城市污水处理及再生利用状况分析

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1、河北工程大学毕业论文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AbstractWith the reform

2、 and opening up, the rapid development of Chinas economy and society. Urban water consumption increased significantly, municipal wastewater discharge also increases. Urban sewage has a significant impact on environmental quality. Therefore, in order to ease the contradiction between urban water supp

3、ly and adapt urban modernization, we need to analyze sewage treatment and utilization of urban regeneration, thus propose appropriate countermeasures. To strengthen the management of urban sewage treatment, urban sewage so after discharge, Or actively exploring water reuse measures, full use of wate

4、r resources, these are Chinas sustainable development plays an important role. This article focuses on the urban sewage treatment, recycling status quo and existing problems and corresponding countermeasures.Keywords Urban sewage Water treatment The sewage recycling目 录第1章绪论.3第2章 城市污水处理42.1城市污水定义及其水质

5、特征42.2城市污水处理的必要性42.3城市污水处理现状52.3.1国外城市污水处理沿革.52.3.2国内城市污水处理沿革.62.3.3我国城市污水处理厂目前广泛采用的处理技术.72.4城市污水处理存在的问题.152.5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.183.2城市污水再生利用现状.183.2.1国外城市污水再生利用现状183.2.2国内城市污水再生利用现状203.2.3我国城市污水再生利用的方式和技术途径223.3城市污水再生利用存在的问题.233.4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3第2章城市

6、污水处理42.1 城市污水定义及其水质特征42.2 城市污水处理的必要性42.3 城市污水处理现状52.3.1 国外城市污水处理沿革5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

7、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 3 000 多万人守着 2 300 km2 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

8、,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 5 000 多万人和 3 600 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350 m3 ,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 300 m3 ,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

9、 %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

10、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

11、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，

12、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

13、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

14、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

15、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

16、，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

17、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

18、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

19、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

20、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

21、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

22、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。 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。 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

23、。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。 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

24、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

25、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

26、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

27、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，

28、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

29、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。 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

30、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。 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。 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

31、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、辐流式初沉池

32、和竖流式初沉池之分。规模比较大的城市污水处理厂一般采用辐流式初沉池；当规模小点的，污水量小点的时候，适合平流式初沉池或者竖流式初沉池。（2）二级处理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。二级处理开始采用生物法处理城市污水，利用微生物对城市污水的污染物的净化作用，即吸附、分解、转化等净化作用。这一百年左右来，生物法受到城市污水处理厂的普遍青睐，我国城市污水处理厂广泛采用的是活性污泥法和生物膜法。下面详细介绍这两类生物法。1）活性污泥法活性污泥法利用好氧微生物可以氧化分解城市污水中的有机污染物的特点，以活性污泥为主体，来净化城

33、市污水，这个过程有三个阶段：吸附、代谢和固液分离。首先，活性污泥的黏质层会吸附住城市污水的胶体态和悬浮状态的污染物质，然后大分子污染物质被分解成小分子污染物质，微生物选择性地吸收小分子污染物质，并且同化。这个过程不仅快速，而且处理的效率比较高，除此之外，活性污泥因同化作用繁殖，再净化城市污水。然后固液分离，达到污水处理目的。活性污泥法经过一百年左右的发展改良历史，其主要处理系统还是一样的，即进水、曝气、泥水分离和污泥分流等。下面分别介绍几种我国城市污水处理厂常采用的活性污泥法。 间歇式活性污泥法间歇式活性污泥法又称为SBR法，靠间歇式的运行方式来处理污水。间歇式活性污泥法可以分批处理城市污水，

34、正式利用了时间分隔代替空间上的分隔、静置沉淀来代替动态沉淀、非稳态生化反应来代替稳态生化反应等一系列特点。因此，间歇式活性污泥法有下面比较独特的优点：a运行的效果比较理想，比较稳定，城市污水可以静置沉淀，处理效果比较理想，出水水质理想；b推流过程比较理想，这样使得生化反应的推动力大大增加，净化效果变好，污水处理效率也得到提高；c间歇式活性污泥法需求的设备比较少，结构比较简单，这样减少了设备维护工作和成本，更方便管理维护；d间歇式活性污泥法派生出来多种新型工艺，并广泛应用在城市污水处理厂、啤酒厂、食品加工厂、制药厂等等；e间歇式活性污泥法除磷和氮的效果很好。间歇式活性污泥法在很多领域中的废水处理

35、中得到广泛应用，也不断地变型更好地处理污水，比较典型的变型主要有间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEAS）、需氧-间歇曝气（UNITANK）、循环式活性污泥（CASS）等。接下来分别看一下这几种变型。间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEAS）经过传统的间歇式活性污泥法的改良，具体是在SBR池的进水一端增设了一个预反应区，连续进水，间歇排水，这样就没有显明的反应和闲置过程。因此，间歇式循环延时曝气活性污泥法跟传统的间歇式活性污泥法相比而言，节省了成本，也更容易管理维护。同时ICEAS法可以改变反应、沉淀和处理周期的时间，这样可以更好地顺应负荷变化；其装置设备也较简单些，没有污泥的回流水泵、管道等

36、，这样工程量大大减少，成本也随之减少，也节约了占面积。需氧-间歇曝气（UNITANK）是矩形的外形，而且被相等地分成三个矩形单元池，单元池里面设置有曝气扩散装置，每个单元池用有开孔的公共墙隔着，这样单元池间的水相通，可以流动。跟传统间歇式活性污泥法相比较而言，不难发现，需氧-间歇曝气工艺具有一下特点：水位负荷比较恒定；该工艺采用了三沟式氧化沟的特点，并且避免了他们的缺点。循环式活性污泥（CASS）具有变容反应器和生物选择器，控制厌氧、好氧和兼氧以及污泥回流的过程，去除城市污水中生化需氧量，在污泥增殖过程中去除磷，也可以在缺氧阶段进行反硝化脱氮作用。CASS工艺根据城市污水的生物养分设计了脱氮去

37、磷工艺，控制丝状菌的生长来防治污泥膨胀。除此之外，循环式活性污泥法一个特别重要的特点在推流式初始反应区与完全混合反应池。CASS工艺的周期是重复周期来计时工序，即生物反应（进水曝气）、固液分离（沉淀）、排放三个工序，并且这三个工序是循环的，不间断。 厌氧-缺氧-好氧（A2/O）厌氧-缺氧-好氧工艺将传统活性污泥工艺、生物硝化和反硝化工艺及生物除磷工艺结合起来，达到除去城市污水中有机污染物和脱氮除磷的效果，在我国城市污水处理厂被广泛采用。其中，在厌氧阶段，聚磷菌会释放出磷并且会吸收低级的脂肪酸等有机污染物；缺氧过程中，反硝化细菌把内回流的硝酸盐反硝化成氮气，从而转出；然而在工艺的好氧阶段，有机物

38、会得到降解，另一面，氨态的氮等会借助生物硝化作用转成硝酸盐。除此之外，活性污泥在好氧的环境中会吸收厌氧菌所释放的磷，然后排放除去磷。厌氧-缺氧-好氧工艺具有除去城市污水中有机污染物和脱氮除磷的效果，被我国城市污水处理厂广泛利用，然而由于它存在内部细菌竞存的缺点，这样就影响处理效果，所以其多种变形被研究出来，应用在不同的废水处理中，来满足不同的处理需求。比较典型的变形有PASF活性污泥法、倒置A2O活性污泥法和BICT活性污泥法等。接下来分别看一下这几种变型。PASF活性污泥法由活性污泥法和生物膜结合起来，利用短泥龄A2/O法和曝气生物滤池来达到脱氮除磷的效果。PASF活性污泥法工艺有两个阶段，

39、第一阶段采用活性污泥法：短泥龄好氧池、厌氧池、缺氧池和沉淀池结合起来；第二阶段主要采用曝气生物滤池。该工艺中，污水回流系统和污泥回流系统组成回流系统。在污水回流系统中，生物滤池中部分出水回流到缺氧池，进行反硝化以脱氮；在污泥系统中，沉淀池中部分污泥回流到厌氧池，含磷的剩余污泥进一步排出。PASF活性污泥法的特点是利用两种生物处理工艺来脱氮除磷，采用活性污泥法达到除磷和反硝化的效果，采用生物膜法进行硝化过程倒置A2/O活性污泥法就是将厌氧区和缺氧区倒过来，这样流程表现出了脱氮除磷效果较好和运行消耗减小的优点，其出水指标也大大得到改善，可以达到城镇污水处理厂污染物排放标准的一级B标准，因此普遍适用

40、于我国新建设的城市污水处理厂或者原城市污水处理厂的升级完善工程。让我们看一下倒置A2/O活性污泥法的原理。进水和回流污泥进入到缺氧区，在反硝化菌的环境中，回流污泥的硝酸盐开始进行反硝化过程，继而转化成氮气排出；大部分直接进水或者系统全部进水进入到缺氧区进行反硝化反应，碳源充足，脱氮效果比较明显；污泥先经过缺氧区再进入厌氧区，这样减弱了硝酸盐对厌氧条件的破坏影响；厌氧区内，城市污水中的碳在聚磷菌作用下转化成PHB等物质，储存能量。BICT活性污泥法主要有三个反应器：前置厌氧、序批式和沉淀池与生物膜反应器组成。集水井的城市污水在水泵作用下和沉淀池中的回流污泥一块进入到前置厌氧反应器内，前置厌氧反应

41、器会选择具有较好絮凝性的微生物，并维持厌氧环境，微生物会降解有机污染物成短链脂肪酸，与此同时，回流污泥含有的聚磷菌将短链脂肪合成PHA。然后污水进一步进入到序批式反应器中，完成有机污染物的降解、磷被吸收、反硝化及固液分离的任务。这时，生物膜反应器中上清液回流到序批式反应器中进行反硝化反应，脱氮。一部分污泥被用于排放磷，其余回流到前置厌氧反应器中释放磷，序批式反应器进而去除有机污染物和磷。沉淀阶段的序批式反应器转移污泥，利于后续固液分离；闲置阶段的序批式反应器排水。这三个反应器连续运行，脱氮除磷。 氧化沟氧化沟内可以完成进水、曝气、沉淀、污泥利用及出水的较完整过程，而且氧化沟不需增设初沉池与污泥

42、消化池，结构比较简单，减少成本和后续维护管理费用。因此我国在上世纪七十年代作用引进来后得到普遍采用。2)生物膜法生物膜法和活 性污泥法并列，都是我国城市污水处理厂广泛采用的好氧生物处理技术。它与活性污泥法相比较而言，更能适用水质和水量变化，更适合较低浓度的城市污水和浓度 较高的工业废水。生物膜法利用一种填料或者载体，其上附着细菌类的微生物、原生动物或后 生动物等微型动物，这些微生物或微型动物在这些填料或者载体上生长繁殖，形成膜状的生物污泥，也就是生物膜。然后生物膜摄 取城市污水中的有机污染物质，作为营养物质，从而城市污水中的有机污染物被去除，城市污水被净化。同时，生物膜的微生物也摄取了营养，进

43、一步增殖，更好地处理城市污水。生物膜除去有机物的过程大概 包括三个阶段。第一，附着在水层内 部的有机污染物大部分被氧化，进而浓度低于滤池进水处的有机物浓度；第二，在浓度差作用下，有机物会转移至 附着水层内部，被生物膜摄取。与此同时，生物膜利用空气中的氧气氧化分解有机物并同化合成；第三，生物膜中微生物产生的代谢产物进到流动水层中，排走，厌氧层分 解产物和二氧化碳逸出。这个过程连续循环，城市污水中的有机物得到去除。生物膜法中运用最广泛的是生物接 触氧化法、生物滤池和生物转盘 等，尤其是生物接触氧化法。 生物接触氧化法生物接触氧化法也叫做浸 没式生物滤池，将生物膜法和活性污泥法结合起来，以生物滤池为

44、基础，也利用了接触曝气法。即在生物接触 氧化池内装填一定数量的填料，利用吸附在填 料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物 氧化分解，达到净化目的。池体、填料、布水系统和曝气系统等构成生物接触氧化池。生物接触氧化池内微生物所需要的氧气由鼓风曝气提供，生物膜生长到某厚度后，填料壁的微生物在缺氧条件下进行厌氧代谢，产生的气体和曝气形成冲刷作用，导致生物膜脱落，并促进新生物膜的生长，这时，脱落的生物膜随出水排走。生物接触氧化法占地面积比较少，具有比较强的抗冲击能力，并且符合率比较高。因此，生物接触氧化法在城市污水、浓度较低的污水、工业废水等的处理中广泛采用，应用范围比较广，经

45、济适用，且效果比较理想。 生物滤池生物滤池依据了土壤 自净原理，并把以污水灌溉作为基础。城市污水从生物滤池的顶部，通过旋转的布水系统 想下面布洒。滤料中的微生物会截留并摄取城市污水中的悬浮 物来增殖，形成生物膜，从而吸附、氧化分解有机污染物，达到净化污水作用。生物膜部分脱落后和处理过的污水一起经过渗水设备、排水沟而到达二沉池，从而固液分离。以此循环。城市污水得到连续不断的净化。生物滤池一般分普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池等三种。其中，需要一提的是，高负荷生物滤池的出水会流至进水一端，这样在水流的冲刷作用下，可以避免滤池堵塞，也大大提高了污染物的负荷率与水力负荷率。另外，塔式生物滤池

46、由于载体可以是轻质的塑料，这样可以建的相对高点而增强氧气，从而提高除去污水中有机污染物的效率。 生物转盘生物转盘是污水灌溉和土地处理的人工强化，比较适合城市污水、生活污水、造纸、石化等的处理，生物转盘由水槽与旋转盘体组成。城市污水在沉淀池内经过初级处理，接触生物膜，生物膜上的微生物摄取城市污水中的有机物作为其生长繁殖的营养，污水从而得到净化。需要注意的是，在气动生物转盘中，生物转盘下边的曝气管给微生物代谢提供溶解氧。转盘的表面有空气罩覆盖，曝气管会释放压缩空气来驱 动空气罩，从而转盘转动运行，如果转 盘离开城市污水，转盘的表面会形成一层水层，水层也可以吸收空气中的溶解氧。（3）三级处理一级、二

47、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。目前我国 城市污水处理厂大部分一般采用一级和二级处理工艺。2.4 城市污水处理存在的问题我国城市污水处理事业由于发展快速，难免存在很多问题。清楚了这些问题，才可以更好地看清我国污水处理现状，提出解决方案，进一步促进我国污水处理事业的进步。下面总结了我国城市污水处理主要存在的几个问题。（1）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。我国城市污水处理厂忽略了城市地下污水收集管网系统，这就导致污水设备的浪费，发挥不出污水处理厂的有效效益，污水处理率低。另一面，应该普及雨污分流排水体制，充

48、分合理地规划地下排水空间布局，使得污水处理厂合理运行，提高污水处理厂不合理建设，造成成本浪费，运行费用浪费。（2）我国污水产量很大，污水处理厂普遍建设，但是我们忽略了污水处理厂带来的经济、能源的消耗等问题。我们应满足城市污水处理率的同时，充分考虑污水处理厂的经济能源消耗问题，重视发展环保节约能源的方法，避免造成不必要的浪费。（3）污水再生利用技术不成熟，有待继续开发。我国水资源短缺，污染严重，急需污水再生利用技术来节约保护水资源。污水再生利用技术不是很成熟，设备成本昂贵，只有少数地区有污水再生利用的条件，可以说，我国污水再生利用率很低。（4）污水处理率虽然高，但处理效果不是特别理想，处理后浓度

49、高于水环境容量。我国污水处理厂虽然大量建设，处理能力很强，但处理后出水浓度还是相对比较高，高于水环境的容量，这样还是一定程度上有污染水环境的作用，根本上没有解决水污染问题。我们应不断地开发污水处理技术和工艺，深度净化水，严格控制排放标准要求。（5）污水处理厂运行管理模式落后，政企不分。企业一时图私利不运行处理工艺，这就造成了处理效率低，管理疏忽，污水设备成了摆设，污染问题得不到有效解决。(6) 投入资金比较少，投资力度不是很够。城市污水处理系统对一个的城市的发展起着很重要的作用。城市污水处理系统是城市的基础设施，提高水质、避免水污染，然而，受经济的制约作用，我国对城市污水处理事业投资比较少，治

50、理水污染的可利用资金相对比较短缺；除此之外，我国的污水处理设备引进的或发明的比较少，据有效数字数据统计，目前我国污水处理厂的实际运转的大概只有百分之五十，污水处理设备不到一半可以正常运行，我国需要加强一定的投资，不断的完善城市污水处理设施。2.5 城市污水处理的对策城市污水处理问题一直对城市的发展有重要的影响，为了促进城市的发展，对以上问题，对城市污水处理存在的某些问题提出了一些个人建议和对策，进行一定程度上的改进和完善。(1)转变传统观念，变废水为水资源对城市污水的认识，人类经历了一个重新认识及改变观念的过程，以前城市污水常常被当做是没有利用价值的“废水”，通常直接排放，随着城市化进度的加快

51、，人们生产生活对水资源的需求量不断地加大，一方面污水排放量不断增大，这样情况下，为缓解城市供水矛盾及顺应城市现代化发展，人们才开始逐渐认识到，把循环原理利用到水资源上，合理地利用水资源，这样才可以有效促进水资源的循环利用。这样减少了污染物的排放，避免了环境污染，同时合理节约了宝贵的水资源。（2）统筹规划，促进合理性布局以前存在认识上的错误，对城市污水的处理，常常采用的方式是把城市污水处理厂安置在城市的下游，对污水进行拦截，然后一定程度处理后再排放，但是随着经济与社会的快速发展，人们开始逐渐重视城市污水的再利用事业，在这样的背景环境下，就要重新合理地统筹规划城市污水的处理，合理地布局，合理地规划

52、城市污水处理厂的选厂位址与建设方案，来促使城市污水再利用事业。(3) 创新污水处理技术和工艺近年来，很多城市的污水处理厂，大多都采用一级处理或一级强化处理的方式，有的所采用的二级处理工艺中缺少除磷脱氮的功能，出水也缺少消毒工艺，这样很难适应城市污水再利用的事业。所以，城市污水处理的工艺有必要根据当地具体实际情况，把单一的处理工艺改进为综合处理工艺，大力推广各种科学有效的膜分离技术、臭氧氧化技术或安全消毒技术等的采用，积极改善城市污水处理水平，争取达到再生水的指标要求。除此之外，仍然积极推进污泥无害化处置的技术，提高污泥的资源化利用率。(4) 政企合作，政府为主转为社会为主以前的状况分析，污水处

53、理常常采取政府的方式，投资效率比较低，这就导致没必要的浪费，或者有的欠发达地区建设标准过于高，管网投资不搭配等诸多问题，政府有职责做好有效保护水环境的工，这也需要全社会共同的努力。随着市场经济化发展，城市水污染问题由政府包办逐渐转为政企联合的模式。所以，为了促进城市污水处理工程的发展，提高城市污水处理厂运营效率及管理水平，在政府加大重视程度前提下，仍需要加快城市污水处理的产业化进程(5) 加强政府监管和考核，将临时性监管转变为常态性监管政府的监管对城市污水处理事业起着很重要的影响。我们不难发现，政府的监管力度和监管体系等方面有一些问题，监管手段相对来说比较落后，监管工作大多采取临时抽查的模式，

54、这样监管工作力度远远不够。所以，政府需要建立相对来说比较全套的监管体系，全面推广开展监管工作，提高监管人员的素质，以形成高效便捷的监管体制。然而同时，在之前的监管与考核中，常常仅是重视城市污水处理厂的水量和出水标准，一般不监控水质，这样污水处理厂运行欠稳定、城市水体污染物削减达不到满意效果，因此，在监管中，需要重视质的同时也重视量，以提高城市污水处理的效率。第3章 城市污水再生利用3.1 城市污水再生利用的目的与意义城市污水其实只含有百分之零点一左右的杂质，跟海水比较，有很大的再生利用空间。另外，它来源和水量相对比较稳定，跟城市供水时空分布比较有一定的同步性。加强城市污水的再生利用工作，对缓解

55、水资源污染、改善水环境、缓解城市缺水和城市供水的矛盾等有重要的意义。因此城市污水的再生利用势在必行，逐渐成为城市寻找第二水资源的趋势。具体来说，城市污水的再生利用可以减少污水对水环境的危害，改善水环境，保障我们饮水健康，一定程度上减少疾病对我们的威胁；促进社会经济环境繁荣，带动水产类养殖业、工业、农林牧业、旅游业等的健康发展；有效减少水处理和城市供水工程及排水工程费用。跟城市污水再生利用比较而言，淡水资源比较有限，地下水开采受一定的制约，如果过量开采会引发一系列地面塌陷、海水倒灌等严重后果。远距离调水工程需要很长的工期，建设成本高，建后运行维护费用相对来说也比较高；同时，远距离调水工程对水源地

56、及其沿线的水文地质有很大的要求。海水淡化工程成本高，目前海水淡化技术还未得到广泛推广；近海水域水体污染和水质都容易影响到海水淡化工程，这样就加大了海水淡化的利用难度。所以，城市污水再生利用在资源、技术、生态、社会经济等方面比以上供水途径相对有优势。所以，城市污水再生利用对未来从根本上解决城市缺水问题有重要意义。3.2 城市污水再生利用现状3.2.1国外城市污水再生利用现状上世纪污水处理在物理、化学、生物或三者相结合等技术上取得了很大的进步，专家们开始研究城市污水的再生利用的可行性及意义，美国、以色列、日本、澳大利亚、俄罗斯等国家最早开始引进污水有效处理后再回收利用的技术。（1）美国模式在美国，

57、城市污水处理等级普遍是二级及以上，处理率高达百分之百，城市污水处理工作做的比较到位。1920年，亚利桑那州建设第一个分质供水系统，来冲厕、浇灌绿地、洗车、冷却水等，标志着城市污水再生利用开始从试验研究阶段进入到生产应用阶段，再生水越来越得到人们广泛的采用，逐渐成为城市水资源的重要的一部分，与此同时，城市污水再生利用所需的设备的规模和数量也迅速增大。城市污水再生水利用的范围很广泛，涉及农业、工业、社会娱乐和地下回灌等，其中比例大概是用于灌溉和景观的占62%，用于工业的占31.5%，用于地下回灌的占5%，用于娱乐的占1.5%等。美国城市污水再生水利用模式是集中处理回收利用、而几乎不直接用于生活用水

58、。这或许受污水处理厂覆盖率、市政管网和生活用水水质标准的影响。城市污水再生利用工程主要建设在中南部的亚利桑那、加利福尼亚、德克萨斯等州和西南部等水资源紧缺、地下水过分超采的区域。美国各个州的城市污水再生水标准规定的很严格，而且根据相应的再生水回用对象制定的标准不一样。其中克罗拉多州执行84号规范，加州执行22号条例。这些条例文件详细地规定了根据不同的污水回用对象所采取的水质标准，比如说：工业冷却、农业灌溉和社会娱乐等所需水质是不同的。除此之外，美国环保局于1992年提出了城市污水回用的书面建议，涵盖了污水回用的方方面面，对污水再生回用技术、水质标准、安全距离和监测项目等方面起到了重要的指导作用

59、。（2）以色列模式以色列国家城市污水再生利用最明显的特点跟其他国家不同，它把再生水列为国家水量平衡的一个重要部分。其实在上世纪60年代左右，以色列就逐渐开始把城市污水再生回用列为国家一项政策，并书面规定了：污水若没有利用完，不能够采取海水淡化技术；每一滴城市污水应至少回收利用一次。因为经比较科学计算，城市污水再生成本只占海水谈化成本的1/31/5左右，城市污水再生因经济适用性被优先采用。以色列因天气原因水资源短缺，专家提议把城市污水经有效处理再回收利用可以从根本上扭转水资源紧缺的局面，并且研究了其可行性。直到1987年，以色列建成210个城市污水再生利用工程，全部生活污水和大部分的市政污水得到

60、回收利用，最大的回收利用规模是20万m3/d，最小的是27m3/d，一般情况下在0.51万m3/d范围之间。（3）日本模式众所周知，日本面积比较小，河流流速非常快，也没有可用于调水的比较大的江湖，然而，日本就是依靠污水再生回用工程支撑了这几十年代的经济繁荣和社会稳定。各个城市建设有纵穿全市的工业用水道，和自来水管道并存。1955年前后，日本逐渐开始运用城市污水再生工程；直到1978年左右城市出现水荒，节能政策进行调整，日本制定了从中央到地方的污水再生回用指导计划；1980年东京首个中水回用设施建成并迅速运营发展起来；直到1983年第一季度末，日本全国中水回用项目多达473个，总回用污水量6.6

61、万3/左右，近几年，每年平均建设130个；到1993年，利用雨水作中水的设施大概有528个，其水量是500万3/左右，东京的雨水回收利用设施为全国的65%左右，福冈大约为7%；直到1996年，日本有2100套中水回用设施投入正常运行使用，用水量高达32.4万3/左右，为生活用水量的0.8%左右，污水再生水的41%左右被用作工业冷却水，32%被环境景观所利用，8%用作农业用水。因为日本是工业强国，可见中水回用的用途主要用作工业了。日本在城市供水设施工程及水价上有很高的政府补贴，水价对中水的影响不是很大；并且中水对国家总体节约水资源的影响也不是很大，大约低于全国生活用水的1%，同时也没有明显的微观

62、经济效益。在中水建设国家，没有明确的法律条文，人们也没有广泛的科学认识。然而，仍会建设中水设施一百多个左右每年。下面分析一下原因，1978年的水荒给日本社会带来了深刻的影响，人们渴望能够从水荒的影响中走出来，希望城市供水能有所保障。与此同时，某些地区的政府对建设中水回用设施做出了书面规定，鼓励大力建设城市污水再生利用设施，期望从根本上解决日本社会水资源短缺的问题。还有一些地区为了应对水环境污染问题，对城市污水进行深度处理，出水水质可达到回用要求。为降低中水回用的成本，日本尝试以新建小区作为重点试点项目，为日后普及中水回用设施建设做准备工作。3.2.2国内城市污水的再生利用现状我国城市污水再生利用的理论与实践大致经历了三个阶段：起步阶段（19