城市生活污水处理厂处理目的与技术关系

城市生活污水处理厂目前处理的目的主要是使城市生活污水经过处理后，水体中的有机污染物和无机污染物浓度水平降低，减少对水体的污染。但是，该目的对中国的水资源紧张匮乏的状态不会有更多的改善。而我们在本文中提出的观点是：为了解决中国的水资源匮乏状态，城市生活污水处理厂处理目的是使城市生活污水处理厂处理出水成为一种清洁安全的城市水资源。而在这种条件下，城市生活污水处理厂或者准确讲是小城镇污水处理厂的技术就必须根据该目的进行变化，以支持该目的。
    关键词：，城市生活污水处理厂；处理目的；处理技术
    1．城市生活污水处理厂目前处理目的和技术的相关性。
    城市生活污水处理厂特别是中小型城市生活污水处理厂目前处理目的是使出水水质指标中的主要污染物浓度水平对河流等水源中的污染降低到可以接受的水平，使自然资源得到保护。所以，以此为基础出台的国家污水综合排放标准规定的有关城市生活污水处理厂的目的指标的污染物浓度为如下表格（摘自GB8978-1996）
    序号 指标 适用范围 一级指标（mg/l） 二级指标（mg/l） 三级指标（mg/l）
    1 BOD5 城镇二级污水处理厂 20 30 
    2 CODCr 城镇二级污水处理厂 60 120 
    3 石油类 一切排污单位 10 10 
    4 氨氮 其他排污单位 15 25 
    5 磷酸盐（以P计） 一切排污单位 0．5 1．0 
    所以，在以上标准下指导下，国内城市生活污水处理厂经过多年发展，在国内已经成功解决了出水水质超标的问题。在国内城市生活污水处理厂技术选择过程中，首先在最初阶段没有考虑污水中的氮和磷对水体污染的影响，城市生活污水处理厂主要目的是削减水体中的有机污染物，所以主要采用的是普通的曝气活性污泥法。在意识到城市生活污水中的氮和磷对水体富营养化的影响后，逐步在城市生活污水处理流程和技术中引进了除氮脱磷的技术。现在小型城市生活污水处理厂处理流程中已经有活性污泥法，A/O/A,氧化沟法，SBR法，以及生物滤塔等新技术的采用。可以肯定地讲，这些技术在我国小城市生活污水处理厂中地应用是成功的，对改善我国的水环境和使我国实现可持续发展的基本目标是有益的。而且，在达到《污水综合排放标准》方面这些技术是行之有效的。
    2．城市生活污水处理厂目前处理目的局限性
    城市生活污水处理厂目前的处理目的的最大的局限性在于强调的是减少污染物排放，而不是从根本上解决中国的水资源匮乏以及开发可以利用的新的水资源。在这里可用一个数学模型结合GB 50282-98《城市给水工程规划规范》中的相关条文进行论证：其中设小城市的居民人口为15万，城市居民人均日用水定额为
    表2.2.4 人均综合生活用水量指标（L/（人·d）
    区域 城市规模
     特大城市 大城市 中等城市 小城市
    一区 300-540 290-530 280-520 240-450
    二区 230-400 210-380 190-360 190-350
    三区 190-330 180-320 170-310 170-300
    在目前以水资源在利用率不高的条件下，采用较低的日供水定额。人均设定值为250L/人·d。则该城市的城市生活污水处理厂的处理规模为3.75万吨/d。而处理后出水可以使下游的超过11万吨/d流量的水体成为劣Ⅴ类水体。而且，如果城市居民在今后要求更高的水量使用时，例如，要求450L/人·d的用水需求，该市的日供水增加3万吨/d，城市生活污水处理厂的处理能力相应增加到6.75万吨/d。同时，处理后的排放水可以使下游的超过22万吨/d流量的水体成为劣Ⅴ类水体。
    所以，目前的城市生活污水处理厂处理目的是在相关的投资，技术条件下使水资源和水环境的污染降低。而不是使水资源和水环境的减少而使水资源可以利用的总量增加，以缓解中国的水资源匮乏状态。
    3．城市生活污水处理厂处理目的的探讨：
    在此我提出我们在这方面的理解：城市生活污水处理厂处理的目的是使城市生活污水处理厂处理出水真正成为可以持续利用的具有广泛用途的水体资源在此同样也可以用一个数学模型结合GB 50282-98《城市给水工程规划规范》中的相关条文进行论证：其中设小城市的居民人口为15万，城市居民人均日用水定额为
    表2.2.4 人均综合生活用水量指标（L/（人·d）
    区域 城市规模
     特大城市 大城市 中等城市 小城市
    一区 300-540 290-530 280-520 240-450
    二区 230-400 210-380 190-360 190-350
    三区 190-330 180-320 170-310 170-300
    目前以水资源在利用率不高的条件下，采用较低的日供水定额。人均设定值为250L/人·d。则该城市的城市生活污水处理厂的处理规模为3.75万吨/d。在水处理出水的水质指标达到或者超过地面水环境质量标准的Ⅲ级要求，则处理出水完全可以补充城市取水的水源。处理出水水质指标达到或者超过地面水环境质量标准的Ⅱ级要求，该水体可以直接成为城市给水的水源。而且，如果该处理出水的水量中的60％成为城市的第二水源，实际城市的用水定额可以增加到400L/人·d的水平。大大改善城市居民的生活质量中的用水部分。而且，该模式下的充裕用水可以改善城市的自然生态条件。原因在于可以利用多余的水资源增加地面的灌溉用水，然后在地下水的运动中降解城市生活污水处理厂处理出水中的残余的有机污染物。地下水再补充地面水的时候，就成为清洁的水源。
    在此，可以与目前的城市生活污水处理厂处理目的下的污水处理厂出水对流域下游的水资源影响进行比较：
    我们所提出的模式中，处理水对下游的水资源总量的影响在于：减少了下游的流域水资源量仅仅是该市的一次性城市给水。即3.75万吨/d的水量，而且在该城市的污水处理和利用后可以有3.75万吨/d的水量的30％左右成为下游城市的补充水（城市生活污水处理厂的出水水质指标为地面水环境质量标准的Ⅲ级标准）。所以，对下游的城市供水量的影响结果是下游的水资源日供给量减少2.6万吨/d。
    而目前的城市生活污水处理厂污水处理目的的模式下，对下游城市的水资源影响为：减少了下游的流域水资源量不仅是该市的一次性城市给水3.75万吨/d的水量。在城市用水供给指标增加的条件下，减少的下游城市的水资源一次性供给量为3.75万吨/d。城市生活污水处理厂处理出水中残余的有机污染物对下游的污染影响为22万吨/d。总计将减少下游的水资源日供给量为28万吨/d。
    对比两种城市污水处理厂的污水处理目的可以知道，我们现在所提出的城市污水处理厂的污水处理目的对水资源的使用率和对缓解中国的水资源匮乏状态的贡献远远大于目前的城市污水处理厂的污水处理目的对水资源的使用率和对缓解中国的水资源匮乏状态的贡献。
    4．实现我们所提出的城市生活污水处理厂处理目的的城市生活污水厂处理技术的探讨。
    由于在我所提出的城市生活污水处理厂处理目的的条件下，必然有城市生活污水处理厂的投资和运行费用的增加。我们在此提出我们根据国内外的城市生活污水处理厂处理技术筛选出适应本目的的城市生活污水处理厂处理流程和技术。
    该技术的要点在于：
    （1） 充分考虑和应用生物除磷脱氮技术。
    （2）流程能量的综合利用，特别是充分使用厌氧消化技术和沼气综合利用技术，使流程中的能量的支出和收入的总量平衡。
    （3） 考虑和应用污泥减量处理技术的应用，考虑一方面采用长泥龄和低SS负荷，实现污泥减量处理技术。
    （4） 分考虑和应用生物膜附着生长的优势，实现占地面积减少和投资指标减少。
    （5） 分利用高级氧化技术和环境亲和技术在污水处理中的优势，主要指利用电化学氧化技术实现水体中的特种污染物的降解和分离，并且实现消毒过程和污泥减量处理。并且实现对水体中的氯代烃的降解。
    （6） 充分利用生物膜附着生长优势和污泥减量处理技术，实现在流程中不需要一，二沉池就可以实现流程顺利运行，并且使剩余污泥的处理量为常规流程的20%。减少污泥处理处置费用。
    （7） 充分利用自动化控制技术，实现流程的优化和人力成本的最小化运行。
    （8） 利用流程中的能量剩余实现城市生活污水处理厂的良性经营运行和赢利性运行。
    在此，我们根据我公司所进行的中试和计算，提出下图的工艺流程供各位专家斧正。
     在此,对流程中的相关内容进行解释:
    流程中的能量平衡主要得益于在流程中加入了厌氧反应器处理过程,而且其中得ABR反应器对气温适应性强(根据报道和试验数据,在气温为15℃时仍然可以有较好得处理效果,同时余热也可以作为流程中保持厌氧反应器得反应效率得热源。同时，有流程中产生得沼气推动沼气发动机可以实现能量综合利用和能量平衡。以此为基础可以实现流程的能量平衡。
    同时，由于使用了厌氧反应流程作为污染物降解得主要手段，所以流程中得污泥增长率为进入流程得有机污染物的2.5％，所以污泥充分实现减量化。
    电化学反应器主要功能是实现对水体中的病原体消毒和对其中的水溶性磷进行固化，而其中同时截留水体中的有机污染物回流进入ABR反应器后，不仅可以在其中降解有机污染物，同时可以部分固定进水中的磷，并且促进ABR反应器中的污泥颗粒化。
    同时，为了进行流程的商业经营，流程中的能量结余可以考虑在城市生活污水处理厂中建立纯水生产线，能量综合利用同时实现城市生活污水处理厂盈利最大化。
    投资分析：虽然在本流程的城市生活污水处理厂的建设中，由于在ABR反应器和ABF反应器的建设中需要投入填料，但是在本流程中完全可以不需要设置一沉池和二沉池，同时，也不需要很长的泥处理流程，在污泥脱水装置上仅需要普通流程的污泥脱水装置10％能力的装置。所以本流程可以在与现有的氧化沟，SBR，活性污泥法，A2O等投资接近的基础上实现我们在本文中所提出的城市生活污水处理厂污水处理目的。