摘要:針對中國目前水環境的嚴峻形勢,分析了城市污水處理廠中存在的問題,提出了相應的對策和建議。

關鍵詞:污水處理,有機污染物,水資源

中國是一個干旱缺水極其嚴重的國家,雖然中國淡水資源總量豐富,在全世界位居第4位,但人均水資源擁有量嚴重不足,只有2 300 m3,在世界上名列第121位,是全球13個人均水資源嚴重貧乏的國家之一。

中國水資源分布極其不均,南多北少,水資源總量的81%集中在長江及其以南地區,其中40%以上又集中于西南五省地區,就人均占有淡水資源而言,南方最高地區和北方最低地區相差數十倍,西部比東部甚至高出五六百倍。另一方面,中國的水環境污染情況相當嚴重,并且有逐年加重的趨勢,這就進一步加劇了水資源短缺的問題,中國七大江河水系普遍受到不同程度的污染,水污染正從東部向西部發展,從支流向干流延伸,從城市向農村蔓延,從地表向地下滲透,從區域向流域擴散。

2006年,中國地表水總體水質屬中度污染[1],在國家環境監測網實際監測的197條河流、408個監測斷面中,Ⅰ—Ⅲ類,Ⅳ類、V類,劣V類水質的斷面比例分別為46%,28%和26%。中國城市水環境形勢更是不容樂觀,工業污染是黃河水污染的主要原因,在2005年監測統計的5個城市內,湖水水質全部為V類和劣V類,其中昆明湖和玄武湖為V類水質,西湖、東湖和大明湖為劣V類水質。除此之外, 還有許多靠近城鎮等人口密集區的湖泊已退化成為流域中的污水庫, 特別是在農村甚至有些城市的城鄉結合部, 一些水塘、溪溝, 常年污濁不堪, 令人擔憂。近些年來, 中國城鎮生活污水的排放量在逐年增加, 目前已超過工業廢水排放量, 占中國廢水排放總量的55. 3% 。在當前情況下, 城市污水處理廠作為城市水環境污染防治的重要措施和手段, 已經越來越受到政府和社會各界的高度重視。

1 城市污水處理中的問題

1. 1 中小城市污水處理水平較低

到2008 年底, 中國城市污水處理廠運行負荷率平均為65% , 但仍有部分城市的污水處理廠運行負荷率低于30% , 特別是一些中小城市, 污水廠雖已建成, 但始終未能投入運行, 主要原因如下: 1) 對污水處理工作重視不夠, 組織管理不力; 2) 一些已建成污水處理廠的城市仍未開征污水處理費, 或收費標準和征繳率低, 致使污水處理設施運行經費難以保障; 3) 污水收集管網建設滯后, 污水處理廠運行負荷率低, 甚至無水處理。在中國的一些中小城市, 污水處理廠絕大部分是一、二級污水處理, 污水處理設備陳舊, 大多效率低、能耗高、維修率高、自動化程度低等。而且中國很多污水處理廠的設備運行狀況很不理想, 近1/ 3 處于停滯狀態, 有的甚至長期擱置, 造成極大浪費, 致使污水處理廠的運轉率難以提高。

到目前為止, 中國城市污水處理率仍然較低, 僅為45. 7% , 很多地區還沒有污水處理廠。另外, 中國污水處理技術雖然在消化吸收國外技術的同時也發展了自己的技術, 但這些技術在不同程度上存在著基建造價和運行成本較高、處理效率有待提高等問題。這也嚴重影響了中國污水處理的水平[ 2] 。

1. 2 污水處理廠建設和運行資金嚴重短缺

城市污水處理系統是城市的重要基礎設施, 是防止水污染、改善水環境質量的重要手段。為發展中國的城市污水處理, 為了實現中國污水處理2010年的目標, 必須在較短時間內建設足夠數量的污水處理廠, 資金是個根本問題。根據統計資料表明, 中國到2010 年還要增加6 722 萬t 的日處理能力, 約需資金1 344 億元[ 2] 。短時間內要籌集這么多資金, 困難很大, 按目前日處理能力2 685 萬t、其運行費用0. 5 元/ m3 計算, 每年運行費用就要49 億元,到2010 年, 需要170 億元, 資金需求龐大。由于污水處理廠建設和運行資金不足, 致使一大批規劃中的污水處理廠遲遲不能上馬, 污水的實際處理率遠遠低于污水處理設施的設計能力, 這使得預期的環境目標無法實現。

1. 3 城市污水處理管理水平低、污水處理運行機制不夠合理

中國污水處理的建設、運行、管理體制大多是計劃經濟體制下形成的。污水處理的全部費用都由政府全部承擔, 而污水處理又是純公益事業, 這就形成了建不起, 建起了也養不起的局面。在現有體制下, 污水廠員工積極性不高, 工作效率普遍不高, 且機構臃腫, 開支龐大, 有些地方處理經費不能及時到位, 使得一些污水處理廠有多少經費就處理多少水, 這樣就不能夠充分發揮污水處理廠應有的效益, 并且使得大量儀表、設備擱置受損,因為經費緊張, 致使設備保養、維修不到位, 提前報廢, 同時也無法發揮污水處理專業管理人員的作用,形成人力、物力、財力的嚴重浪費。

1. 4 污泥沒有得到有效處理, 形成二次污染

污水經過處理后, 達到相應標準, 可以排放。但在污水處理過程中產生的大量污泥, 往往是許多污水廠極為頭疼的事情。目前很多污水廠由于技術和資金的原因, 污泥不經無害化處理, 堆放在場外, 任意其被取走, 不知下落, 有的地方直接用作農肥, 但未考慮重金屬含量及有毒物質是否超標。現在大多數污水處理廠由于沒有污泥的最終處置途徑, 給環境造成二次污染, 此外, 環保部門對污泥處置的監管也急需加強。

1. 5 污水處理廠尚未建立和健全應急機制

目前, 很多潛在的嚴重危害時刻威脅著污水處理廠的運行, 如城市某些隱藏的區域污染源。在目前形勢下城市污水處理廠的正常運行越來越敏感,卻往往沒有完善的污染事件應急機制, 形成巨大的安全隱患, 一旦發生事件, 處理不當, 會給當地造成嚴重影響, 并可能引起連鎖反應。

2 城市污水的來源及主要污染物

2. 1 城市污水的來源[ 3]

城市污水是城市下水道系統收集到的各種污水, 通常由生活污水、工業廢水和城市降水徑流3 部分組成, 是一種混合水體。生活污水是指人們日常生活中的排水, 經由居住區、公共場所和居民的廚房、衛生間、浴室及洗衣房等生活設施排放。生活污水中有機污染物約占60% , 如蛋白質、脂肪和糖類等; 無機污染物約占40%, 如泥沙和雜物等。此外,還含有洗滌劑以及病原微生物和寄生蟲卵等。工業廢水是從工業生產過程中排放的廢水。由于使用的原材料和生產工藝不同, 工業廢水的成分有很大差異。常見的較嚴重污染的工業廢水有造紙廢水、釀造廢水、生物制藥廢水、煤氣洗滌廢水、印染廢水、農藥廢水、制革廢水、毛紡廢水、電鍍廢水、油漆廢水、化工廢水、煉油廢水等。工業廢水是城市污水中有毒、有害污染物的主要來源。降雨徑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較嚴重, 若能納入城市污水管道加以處理, 是一種理想的安排。對于分別敷設污水管道和雨水管道的城市, 降雨徑流匯入雨水管道而得不到處理; 對于采用雨污合流排水管道的城市, 雖然可以使一部分初雨徑流與城市污水一同加以處理, 但雨量較大時易超過截流管的輸送能力或污水處理廠的處理能力, 大量的雨污混合水出現溢流, 造成更嚴重的水體污染。

2. 2 城市污水的主要污染物[ 4]

城市污水中的污染物質按物理形態可分為懸浮固體、膠體及溶解性污染物質。按化學成分可分為無機污染物和有機污染物2 大類。

2. 2. 1 無機污染物

城市污水中的無機污染物分為無直接毒害作用的無機污染物和有直接毒害作用的無機污染物2類。無直接毒害作用的無機污染物可分為3 類:

1) 砂粒、礦渣類顆粒狀物質: 2) 酸、堿、無機鹽類; 3)氮、磷等營養物。無直接毒害作用的無機污染物并不是絕對無毒害作用的, 當這些污染物達到一定濃度時, 也會呈現毒害作用。污水中的氮可分為有機氮和無機氮, 前者是含氮化合物, 如蛋白質、尿素等, 后者有氨氮、硝酸鹽等。硝酸鹽本身無毒, 但進入人的胃中能還原為亞硝酸鹽, 再與仲胺作用會形成亞硝胺, 而亞硝胺則對人體有害, 是致癌、致變異和致畸胎的/ 三致0物質。有直接毒害作用的無機污染物主要包括非重金屬無機有毒物質和重金屬。非重金屬無機有毒物質主要有氰化物和砷化物, 重金屬主要有汞( Hg ) 、鎘( Cd) 、鉻( Cr ) 、鉛( Pb ) 、鋅( Zn ) 、銅( Cu ) 、鎳( Ni) 、錫( Sn) 、鐵( Fe) 、錳( Mn) 等。氰化物、砷化物、汞( Hg) 、鎘( Cd) 、鉻( Cr) 、鉛( Pb) 是國際上公認的6 大毒性物質。此類物質在污染控制中必須嚴格管理, 絕對不容許超標排出廠外。

2. 2. 2 有機污染物

城市污水中的有機污染物按生物降解的難易程度可分為易于生物降解的有機污染物和難于生物降解的有機污染物。易于生物降解的有機污染物多屬于碳水化合物、蛋白質、脂肪等, 它們是以自然形式存在的。難于生物降解的有機污染物主要是人工合成的有機物質。

2. 2. 3 城市污水的危害性

生活中的污水排入水體后, 大量的微生物在分解有機物的時候要消耗水中的溶解氧。隨著水體中溶解氧的逐漸消失, 厭氧狀態下的厭氧菌分解有機物產生的硫化氫使水體變臭發黑, 同時病原體也會大量繁殖。一些常見的疾病, 如痢疾、霍亂、傷寒等,都是由于人們飲用了受污染的水而引起的。將生活污水直接排入江河、湖泊、海灣、水庫, 必然會引起水體富營養化, 造成大量的藻類繁殖, 使水中的溶解氧急劇下降, 致使魚類缺氧死亡。工業廢水排入水體,使水中的重金屬、無機物、有機物嚴重超標, 對水產養殖、各種動物及人體的危害更大, 應該引起相關部門的高度重視。

3 對策和建議

3. 1 加大對污水處理設施的投入

目前, 中國城鎮生活污水的處理率仍舊不高, 隨著城市化進程的加快, 以及經濟的迅速增長, 城鎮生活污水處理的壓力會越來越大, 雖然近幾年國家對污水處理的投資有所增加, 但與國外相比差距依然很大, 發達國家用于排水設施和污水處理方面的投資占國民經濟總產值的0. 53%~ 0. 88% , 而中國僅為0. 02%~ 0. 03% , 因此, 今后中國仍需要加大對城市污水處理設施的財政投入。對于東部發達地區, 地方政府在充足的財政收入中一定要將建設城市污水處理設施納入重點支持范圍, 加快城市污水處理步伐, 改善城市水體環境; 而對于廣大的中、西部地區, 國家要在財政上給予政策性支持, 設立專項資金用于支持城市污水處理設施建設, 提高中、西部地區的污水處理率, 從而實現中國城鎮生活污水處理的平衡發展。

3. 2 加快污水處理企業改革的步伐

在中國很多城市, 污水處理及配套設施系統都是事業單位或準事業單位的運營方式, 由政府收取排污費, 給污水處理廠按事業單位撥款, 政府在污水處理投資、建設、監管中完全是/ 一肩挑0, 這就使得中國污水處理事業的發展進程比較緩慢, 效率低下。有些地方雖進行了體制改革, 但不夠徹底、到位, 難以適應市場經濟發展的需要。因此, 必須加快體制改革和創新力度, 建立現代企業制度, 改變依靠財政的狀況, 降低運行成本, 提高經營效率, 將污水處理單位改制為企業法人, 實行政企分開, 從而建立企業自我激勵和自我約束的機制。同時, 鼓勵企業規模化經營, 支持企業跨區域投資運營, 盡快實現利用市場機制, 引入符合行業特征、有限且有效的競爭。

3. 3 拓寬城市污水處理設施建設的投資渠道

改變原來的投資、建設和運營體系, 建立政府、企業、社會的多元化投入機制, 實現投資主體多元化、運營主體企業化和運行管理市場化, 這樣必將拓寬中國城市污水處理的投資渠道, 提高國家投入資金的使用效率。
目前, 城市污水處理廠的BOT , TOT 模式已在部分地區開展, 盡管在具體實施過程中還存在不少問題, 但隨著政策制定和管理體制的不斷完善, 這種模式應該也會得到不斷發展和完善。

發行市政債券, 投資城市環境基礎建設是一些發達國家通行的做法。在美國的水務公共事業領域, 每年建設性投資的85% 來自市政債券。鑒于中國未來水處理資金需求較大, 可考慮這一融資工具。具體參見http://m.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

3. 4 提高污水和污泥的資源化程度

城市污水經過處理, 達到一定的標準之后, 就成為了資源, 尤其是干旱、半干旱的缺水地區, 如果直接排入水體而不進行有效利用, 就是一種浪費。因此, 建設分類供水系統, 為實現中水回用建立基礎,通過制定積極的政策措施, 采取經濟手段, 鼓勵中水回用, 防止浪費, 是節約水資源、合理科學利用水資源的最佳方式。
同樣, 對于污泥回用, 也要采取積極的經濟政策來鼓勵和支持, 加大對污泥處理的研究力度, 保證污泥得到有效處理, 不造成二次環境污染, 最大限度地利用污泥, 變廢為寶、變害為利, 同時還要加大有關部門的監管力度, 實現污泥利用的資源化、無害化。
4 結 語
當前, 污水處理設施的建設和運行是中國城市水污染控制的重點。建立科學的污水管理體制和方法,掌握城市污水處理技術, 提高污水處理設施利用率,同時吸引社會資本參與污水處理設施的建設和運營,可極大推動中國污水處理行業的快速發展, 對促進城市持續發展, 創造低碳經濟, 有著積極的作用。（石家莊橋西污水處理廠）