污水处理与利用生态系统的研究与工程实践

污水处理与利用生态系统的研究与工程实践 王宝贞 王 琳 杨鲁豫 （哈尔滨建筑大学） （建设部城市建设司） 一、污水处理与利用生态系统的由来与发展 随着我国经济的不断增长和人民生活水平的不断提高，工业、农业、服务业和人民生活用水量在不断增加，相应产生的污水和废水量也不断增加，加以我国污水处理设施相当落后，据 1998 年统计，我国城市污水处理普及率约为 12%，亦即大部分城市污水和相当一部分工业废水未经处理便排于附近水体，污染了环境，破坏了水资源，目前中国在水方面面临两大问题：一是水环境的污染，二是水资源的短缺。 为了防止水污染的不断加剧并逐步减轻水环境的污染，建造和运行污水处理设施，尤其是集中的大中型的城市污水处理厂是最有效的措施，例如德国鲁尔河、英国的泰晤士河等全河流域的统筹优化治理，尤其是整条河流根据污水量和污染负荷，优化布置许多座污水处理厂的位置，处理规模和处理程度，有效地控制了水环境的污染和保护了水资源。 我国为了防止水环境污染的继续恶化，加速了污水处理设施的建设，例如广东省珠江三角洲地区计划到 2000 年达到 40%的污水处理普及率，广州规划建设 12 座污水处理厂；山东省济南、青岛、潍坊、泰安等一些城市也建造了多座污水处理厂。但是目前已建成和运行的污水处理厂还远不能控制水环境污染的继续加剧。因此，还必须建造和运行更多的污水处理厂，根据国外的经验，要有效地控制水环境的污染，污水处理普及率应达到 80%以上。目前我国的污水处理普及率（按城市市政建设和工企业部分建设的污水处理厂处理能力的总合计）约为 23%。要达到 80%的普及率估计需要 20-30 年的时间、上千亿的投资。 目前在大城市的污水处理厂都采用以活性污泥法为处理工艺。这对于可用土地短缺、地价昂贵的大城市是可行的，因为这种处理方法称为高负荷生物处理系统，其占地面积小，节省占用土地和土地购置费。但是这种方法也有其缺点，如基建和运行费用昂贵；例如使用这种方法的污水处理厂每天处理 1m3污水能力的基建单价在东北为 1600-2000 元/m3/d；在西南地区为 1200-1500 元/m3/d，在山东据说为 1000-1200 元/m3/d，如果利用国外贷款，引进国外设备等，则这一费用还要增加 20-30%，运行费单价为每处理 1m3污水的费用，不考虑折旧费，只考虑电耗、药耗和人工费约为 0.20-0.30 元/m3；而要考虑折旧费，则为 0.5-0.8元/m3，一座活性污泥法的年运行费约为其基建投资的 10%左右，例如一座 10 万吨/日的污水处理厂，其基建投资为 1.5 亿元，则其年运行费用约为 1200-1500 万元；所以我国一些城市建起了污水处理厂，却运行不起来，或者不能完全运行。其原因是缺乏运行资金。 活性污泥法处理厂的另一个缺点是运行维护技术难度大，尤其是中小型污水处理厂，由于其水量水质变动大，容易产生冲击负荷，造成污泥膨胀，而使运行失效。此外，我国许多城市其污水BOD浓度很低，<100mg/L，使活性污泥法尤其是氧化沟法无法正常运行。 美国一些小城镇曾建了一些小型活性污泥法处理厂，但由于种种原因，运行效果不好，现在美国、德国等一些经济发达的国家，在许多中小城镇采用稳定塘或氧化塘的处理方法，例如美国有稳定塘 1.1 万多座，德国 3000 多座，法国 2000 余座。近年来，用人工湿地处理生活污水也获得了迅速发展，例如英国Severn Trent水公司，其人工湿地污水处理系统从 80 年代末的 3 处迅速发展为现在的 100 余处。 在国外，即使一些大的城市也使用塘系统和土地处理利用系统来处理与利用污水而获得成功，例如澳大利亚的墨尔本市的Werribee农场，就接受处理和利用了该市 3/4 的污水，用厌氧塘、曝气塘，最后净化塘处理，并用于牧场灌溉，使牧草增产，使每座牧场的牛的养殖量从原来的 1 头增至 6 头。德国慕尼黑市污水在污水处理厂中经一级处理后与附近的河水按 1：3 至 1：6 的比例混合进入数百公顷的养鱼塘中进行鲤科鱼类的养殖，既净化了污水，又获得了可观的经济收益。目前国外采用的氧化塘，大都是普通的氧化塘，亦即所谓藻菌共生系统塘，其中细菌将进入塘中的污水氧化降...