国大概有38个稳定塘，一定程度上保护了水环境。

改革开放后，我国经济文化快速发展，城市污水处理工厂也迅速发展。

我国在自主不断开发研究污水处理事业的同时，开始注重引进不同先进的污水处理技术和工艺流程。

同时，开始研究污水的再生利用技术问题，不断地完善污水再生利用体系，这一重大目标为保护水资源，水环境做出了重大贡献。

随着城市现代化进程的加快，工业废水和生活污水引发了一些列问题，污水处理工程也迅速发展，现在，我们国家城市污水处理厂普及很广，郊区也建设污水处理厂。

污水处理能力高达1.25亿平方米每天，可见，我国城镇污水处理率很高，但是，跟西方发达国家比较，我国城市污水处理工程从一定程度上还是有很大的发展空间，比如说数量、设施机械化、设施自动化及规模等等。

2.3.3我国城市污水处理厂目前广泛采用的处理技术

我国城市污水处理存在的一个问题就是城市污水收集管网系统不到位，发挥不了污水处理设施的效率。

污水处理厂虽然建设了很多，如果城市污水收集管网系统不到位的话，不仅造成污水处理厂的资源资金的浪费，也导致污水污染水环境，起不到真正意义上的保护环境作用。

城市的污水收集管网工作做好了，才能充分发挥污水处理厂的作用，才能控制污染，保护环境。

所以我们要重视城市污水的收集系统建设。

城市污水收集，传输，到达污水处理厂进行处理及其再生利用等，这一系列系统共同构成城市排水系统。

目前我国城市排水体制一般有分流制和合流制两种体制。

下面我为大家详细介绍一下这两种体制。

以便选择合适的排水体制，做好城市排水系统的规划工作。

（1）分流制排水系统

分流制排水系统由污水排水系统、雨水排水系统组成。

这样污水和雨水就分别在两套或者以上的排水管道里收集，然后传输至污水处理厂进行有效处理。

在某些工业地区，其工业废水会依据具体情况进行单独的预处理，再排入相应的排水管道。

现在，城市新区或者经济相对比较好点的城市都选用的是分流制排水系统。

分流排水制根据雨水收集、传输的方式分为不完全分流制、完全分流制和半分流制。

让我们分别了解一下这三种分流排水制。

1不完全分流制

不完全分流制排水系统设有污水排水系统，雨水排水系统不是很完善。

城市污水经污水管网收集、传输至城市污水处理厂进行处理，然后达标后排入水体；雨水顺坡而下，不经处理直接排入附近的河流或者池塘。

2完全分流制

完全分流制排水系统设有污水排水系统和雨水排水系统。

城市污水，即生活污水和工业废水等经城市收集管网收集、输送，在污水处理厂处理，达标后排入水体；雨水经雨水排水系统就近排入河流等水体。

完全分流制排水系统和不完全分流排水系统制最明显的区别就是设有没有雨水排水系统，雨水流入水体的方式不一样。

3半分流制

半分流制排水系统和完全分流制排水系统一样，都有污水排水系统和雨水排水系统，只是半分流制排水系统在雨水干管上设有跳跃井。

污染程度高的雨水或者地面冲洗污水被截流，然后汇合，流入污水管网，传输至污水处理厂进行处理。

如果雨水的来水量较大，超过了干管的输水的能力了，这时，跳跃井就发挥作用了，雨水会经过跳跃井的溢流口流入水体。

（2）合流制排水系统

合流制排水系统与分流制排水系统不同，城市污水和雨水在一起收集，一套管道收集，然后传输的。

在一些降雨量小的城市，城市环境没有收到污染威胁，并且水体自净能力大的，适合合流制排水系统。

城市生活污水，工业生产的废水和雨水在一套管道中一起收集，然后传输排水，如果是顺地面流入排水管渠，再就近排入附近水体的，叫直排式合流制排水系统。

大部分城市在这种排水系统基础上设有溢流井和截流干管，来收集旱流污水或者初期降雨，然后传输至城市污水处理厂进行处理，这就是截流式合流制排水系统。

需要注意的是，如果初期降雨量不断增大到一定程度时候，雨水径流量随之变大，一旦超过截流干管的输送水的能力，就会引起某些城市污水经溢流井流入水体。

了解了这两种排水体制及其他们的适用条件，以便更好地建设城市排水系统，也为后期排水系统的运行、维护、管理乃至城市水体环境保护做好长期规划。

当然，具体情况具体分析，根据城市的具体情况具体分析它适合的排水体制，不同区域可以选择其适合的排水体制。

前面提到污水管和泵站组成污水收集系统，具体的污水管包括支管、干管、总干管。

我们在选择好合适的城市污水排水体制后，还需要注意后期污水排水管道的维护管理工作，这样才能保障污水的有效处理。

有的地区就是建设完污水排水管道后忽略了管道的维护管理工作，管道老化损坏、堵塞不通、泵站停机等问题影响了污水的正常收集、输送，所以要重视管道泵站的维护管理工作，定期检查，而且要选择质量好的材料，同时保证施工质量，切忌偷工减料，影响污水处理。

城市污水收集了之后，传输至污水处理厂进行处理，上面介绍了城市污水收集系统，下面给大家介绍我国城市污水处理厂目前广泛采用的处理技术。

一般，在我国部分城市污水处理厂，污水处理技术有一级、二级和三级三个处理程度。

一级处理一般是二级处理前的预处理，处理城市污水中悬浮固体；二级处理是除去城市污水中胶体和溶解状态下的有机物质；一级和二级处理是我国大部分污水处理厂处理城市污水常用到的处理程度，一级、二级处理完了，有时候需要除去城市污水中难降解的有机物、磷、氮等物质，这就是三级处理，或者说深度处理。

接下来，详细介绍这三种处理技术。

（1）一级处理

一级处理主要运用物理处理方法，主要运用筛滤、沉淀原理，主要处理城市污水中悬浮固体，常常用到的污水处理设备有格栅、沉淀池等，沉淀池中常常用到沉砂池和初沉池等。

如果对于城市污水中主要含有生活污水的情况，一级处理主要处理污水中大部分的悬浮物、一部分的化学需氧量和生化需氧量。

这时，还需要处理污水中胶体和溶解状态下的有机物质，这就是进行二级处理。

一级处理一般是二级处理前的预处理。

接下来我给大家详细说明一下一级常用到的处理设备：

格栅、沉淀池。

1）格栅

格栅主要组成的部分就是一排平行的金属条或者筛网，有粗格栅、细格栅和中格栅之分，安装在污水渠道进口或者污水处理厂前端，来筛滤比较大的悬浮固体。

格栅筛滤了城市污水中比较大的悬浮固体，为后边处理设备减轻了负担。

我国许多城市污水处理厂采用的是回转式机械格栅、阶梯式格栅。

需要注意的是格栅的工作环境比较恶劣，污水腐蚀性比较强，所以需要采用耐腐蚀的材料，以备污水设备的正常运行和污水的有效处理。

除此之外，格栅间有有害气体，定期通风换空气，工作人员需要做一定的安全保护措施进去。

2）沉淀池

格栅之后，一般进一步进行沉淀，沉淀池利用沉淀的原理去除污水中悬浮固体物质，比如说：

砂粒、生物处理过程或者化学处理过程中产生的剩余污泥、脱落的生物膜等等。

在重力作用下，污水中密度大于水的悬浮固体物质自然沉降，从而从污水中脱离，这就是沉淀的去除悬浮固体物质原理。

因为沉淀方法简单容易，而且处理效果比较好，所以城市污水处理一级处理中常采用沉淀法。

比较典型的沉淀池有沉砂池和初沉池。

[1]沉砂池

沉砂池在污水处理一级处理中起着很关键的预处理作用，主要去除泥沙等密度相对比较大、沉降比较快的无机颗粒物质。

沉砂池常设置在泵站前和管道前，这样可以避免颗粒带来的摩擦损坏；有的设置在初沉池前端，用来减少初沉池的运行负担。

我国城市污水处理厂常用的沉砂池有平流沉砂池、旋流沉砂池和曝气沉砂池等。

1平流沉砂池

平流沉砂池在城市污水处理中可以除去百分之五十左右的悬浮固体、百分之五左右的生化需氧量和百分之十左右的化学需氧量。

平流沉砂池的上部分像一个加宽了的明渠，两端设置闸板，来调控进出的水流，底部设有一两个贮砂斗，贮砂斗下边安装排砂管道。

一般情况下，平流沉砂池设置两个格，并联运行使用；如果遇到检修等情况时，先关闭一个，另一个正常运行使用，以达到城市污水连续处理的效果。

平流沉砂池具有有效去除无机颗粒、设备结构简单、运行稳定等特点。

2旋流沉砂池

旋流沉砂池一般为圆形形状，水流沿切线方向，以大约一米每秒的流速进去，然后旋转两圈，大概停留一分钟，再沿切线方向出来，这样旋流沉砂效果比较好。

具体工作原理如下。

污水在进水渠沿切线方向进入到沉砂区，同时，轴流桨板高速旋转，产生离心力场，砂粒在离心力作用下被甩至沉砂池的壁，然后落入砂斗。

旋流沉砂池沉具有淀效果比较好、节约占地面积等特点。

3曝气沉砂池

曝气沉砂池利用曝气来剥离砂粒表面的有机污染物质，然后有机污染物质跟着沉砂池出水排出，再进入后边的初沉池等处理设施。

对城市污水曝气，避免了污水的腐化，而且进行了初步的生化处理作用，这样有效解决了平流沉砂池对砂粒截留效率问题和沉砂容易腐烂的问题。

曝气沉砂池的池壁上设有曝气管，在导流挡板作用下，城市污水在曝气沉砂池里螺旋式流进，无机颗粒和有机颗粒在水流剪切作用下和颗粒间的摩擦作用下分离开来，然后曝气沉砂池旁边的砂槽收集砂。

[2]初沉池

初沉池一般是一级处理的主要构筑物，可以截留沉砂池的出水中细小颗粒污染物质，来缓解后边的处理设备的负担。

初沉池可以除去大概百分之五十的悬浮固体物质、和大概百分之三十的生化需氧量等。

初沉池有平流式初沉池、辐流式