鄧詩(shī)云，許載周，李 強(qiáng)

（中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100120）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)城市化、工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，人口數(shù)量不斷增多，污水排放量不斷增加，由此帶來(lái)的水污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重；水環(huán)境質(zhì)量差、水生態(tài)受損重等一系列問(wèn)題嚴(yán)重制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。其中由于氮、磷污染物過(guò)量排放引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題會(huì)造成水質(zhì)惡化、影響水體功能、破壞水環(huán)境生態(tài)平衡，進(jìn)而導(dǎo)致水資源短缺，對(duì)人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生不利影響，也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生極大威脅。因此，開發(fā)運(yùn)行性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)節(jié)能的污水處理工藝，優(yōu)化污水處理工藝流程，提高污水再生利用率，對(duì)于緩解水體富營(yíng)養(yǎng)化與水資源短缺問(wèn)題具有重要意義。

1 城市污水處理的重要性

1.1 推動(dòng)城市生態(tài)文明建設(shè)

污水處理與再生利用的重要內(nèi)容是有效控制污染物的排放并實(shí)現(xiàn)水資源的再生利用。工業(yè)廢水和生活污水等共同組成城市污水，如果未經(jīng)過(guò)處理就排放到自然環(huán)境中，則會(huì)引起嚴(yán)重的污染問(wèn)題，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)遭到破壞。污水處理廠作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，通過(guò)對(duì)收集的生活污水進(jìn)行處理，能夠有效改善城市內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境構(gòu)造，提高水資源利用率，促進(jìn)城市的發(fā)展。因此，污水處理與再生利用工程建設(shè)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明城市建設(shè)的必要措施[1]。

1.2 助力城市實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

在城市發(fā)展建設(shè)中，人們的生產(chǎn)活動(dòng)與日常生活都需要大量的水資源，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的污水，若是城市污水處理水質(zhì)無(wú)法達(dá)標(biāo)，不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)重大影響，也會(huì)降低城市水資源的利用率，阻礙城市的可持續(xù)發(fā)展。因此，需要對(duì)城市污水展開高效節(jié)能的處理，實(shí)現(xiàn)城市水資源的循環(huán)利用，從而促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 提高水資源利用率

水資源短缺問(wèn)題是社會(huì)發(fā)展中面臨的主要問(wèn)題之一。當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件、水資源狀況、生產(chǎn)力水平、技術(shù)條件等都將直接影響城市污水處理效果和水資源利用率。因此，應(yīng)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)城市污水的高效處理，以保障良好的出水水質(zhì)，將污水轉(zhuǎn)化為可利用的水資源，既能夠避免對(duì)重要水體造成二次污染的問(wèn)題，又能夠產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，提高水資源利用率。

2 城市污水處理技術(shù)

2.1 活性污泥處理技術(shù)

在污水處理技術(shù)中，活性污泥法是應(yīng)用最為廣泛的污水好氧生化處理技術(shù)。目前常用的活性污泥工藝包括A2/O工藝、多級(jí)A/O工藝、Bardenpho工藝、UCT工藝、氧化溝工藝等，典型A2/O工藝流程如圖1所示。

圖1 典型A2/O工藝流程

典型的活性污泥法主要由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排放系統(tǒng)組成。污水和回流的活性污泥一同進(jìn)入曝氣池，通過(guò)鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置進(jìn)行曝氣處理，使活性污泥混合液呈懸浮態(tài)，溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行。污水中的懸浮固體和膠狀物質(zhì)被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物用于自身繁殖，并代謝轉(zhuǎn)化為生物細(xì)胞，氧化成為最終產(chǎn)物；非溶解性有機(jī)物需要先轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物后，才能被微生物代謝和利用，污水由此得到凈化。

傳統(tǒng)的活性污泥技術(shù)雖然能夠有效應(yīng)用于生活污水和有機(jī)工業(yè)廢水的處理，但仍存在曝氣池體積較大、占地面積大、能耗高、管理較復(fù)雜等問(wèn)題。因此，需要研發(fā)新的污水生物處理技術(shù)。

2.2 生物膜處理技術(shù)

生物膜處理技術(shù)的基本原理是通過(guò)污水與生物膜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使污水與生物膜接觸，進(jìn)行固液兩相的物質(zhì)交換，并在膜內(nèi)進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化，使污水得到凈化。與微生物懸浮生長(zhǎng)的活性污泥法相比，生物膜處理技術(shù)具有以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①生物種類多樣，包括好氧菌、厭氧菌、真菌和藻類等，能夠去除多種污染物；②污泥濃度高，單位體積的生物量遠(yuǎn)比活性污泥法高，脫氮效率高，處理能力大；③污泥齡較長(zhǎng)，剩余污泥少；④系統(tǒng)維護(hù)方便，能耗低，無(wú)須污泥回流；⑤微生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耐沖擊負(fù)荷性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定性好。

2.3 生物接觸氧化技術(shù)

生物接觸氧化技術(shù)是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)的一種新的污水生化處理技術(shù)。該技術(shù)的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾池。在濾池中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料，填料被水浸沒(méi)，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)在填料底部曝氣充氧；空氣能自下而上穿過(guò)濾料，與污水充分接觸，活性污泥附在填料表面，不隨水流動(dòng)，因生物膜直接受到上升氣流的強(qiáng)烈攪動(dòng)，不斷更新，從而提高了凈化效果。

生物接觸氧化技術(shù)具有處理效率高、占地面積小、凈化效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)須污泥回流，無(wú)污泥膨脹風(fēng)險(xiǎn)、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 礦物質(zhì)處理工藝

礦物質(zhì)處理技術(shù)屬于物理處理方法，通過(guò)物理吸收凈化實(shí)現(xiàn)污水處理效果。礦物質(zhì)處理技術(shù)將礦物質(zhì)表面電荷作載體，為實(shí)現(xiàn)凈化功能，電荷能夠有效吸收廢水及污水內(nèi)的毒害雜質(zhì)。礦物質(zhì)是現(xiàn)階段污水處理材料中處理效果較好的原材料，可以有效處理污水中所含金屬、微粒、雜質(zhì)，避免造成二次污染。

2.5 聲波處理工藝

聲波處理技術(shù)是一種先進(jìn)的污水處理技術(shù)，以超聲波為先導(dǎo)。該技術(shù)釋放出大量超聲波，將污水凈化，對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行分解，這種污水處理技術(shù)能量較強(qiáng)，可以促進(jìn)低能級(jí)原子向高能態(tài)躍遷，實(shí)現(xiàn)分離。

中國(guó)家用電器研究院副院長(zhǎng)葛豐亮出席大會(huì)并致辭。他表示，目前，在整個(gè)家電行業(yè)中，冰箱是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)做的比較好的行業(yè)之一。今年以來(lái)，冰箱企業(yè)的創(chuàng)新已經(jīng)聚焦到冰箱本質(zhì)，全行業(yè)刮起一股保鮮技術(shù)的浪潮，同時(shí)，冰箱企業(yè)的智能化研究也在不斷深入，以期通過(guò)更加便捷、人性化的操作激發(fā)消費(fèi)者的更新?lián)Q代需求?！翱傮w來(lái)看，在2018年，冰箱市場(chǎng)雖然艱難，卻依然堅(jiān)定前行。面向未來(lái)，為了滿足消費(fèi)者日益提高的要求，冰箱行業(yè)的結(jié)構(gòu)升級(jí)也不會(huì)停止?！?/p>

3 推動(dòng)城市污水處理與再生利用的原則與重要舉措

3.1 城市污水處理與再生利用的基本原則

（1）整體優(yōu)化原則。污水處理工藝流程較為復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)污水水質(zhì)、水量等因地制宜地進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的污水處理與再生利用，需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中堅(jiān)持整體優(yōu)化的原則，從各方面對(duì)污水處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。首先，要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)分析，了解污水中各污染物的濃度，在此基礎(chǔ)上制定切實(shí)可行的污水處理方案。在進(jìn)行污水處理工藝選擇時(shí)還要保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)污水收集方式，污水回收利用等因素進(jìn)行綜合、全面的分析，做好每一個(gè)細(xì)節(jié)的處理，確保污水處理高效節(jié)能，降低污水處理成本，推動(dòng)污水資源化再生利用。

（2）高效利用原則。在污水處理工程中需堅(jiān)持高效利用的原則，保證水資源的高效循環(huán)利用。在污水處理工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要掌握專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，并將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐工作中。根據(jù)生物學(xué)理論以及相關(guān)的生物反應(yīng)原理，通過(guò)工藝組合與工藝流程優(yōu)化，有效降低污水中的污染物濃度。同時(shí)，結(jié)合新型的污水生物處理技術(shù)對(duì)原有污水中的污染成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化和分解，不僅能夠避免污水給人類和環(huán)境帶來(lái)破壞，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的高效再生利用。

3.2 推動(dòng)城市污水處理與再生利用的重要舉措

（1）防止二次污染。在污水處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的剩余污泥、臭氣、噪聲等二次污染，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)予以針對(duì)性控制。針對(duì)污水處理中會(huì)用到毛發(fā)聚集器和格柵等設(shè)備，應(yīng)該對(duì)殘留的雜物和垃圾進(jìn)行集中填埋處理；針對(duì)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的剩余污泥，通過(guò)濃縮和脫水處理后對(duì)泥餅進(jìn)行外運(yùn)處理[2]。此外，應(yīng)在污水處理廠周圍設(shè)置綠化隔離防護(hù)帶，避免噪聲和臭氣等影響城市居民正常生活。

（2）積極開發(fā)和推廣先進(jìn)污水處理技術(shù)。在實(shí)踐中，要積極開發(fā)和推廣先進(jìn)的污水處理技術(shù)及工藝，不斷優(yōu)化污水處理工藝流程，適應(yīng)新時(shí)代城市污水處理要求。

目前，改良型序批反應(yīng)器（MSBR）工藝在污水處理中的應(yīng)用效果較好，與傳統(tǒng)的序批式活性污泥法（SBR）相比，性能得到全面改善。該工藝通過(guò)將聚磷菌、硝化菌與反硝化菌有機(jī)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的污水生物脫氮除磷，不僅提高了污染物的去除率，也降低了運(yùn)行成本。新興的厭氧氨氧化技術(shù)是目前最為高效節(jié)能的污水脫氮技術(shù)，其具有不需要外加碳源、降低曝氣能耗、污泥產(chǎn)量低和脫氮負(fù)荷高等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前該技術(shù)已成功應(yīng)用于高氨氮廢水的處理，如污泥消化液和垃圾滲濾液等。BIOSTYR工藝是一種新型處理工藝，結(jié)合生化反應(yīng)器和濾池的優(yōu)勢(shì)，無(wú)須設(shè)置反沖洗泵和二沉池，使得該工藝具有操作的靈活性和便捷性。BIOFOR工藝融合了生化法和物化法的技術(shù)特點(diǎn)，可以對(duì)懸浮固體進(jìn)行截留，有機(jī)物降解效果較好，能夠滿足較高的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）定期更換和升級(jí)污水處理設(shè)備。污水處理設(shè)備是污水處理廠高效穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，在污水處理廠運(yùn)行中應(yīng)對(duì)老舊設(shè)備進(jìn)行及時(shí)更換與升級(jí)，保證良好的處理效果，實(shí)現(xiàn)出水的達(dá)標(biāo)排放與循環(huán)利用。同時(shí)，隨著城市污水處理自動(dòng)化程度的提高，污水處理廠應(yīng)配備先進(jìn)的自控設(shè)備及智慧水務(wù)系統(tǒng)，積極引入國(guó)內(nèi)外智能化的污水處理設(shè)備，不但能夠有效節(jié)約人力資源與物力資源，還可以顯著提升污水的處理效率，助力城市污水處理向自動(dòng)化、智慧化發(fā)展。

此外，設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)工作保證污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，如果污水處理設(shè)備長(zhǎng)期得不到有效保養(yǎng)與維護(hù)，就會(huì)出現(xiàn)各種技術(shù)故障問(wèn)題，而潛在故障也會(huì)對(duì)污水處理的效率效果帶來(lái)影響。通過(guò)對(duì)污水處理設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)、定期維護(hù)，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高污水處理效率，節(jié)約污水處理成本。

（4）加強(qiáng)污水處理與再生利用管理。為了實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放與再生水高效利用，就需要對(duì)污水處理與再生利用工程實(shí)行全過(guò)程管理，對(duì)水質(zhì)、水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證污水處理效果以及再生水利用效率。同時(shí)，相關(guān)政府部門還行需要加強(qiáng)污水處理和排放的相關(guān)管理，明確各個(gè)部門的分工和職責(zé)，做好相互之間的監(jiān)督和管理，根據(jù)實(shí)際的情況制定不同的管理制度，保證城市污水處理與再生水利用的多元化發(fā)展。此外，還應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)的管理模式，并建立對(duì)應(yīng)的監(jiān)管制度，結(jié)合城市地區(qū)的實(shí)際情況，積極推廣先進(jìn)技術(shù)，搭建智慧水務(wù)平臺(tái)，促進(jìn)污水的高效處理與水資源的合理調(diào)配，實(shí)現(xiàn)低耗高效的城市污水處理與再生利用。

（5）構(gòu)建完善的再生水循環(huán)利用體系。污水再生利用的總體目標(biāo)是充分利用城市污水資源、削減水污染負(fù)荷、促進(jìn)水的循環(huán)利用、緩解區(qū)域水資源短缺，推動(dòng)城鎮(zhèn)節(jié)水減排，提升我國(guó)城鎮(zhèn)水資源綜合利用效率和水平，推動(dòng)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。通過(guò)構(gòu)建再生水循環(huán)利用體系，可以有效緩解水資源緊缺問(wèn)題，創(chuàng)造巨大的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。因此，地方政府部門要結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃Y源特征，出臺(tái)相應(yīng)污水處理與再生利用政策，確保污水處理與再生利用工程得到有效落實(shí)，避免水資源的浪費(fèi)、流失。同時(shí)，應(yīng)積極推廣污水深度處理技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)對(duì)城市污水進(jìn)行深度處理以滿足再生水回用標(biāo)準(zhǔn)；此外，還應(yīng)遵循分質(zhì)用水的原則，推行“優(yōu)質(zhì)水優(yōu)用，低質(zhì)水低用”原則，并加大再生水相關(guān)知識(shí)的宣傳力度，調(diào)動(dòng)公眾參與使用的積極性，讓更多人了解再生水在水資源整體開發(fā)利用中的重要地位，促進(jìn)再生水利用，推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展。

（6）完善污水處理與再生利用投融資體系。城市污水處理與再生利用在開展技術(shù)優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)化以及政策優(yōu)化的基礎(chǔ)上，更應(yīng)提升對(duì)資本的重視程度，確保污水處理與再生利用工程建設(shè)可以得到充足的資金支持，確保各項(xiàng)污水處理與再生利用工程能夠有效落實(shí)。

隨著科學(xué)發(fā)展觀的提出以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，各大城市都積極開展了環(huán)境工程建設(shè)，而污水處理作為城市環(huán)境工程的核心內(nèi)容，更受到了地方政府的高度重視。為此，地方政府部門不僅要在政策上提供扶持，同時(shí)也應(yīng)給予一定的資金幫扶，最大限度地發(fā)揮政府部門的職能優(yōu)勢(shì)，除此之外，相關(guān)部門應(yīng)積極推行拓展單位、集體、個(gè)人等不同形式的市場(chǎng)化投融資運(yùn)作模式，吸納社會(huì)資金共創(chuàng)雙贏，研究制定政府補(bǔ)貼政策等，加強(qiáng)污水處理及再生水工程建設(shè)投資保障措施。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化水平的提高，水體污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，水資源短缺問(wèn)題日益凸顯，優(yōu)化污水處理工藝流程，開發(fā)新型低碳節(jié)能的污水處理工藝，提高再生水利用率，將有助于推動(dòng)生態(tài)文明城市建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。