污水處理廠及污水管網施工及管理

曹杰

摘 要 為了保證居民飲用水安全，污水處理廠必須采取一個全面的污水處理概念，即保護從污水來源區到客戶的供給區所有區域水源的安全。它包括通過預防性管理、安全水處理、嚴格維護配水管網、持續控制和對員工進行強化培訓來保護居民用水安全。本文針對目前污水處理廠及污水管網施工及管理中出現的問題進行分析，提出可行的解決方式，以期為水污染防治提供有效參考。

關鍵詞 污水處理廠 污水管網 污水處理技術

中圖分類號：X7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0088-03

當前經濟建設的不斷推進和社會整體環境保護意識的增強，使作為保護水資源和控制水污染的重要措施的城市污水處理越來越受到重視。許多研究已經表明，市政污水中含有大量的污染物，諸如氮和磷、抗性基因激素和痕量污染物[1]。歐美多個國家建設了多座城市污水處理廠，有效控制了環境水污染。但是，一些污水處理廠，特別是縣級污水處理廠，運行資金不足。此外，隨著城市污水處理能力的逐年增加，城市污水污泥產量急劇增加，伴隨著污泥處置不當和有機污染物滯留的擔憂;如果污泥進入環境而沒有采取適當的處置措施，將對水體和大氣產生二次污染[2]。因此，我們應從綜合的角度考慮污泥。我國人均水資源稀缺，特別是在人口稠密的城市，水污染更為嚴重。遺憾的是，城市污水處理也存在運行成本高、去除效率低等落后問題。為了適應社會的可持續發展，本文認為有必要對污水處理的技術、經濟、環境、管理等綜合因素進行分析，提出建設污水處理廠的科學建議。

1 污水處理廠及污水管網所面臨的問題

處理技術是影響污水處理的最重要因素，主流的污水處理工藝由于技術和成本效益而依賴于生物處理方法，主要包括活性污泥法和生物膜法[3]。此外，活性污泥法因其對污水的去除能力而應用更為廣泛，包括間歇循環延長曝氣系統（ICEAS）工藝、厭氧缺氧好氧（AAO）法、氧化溝等。不同的科學家分析了吸附劑在污水處理中的應用，聲稱使用缺氧氨氧化細菌可以促進有效去除氨和亞硝酸鹽。此外，也有科學家認為納濾和低壓反滲透可用于處理污水中的農藥。

除處理工藝外，影響污水處理廠建設方案設計的因素還有很多，如污水處理廠的建設規模、選址，建設成本等。在建立污水處理廠時還應從成本效益分析，充分考慮環境和經濟效益對污水處理廠設計的影響。此外，還需考慮污染物去除率和設備年齡的影響。另外，也有研究從生命周期評價（LCA）的角度分析了污水處理廠的建設。總而言之，影響城市污水處理設計的因素很多，如處理工藝、選址、環境保護、投資成本和運營效率等。本文討論污水處理廠及污水管網施工及管理所面臨的問題和改進措施，以期為水污染防治提供新的見解。

城市污水處理已成為保護水資源和控制水污染的重要措施之一。盡管如此，目前市政污水處理廠的運營前景并不樂觀。由于運營成本高、技術力量薄弱、人員能力不足等原因，大量污水處理廠全年不開工。一些工廠無法滿負荷運轉;此外，我國的城市污水處理設施嚴重滯后，導致這部分廠投資回報不佳。需要從系統工程的角度對影響市政污水處理廠的因素進行綜合分析，以提供更能滿足利益相關者觀點的解決方案。據有關部門反映，造成這些現象的原因是多方面的，如運營成本不明確、技術實力薄弱、人員培訓不足、運營管理不善和設計問題等。

1.1 污水處理廠選址及污水處理技術

選址對污水處理廠有一定的影響。污水處理廠的最佳選址至關重要，因為經過優化建立的污水處理廠可以有效保護環境并實現經濟和城市發展的可持續性。此外，污染物排放控制目標、城市地理地質環境、受納水體功能和流量、土地類型和質量等都是需要考慮的因素。

污水處理技術是影響污水處理效果的最重要因素。合適的處理技術很重要，應根據當地的實際用水要求進行選擇。鑒于城市污水和生活污水的質量不同，需要不同的處理技術。我國城市污水處理的主要技術是序批式反應器（SBR）工藝、氧化溝工藝和傳統的活性污泥工藝。每種污水處理技術都有其優點、特點、適用條件和不足。因此，污水處理廠應該根據所在地的實際情況進行選址，并針對污水情況選出適合自己的處理技術。

1.2 環境影響和經濟效益

環境影響和經濟效益同等重要。從環境保護的角度來看，污水處理廠的建設一般不應對周圍環境造成不可挽回的破壞。不合適的位置包括城市上風、城市水源上游或靠近住宅區。污水處理廠投產后，應盡量減少對環境敏感區、下游節水區，特別是城鎮水產養殖的影響。此外，影響不應超過當地的環境容量。

從經濟效益的角度來看，廢水回用正成為解決水資源短缺問題的重要途徑。處理后的污水達到規定標準后，可作為灌溉用水、工業用水、生活用水，用于沖廁、澆園、道路清潔等。在優化施工方案時可以考慮回水利用的效益。

1.3 污泥產出較多，污染較大

污泥是廢水處理過程的副產品。在我國，隨著經濟的發展工業化和城市化，產生了大量的污水。此外，廢水處理率也較高，我國已經生產了大量的污泥。污泥含有許多有毒物質，如病原體、重金屬和一些有機污染物，可能會造成嚴重的環境污染。如今，污泥在我國一直是一個巨大的挑戰，因此管理、處理污泥至關重要。

1.4 其他不確定性因素

不確定性廣泛存在于各種社會現象、自然現象和工程實踐中。市政污水處理系統作為一個復雜的系統，包括人、物質和環境三種要素，并具有輸入、內部系統和輸出三個關鍵過程，因此包含各種不確定性。

首先，自然界固有的不確定性包括水文、地理、溫度、降水和太陽輻射量，環境參數會隨著天氣和其他條件的變化而不斷變化。在污水處理系統中，由于溫度、濕度、輻射暴露等參數的變化，原始污水輸入狀況、處理效果和處理后污水輸出對環境的影響存在不確定性。例如，輸入量與溫度和降雨量高度相關;治療效果與溫度、光線和濕度有關。其次，污水處理系統中人類活動造成的不確定性主要體現在輸入和處理過程中。例如，節水政策的出臺可以減少原有的污水量;非工作日生活污水較多，工作日工業污水較多。同時，管道泄漏等突發事件可能會增加污水中的污染物水平。此外，污水處理廠員工認真的工作態度對污水處理的效果有積極的影響。最后，工程系統帶來的不確定性可以體現在輸入和處理過程中。在輸入過程中，原污水的污染物水平可能隨著工廠采用的技術改進而降低。在處理過程中，污水處理的操作失誤或污水檢測的監測偏差都會對污水處理產生負面影響。所以，污水濃度是最重要的因素，關系到每個工藝步驟的決定和最終目標。污水進水濃度可能會影響處理廠的選址和技術選擇，并進一步影響經濟和生態目標。進水濃度涉及污染物量和污水量的比率，受各種不確定因素的影響。在不確定性背景下，通過選址、污水處理技術選擇、環境影響和經濟效益等因素，制定科學的污水處理廠建設方案。在不確定因素下如何保證污水處理質量及工廠的穩定運行且達到處理標準是目前面臨的重要問題。

2 針對上述問題我國政府采取的防治措施

目前，污水、污泥的管理體系數量眾多，包括行政代理人、法律、法規。此外，污泥處理通常都是通過包括增稠、調理、脫水、穩定和干燥等各種物理、化學和生物技術進行處理。許多污泥處理方法也有應用如衛生填埋、焚燒、土地應用、建筑等材料等。雖然上述大部分的污泥處理和處置方法已在我國應用，但是我國對廢水處理的重視度比污泥處理更高。最近，一些有關污泥污染事件的發生也常有報道。在北京和南京，一些人污水處理廠在郊區傾倒污泥，這些事件已經引起了公眾的極大不滿。在我國，污泥的生產、管理、處理和處置需要得到更進一步的解決。

2.1 完善污水、污泥處理的法律法規

目前，我國污泥管理采用了2項法規和32項標準。其中，《中華人民共和國環境保護法》 為污泥污染提供了基礎。此外，《固體環境污染防治法》的目的是防止廢物尤其是固體廢物（包括污泥）的污染，保護人類健康，保障生態安全，促進生態社會可持續發展。《關于廢物進口環境保護管理暫行規定的補充規定》規定禁止非法轉移廢物（包括污泥）到中國。

行政代理人應堅持協調的合作。為此，還應制定合理、全面的污泥處理標準，根據實際情況進行厭氧消化和土地利用，污泥用地使用風險也應得到準確和客觀的評估。此外，還應采取更多的經濟措施來鼓勵、指導并支持各公司進行污泥厭氧消化和土地應用方面的工作。應提供足夠的資金來支持污水處理廠建造污泥厭氧消化，還應該聯合學校和研究機構來支持污泥厭氧消化和土地的研究。

2.2 采用先進技術完善污水管網，提高污水、污泥處理率

第一，污泥中的有機物質含量較低，由于污水處理系統不完善，導致污水收集率較低，污水處理廠進水物的COD含量較低。COD代表化學品需氧量，是有機污染物濃度的總體指標。這些污水匯入下水道系統，導致低流入COD。此外，由于污水管網技術不過關，導致管網中漏水嚴重，從而導致污水與地表水混合進入地下水，進一步降低進水COD。化糞池也會導致進水物的COD含量較低。此外，廣泛的低效率砂礫去除導致高淤泥污泥。所有這些都導致了我國污泥的VS/TS比值在0.2～0.5之間，遠低于發達國家。

第二，初級污泥產量較低。在厭氧處理過程中，原活性污泥和非活性污泥的重量比通常為3：2。然而，這一比例在我國則正好相反，甚至更低。我國的許多污水處理廠幾乎沒有關注這一問題，甚至取消了初選沉淀池，這是由于在化糞池中去除有機物，但是氮和磷不是，這導致進水的碳噪比較低。為了確保有足夠的碳源進行脫硝和營養物質去除，初級沉淀作用被簡化了。

第三，污泥厭氧時的沼氣產量和甲烷濃度消化率很低，這是由于污泥中有機含量較低。此外，硫在廢水處理過程中去除效率較低，然后就進入了泥漿。H2S是在污泥厭氧消化過程中產生的有毒物質，并會導致異味，H2S也會侵蝕設備。

第四，經過污泥厭氧消化后，沼氣的利用效率低下，這是因為沼氣的厭氧消化在中國市場普遍使用率較低。大量的沼氣可以簡單地作為火炬燃燒，不僅會造成能源浪費，而且還會造成消防安全問題。

第五，污泥處理和處置資金嚴重不足。2011年至2015年在中國市場的污泥處理、污水處理的投資率僅為8%，遠低于發達國家。由于資金短缺，許多污水處理廠都為了節約成本進行不合理建造和操作污泥厭氧消化。此外，市場污泥厭氧消化和土地利用不足就無法擴大基金，最后導致污泥處理惡性循環。我國污泥中大多數重金屬的濃度限值較大，低于發達國家。污泥厭氧處理后的大部分殘留物消化不能滿足污泥用地使用的標準，從而降低了污泥厭氧消化的間接驅動力。應加大政府投入，提高科技水平，不斷完善污水處理管網，減少污水滲漏等問題，從而提高污泥的處理效率。

2.3 完善工業排放標準，減少污水排放

到2002年，中國只有17項工業標準，而許多污染物的工業標準的控制水平仍然很低。例如，NH4+——氮排放主要集中在化工、石油、紡織等幾個行業，占工業廢水排放總量的85.9%。然而，對NH4+的限制這些行業的氮排放過去是松散的，舊的標準允許NH的排放濃度高達100mg/l。相比之下，更嚴格的排放限制為40mg/l NH4+，根據修訂后的《氨工業水污染物排放標準》，確定了大型工廠、中型工廠為70mg/l。有更嚴格的排放標準25mg/NH4+正在被考慮排放限制。此外，雖然污染總量得到一定的控制，但是實踐多年來，一些行業仍沒有建立自己的行業專用排放標準。硝酸工業就是一個典型的例子，現遵循《污水綜合排放標準》，既不限制單位產品的排放量，也不限制TN。在即將出臺的《硝酸工業水污染物排放標準》中，兩個指標都應嚴格限制。

3 結語

我國在加強污水處理方面做出巨大努力，取得了顯著進展，但仍存在一些問題和挑戰，與發達國家相比，當前我國的水污染更嚴重。此外，我國正在而且將繼續處于長期快速工業化和城市化進程中，因此污染排放增加與環境能力縮小之間的沖突可能會進一步加劇。我國將需要付出巨大的努力和資源來應對這些挑戰，恢復水環境。基于此基礎上，我國政府需要積極努力，建立一個科學、可持續而實際可行的污水處理及排放標準體系，在政策和方法層面上還需要做出更多的努力。在制訂標準時，應重復考慮環境、經濟和社會因素。應鼓勵加強公眾參與和監督，以確保標準的公平性、合理性和有效性。

參考文獻：

[1] 周華嶺.污水處理廠提示改造工藝研究及運行效果分析[J].皮革制作與環保科技，2021，02（18）：318-320.

[2] 劉賽，陳正福，張陽.區域污水治理的“江夏之法”[J].水資源開發與管理，2021（09）：25-31.

[3] 傅君瑜.污水管網清淤修繕對污水處理量及BOD5處理量的影響[J].廣東化工，2021，48（07）：723-724.