摘要:针对中国目前水环境的严峻形势,分析了城市污水处理厂中存在的问题,提出了相应的对策和建议。
关键词:污水处理,有机污染物,水资源
中国是一个干旱缺水极其严重的国家,虽然中国淡水资源总量丰富,在全世界位居第4位,但人均水资源拥有量严重不足,只有2 300 m3,在世界上名列第121位,是全球13个人均水资源严重贫乏的国家之一。
中国水资源分布极其不均,南多北少,水资源总量的81%集中在长江及其以南地区,其中40%以上又集中于西南五省地区,就人均占有淡水资源而言,南方最高地区和北方最低地区相差数十倍,西部比东部甚至高出五六百倍。另一方面,中国的水环境污染情况相当严重,并且有逐年加重的趋势,这就进一步加剧了水资源短缺的问题,中国七大江河水系普遍受到不同程度的污染,水污染正从东部向西部发展,从支流向干流延伸,从城市向农村蔓延,从地表向地下渗透,从区域向流域扩散。
2006年,中国地表水总体水质属中度污染[1],在国家环境监测网实际监测的197条河流、408个监测断面中,Ⅰ—Ⅲ类,Ⅳ类、V类,劣V类水质的断面比例分别为46%,28%和26%。中国城市水环境形势更是不容乐观,工业污染是黄河水污染的主要原因,在2005年监测统计的5个城市内,湖水水质全部为V类和劣V类,其中昆明湖和玄武湖为V类水质,西湖、东湖和大明湖为劣V类水质。除此之外, 还有许多靠近城镇等人口密集区的湖泊已退化成为流域中的污水库, 特别是在农村甚至有些城市的城乡结合部, 一些水塘、溪沟, 常年污浊不堪, 令人担忧。近些年来, 中国城镇生活污水的排放量在逐年增加, 目前已超过工业废水排放量, 占中国废水排放总量的55. 3% 。在当前情况下, 城市污水处理厂作为城市水环境污染防治的重要措施和手段, 已经越来越受到政府和社会各界的高度重视。
1 城市污水处理中的问题
1. 1 中小城市污水处理水平较低
到2008 年底, 中国城市污水处理厂运行负荷率平均为65% , 但仍有部分城市的污水处理厂运行负荷率低于30% , 特别是一些中小城市, 污水厂虽已建成, 但始终未能投入运行, 主要原因如下: 1) 对污水处理工作重视不够, 组织管理不力; 2) 一些已建成污水处理厂的城市仍未开征污水处理费, 或收费标准和征缴率低, 致使污水处理设施运行经费难以保障; 3) 污水收集管网建设滞后, 污水处理厂运行负荷率低, 甚至无水处理。在中国的一些中小城市, 污水处理厂绝大部分是一、二级污水处理, 污水处理设备陈旧, 大多效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等。而且中国很多污水处理厂的设备运行状况很不理想, 近1/ 3 处于停滞状态, 有的甚至长期搁置, 造成极大浪费, 致使污水处理厂的运转率难以提高。
到目前为止, 中国城市污水处理率仍然较低, 仅为45. 7% , 很多地区还没有污水处理厂。另外, 中国污水处理技术虽然在消化吸收国外技术的同时也发展了自己的技术, 但这些技术在不同程度上存在着基建造价和运行成本较高、处理效率有待提高等问题。这也严重影响了中国污水处理的水平[ 2] 。
1. 2 污水处理厂建设和运行资金严重短缺
城市污水处理系统是城市的重要基础设施, 是防止水污染、改善水环境质量的重要手段。为发展中国的城市污水处理, 为了实现中国污水处理2010年的目标, 必须在较短时间内建设足够数量的污水处理厂, 资金是个根本问题。根据统计资料表明, 中国到2010 年还要增加6 722 万t 的日处理能力, 约需资金1 344 亿元[ 2] 。短时间内要筹集这么多资金, 困难很大, 按目前日处理能力2 685 万t、其运行费用0. 5 元/ m3 计算, 每年运行费用就要49 亿元,到2010 年, 需要170 亿元, 资金需求庞大。由于污水处理厂建设和运行资金不足, 致使一大批规划中的污水处理厂迟迟不能上马, 污水的实际处理率远远低于污水处理设施的设计能力, 这使得预期的环境目标无法实现。
1. 3 城市污水处理管理水平低、污水处理运行机制不够合理
中国污水处理的建设、运行、管理体制大多是计划经济体制下形成的。污水处理的全部费用都由政府全部承担, 而污水处理又是纯公益事业, 这就形成了建不起, 建起了也养不起的局面。在现有体制下, 污水厂员工积极性不高, 工作效率普遍不高, 且机构臃肿, 开支庞大, 有些地方处理经费不能及时到位, 使得一些污水处理厂有多少经费就处理多少水, 这样就不能够充分发挥污水处理厂应有的效益, 并且使得大量仪表、设备搁置受损,因为经费紧张, 致使设备保养、维修不到位, 提前报废, 同时也无法发挥污水处理专业管理人员的作用,形成人力、物力、财力的严重浪费。
1. 4 污泥没有得到有效处理, 形成二次污染
污水经过处理后, 达到相应标准, 可以排放。但在污水处理过程中产生的大量污泥, 往往是许多污水厂极为头疼的事情。目前很多污水厂由于技术和资金的原因, 污泥不经无害化处理, 堆放在场外, 任意其被取走, 不知下落, 有的地方直接用作农肥, 但未考虑重金属含量及有毒物质是否超标。现在大多数污水处理厂由于没有污泥的最终处置途径, 给环境造成二次污染, 此外, 环保部门对污泥处置的监管也急需加强。
1. 5 污水处理厂尚未建立和健全应急机制
目前, 很多潜在的严重危害时刻威胁着污水处理厂的运行, 如城市某些隐藏的区域污染源。在目前形势下城市污水处理厂的正常运行越来越敏感,却往往没有完善的污染事件应急机制, 形成巨大的安全隐患, 一旦发生事件, 处理不当, 会给当地造成严重影响, 并可能引起连锁反应。
2 城市污水的来源及主要污染物
2. 1 城市污水的来源[ 3]
城市污水是城市下水道系统收集到的各种污水, 通常由生活污水、工业废水和城市降水径流3 部分组成, 是一种混合水体。生活污水是指人们日常生活中的排水, 经由居住区、公共场所和居民的厨房、卫生间、浴室及洗衣房等生活设施排放。生活污水中有机污染物约占60% , 如蛋白质、脂肪和糖类等; 无机污染物约占40%, 如泥沙和杂物等。此外,还含有洗涤剂以及病原微生物和寄生虫卵等。工业废水是从工业生产过程中排放的废水。由于使用的原材料和生产工艺不同, 工业废水的成分有很大差异。常见的较严重污染的工业废水有造纸废水、酿造废水、生物制药废水、煤气洗涤废水、印染废水、农药废水、制革废水、毛纺废水、电镀废水、油漆废水、化工废水、炼油废水等。工业废水是城市污水中有毒、有害污染物的主要来源。降雨径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较严重, 若能纳入城市污水管道加以处理, 是一种理想的安排。对于分别敷设污水管道和雨水管道的城市, 降雨径流汇入雨水管道而得不到处理; 对于采用雨污合流排水管道的城市, 虽然可以使一部分初雨径流与城市污水一同加以处理, 但雨量较大时易超过截流管的输送能力或污水处理厂的处理能力, 大量的雨污混合水出现溢流, 造成更严重的水体污染。
2. 2 城市污水的主要污染物[ 4]
城市污水中的污染物质按物理形态可分为悬浮固体、胶体及溶解性污染物质。按化学成分可分为无机污染物和有机污染物2 大类。
2. 2. 1 无机污染物
城市污水中的无机污染物分为无直接毒害作用的无机污染物和有直接毒害作用的无机污染物2类。无直接毒害作用的无机污染物可分为3 类:
1) 砂粒、矿渣类颗粒状物质: 2) 酸、碱、无机盐类; 3)氮、磷等营养物。无直接毒害作用的无机污染物并不是绝对无毒害作用的, 当这些污染物达到一定浓度时, 也会呈现毒害作用。污水中的氮可分为有机氮和无机氮, 前者是含氮化合物, 如蛋白质、尿素等, 后者有氨氮、硝酸盐等。硝酸盐本身无毒, 但进入人的胃中能还原为亚硝酸盐, 再与仲胺作用会形成亚硝胺, 而亚硝胺则对人体有害, 是致癌、致变异和致畸胎的/ 三致0物质。有直接毒害作用的无机污染物主要包括非重金属无机有毒物质和重金属。非重金属无机有毒物质主要有氰化物和砷化物, 重金属主要有汞( Hg ) 、镉( Cd) 、铬( Cr ) 、铅( Pb ) 、锌( Zn ) 、铜( Cu ) 、镍( Ni) 、锡( Sn) 、铁( Fe) 、锰( Mn) 等。氰化物、砷化物、汞( Hg) 、镉( Cd) 、铬( Cr) 、铅( Pb) 是国际上公认的6 大毒性物质。此类物质在污染控制中必须严格管理, 绝对不容许超标排出厂外。
2. 2. 2 有机污染物
城市污水中的有机污染物按生物降解的难易程度可分为易于生物降解的有机污染物和难于生物降解的有机污染物。易于生物降解的有机污染物多属于碳水化合物、蛋白质、脂肪等, 它们是以自然形式存在的。难于生物降解的有机污染物主要是人工合成的有机物质。
2. 2. 3 城市污水的危害性
生活中的污水排入水体后, 大量的微生物在分解有机物的时候要消耗水中的溶解氧。随着水体中溶解氧的逐渐消失, 厌氧状态下的厌氧菌分解有机物产生的硫化氢使水体变臭发黑, 同时病原体也会大量繁殖。一些常见的疾病, 如痢疾、霍乱、伤寒等,都是由于人们饮用了受污染的水而引起的。将生活污水直接排入江河、湖泊、海湾、水库, 必然会引起水体富营养化, 造成大量的藻类繁殖, 使水中的溶解氧急剧下降, 致使鱼类缺氧死亡。工业废水排入水体,使水中的重金属、无机物、有机物严重超标, 对水产养殖、各种动物及人体的危害更大, 应该引起相关部门的高度重视。
3 对策和建议
3. 1 加大对污水处理设施的投入
目前, 中国城镇生活污水的处理率仍旧不高, 随着城市化进程的加快, 以及经济的迅速增长, 城镇生活污水处理的压力会越来越大, 虽然近几年国家对污水处理的投资有所增加, 但与国外相比差距依然很大, 发达国家用于排水设施和污水处理方面的投资占国民经济总产值的0. 53%~ 0. 88% , 而中国仅为0. 02%~ 0. 03% , 因此, 今后中国仍需要加大对城市污水处理设施的财政投入。对于东部发达地区, 地方政府在充足的财政收入中一定要将建设城市污水处理设施纳入重点支持范围, 加快城市污水处理步伐, 改善城市水体环境; 而对于广大的中、西部地区, 国家要在财政上给予政策性支持, 设立专项资金用于支持城市污水处理设施建设, 提高中、西部地区的污水处理率, 从而实现中国城镇生活污水处理的平衡发展。
3. 2 加快污水处理企业改革的步伐
在中国很多城市, 污水处理及配套设施系统都是事业单位或准事业单位的运营方式, 由政府收取排污费, 给污水处理厂按事业单位拨款, 政府在污水处理投资、建设、监管中完全是/ 一肩挑0, 这就使得中国污水处理事业的发展进程比较缓慢, 效率低下。有些地方虽进行了体制改革, 但不够彻底、到位, 难以适应市场经济发展的需要。因此, 必须加快体制改革和创新力度, 建立现代企业制度, 改变依靠财政的状况, 降低运行成本, 提高经营效率, 将污水处理单位改制为企业法人, 实行政企分开, 从而建立企业自我激励和自我约束的机制。同时, 鼓励企业规模化经营, 支持企业跨区域投资运营, 尽快实现利用市场机制, 引入符合行业特征、有限且有效的竞争。
3. 3 拓宽城市污水处理设施建设的投资渠道
改变原来的投资、建设和运营体系, 建立政府、企业、社会的多元化投入机制, 实现投资主体多元化、运营主体企业化和运行管理市场化, 这样必将拓宽中国城市污水处理的投资渠道, 提高国家投入资金的使用效率。
目前, 城市污水处理厂的BOT , TOT 模式已在部分地区开展, 尽管在具体实施过程中还存在不少问题, 但随着政策制定和管理体制的不断完善, 这种模式应该也会得到不断发展和完善。
发行市政债券, 投资城市环境基础建设是一些发达国家通行的做法。在美国的水务公共事业领域, 每年建设性投资的85% 来自市政债券。鉴于中国未来水处理资金需求较大, 可考虑这一融资工具。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3. 4 提高污水和污泥的资源化程度
城市污水经过处理, 达到一定的标准之后, 就成为了资源, 尤其是干旱、半干旱的缺水地区, 如果直接排入水体而不进行有效利用, 就是一种浪费。因此, 建设分类供水系统, 为实现中水回用建立基础,通过制定积极的政策措施, 采取经济手段, 鼓励中水回用, 防止浪费, 是节约水资源、合理科学利用水资源的最佳方式。
同样, 对于污泥回用, 也要采取积极的经济政策来鼓励和支持, 加大对污泥处理的研究力度, 保证污泥得到有效处理, 不造成二次环境污染, 最大限度地利用污泥, 变废为宝、变害为利, 同时还要加大有关部门的监管力度, 实现污泥利用的资源化、无害化。
4 结 语
当前, 污水处理设施的建设和运行是中国城市水污染控制的重点。建立科学的污水管理体制和方法,掌握城市污水处理技术, 提高污水处理设施利用率,同时吸引社会资本参与污水处理设施的建设和运营,可极大推动中国污水处理行业的快速发展, 对促进城市持续发展, 创造低碳经济, 有着积极的作用。（石家庄桥西污水处理厂）