城市污水再生利用與生態保護

易銘中

（武漢森泰環保股份有限公司，湖北 武漢 430065）

引言

當前，我國城市發展過程中的水污染問題已獲得有效控制，但部分地區仍存在多樣化污染態勢。在宏觀政策層面，對于城市污水的再生利用已出臺明確的指導方案。政策驅使下，采用先進的污水處理技術與設備提升城市污水的再利用價值，使城市再生水資源形成可觀的生態效益、經濟效益以及社會效益，可以進一步推進水污染治理進程，促使實現節約水資源、保護生態環境的目的。

1 城市污水處理的常用技術

1.1 物理處理技術

物理處理技術是城市污水處理過程中經常用到的一種技術。它在應用的過程中采用的方法比較多，例如離心分離處理方法、沉淀處理方法，以及浮選法和過濾處理方法等。

離心分離處理方法在污水處理過程中的有效應用主要是利用水分與懸浮物所具有的不同密度來實現水和懸浮物的有效分離。相關技術裝置如水力旋流沉淀池、沉砂池等。浮選法在污水處理過程當中的有效應用主要針對的是一些直徑比較小的顆粒，利用其比重特性通過浮選的形式將沉淀法中難以去除的顆粒物進行有效去除，以此來達到凈化污水的目的。典型的廢水處理浮選工藝如氣浮法，即是在污水中通入高壓空氣或其他氣體以產生微小氣泡，粘附廢水中帶疏水基的固體或液體顆粒。在粘附上微小氣泡后，這些顆粒由于其整體密度下降而在裝置中上浮，最終富集在表層而被裝置刮除，實現顆粒與污水的分離。

1.2 生物處理技術

生物處理方法在城市污水處理過程中的有效應用主要是發揮微生物的作用和價值。污水處理生物法中的微生物可以通過自身的代謝作用將污水當中的有機物進行吸收降解，以此來達到凈化污水處理的目的。

生物處理技術在污水處理行業中的應用時間已久，技術發展相對成熟，是目前城市污水處理的主體工藝之一。由于采用物化處理法通常需要消耗大量的化學藥品或者能源物資，故處理費用較為高昂。而通過微生物代謝活動降解有機物，其通常僅需投加一定的營養物質或不投加，通常主要的能耗僅有電能，故其處理成本明顯低于物化方法，因此生化處理技術通常都具有良好的適用性與經濟性。此技術在應用的過程中主要分為以下兩類。

1.2.1 活性污泥法

此方法在具體應用中的形式較多，主要分為厭氧、好氧兩大類，如傳統活性污泥法、氧化溝、序批式、水解酸化、升流厭氧等處理形式。以上污水處理形式在運性過程中都具有各自的優勢和價值。比如傳統活性污泥法在應用過程中具有可靠穩定的處理效果，但操作相對不便[1]。氧化溝處理技術操作起來比較簡單，水質相對穩定，主要適用于一些城市污水處理廠。氧化溝法具有較長的水力停留時間、較低的有機負荷和較長的污泥齡，因此相比傳統的活性污泥法可以視具體情況省略調節池、初沉池、污泥消化池等，而且其特殊結構形成的獨特水力學特征和工作特性，也保證了其良好的處理效果。序批式間歇曝氣活性污泥技術在應用的過程中可以通過控制反應器的運行周期等方式調整設施運行工況，運行方式可視來水水質特點確定。序批式活性污泥法將傳統的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時間上的分布，形成一體化的集約構筑物并可緊湊布局、節省占地。但其對自動化控制的要求很高，需要大量的自控閥門與機械構件，同一分組中的任何故障均可能導致該組設施停運閑置，故而對設施質量具有一定要求。

1.2.2 生物膜法

此方法主要是利用填料設施上的生物膜的吸附和增殖作用降解廢水中的有機物，實現凈化廢水的目的。目前生物膜法在應用過程中采用的主要形式有高負荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化設備和生物流化床等。生物膜法的去除率相對穩定，具有能耗低、便于維護、操作穩定的特點。

生物膜法與活性污泥法的區別為：生物膜法的抗沖擊負荷強于活性污泥法；由于生物膜法不用或者少用曝氣裝置，因此動力消耗通常小于活性污泥法，節能明顯；生物膜法中生物膜的培養時間相對較長，但成熟的生物膜法系統穩定性較好。

1.3 化學處理技術

化學處理技術主要是通過一定的化學反應或者利用相關的傳質作用來達到凈化水質的目的。

1.3.1 混凝法

該方法是選擇適量配比的藥劑投放在污水中以捕集、絮凝、沉降等方式去除污水中的污染物。混凝包含凝聚與絮凝兩種過程，在污水處理中，前者系因投加電解質，使膠粒電動電勢降低或消除，以致膠體顆粒失去穩定性，脫穩膠粒相互聚結而產生；后者系由高分子物質吸附搭橋，使膠體顆粒相互聚結而產生。在污水處理時，向廢水中加入混凝劑，消除或降低水中膠體顆粒間的相互排斥力，使水中膠體顆粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成較大顆粒或絮凝體，進而從水中分離出來。

1.3.2 氧化還原法

該方法是選擇適量配比的還原劑或氧化劑投放到污水中，通過氧化和還原作用，將有機和無機污染物轉化成無害物質或低毒性物質。在廢水處理過程中，常用的氧化劑有空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉等，常見的還原劑有硫酸亞鐵、鐵屑等。常見的細分方法有芬頓氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法、電化學法等。其中的電化學法是指利用電極在廢水中發生的電化學反應產生強氧化劑、氣體或絮凝劑，使廢水中污染物去除的過程。按照作用原理可將其分為電解氧化、電氣浮、電絮凝等。該法選用特定的電極材料插入廢水中并通入一定的電流，廢水中有害物質通過電解過程在陽、陰兩極上分別發生氧化和還原反應轉化成為無害物質，最終實現廢水凈化。

上述技術在城市污水處理過程中的應用均已比較成熟。

2 城市污水再生利用的優化措施

2.1 多角度完善管控運維體系

近年來，城市污水治理受到全社會的持續廣泛關注。城市污水的治理程度直接影響城市水資源的可持續性。政府相關部門在落實城市污水治理工作的過程中，需要以國家出臺的相關基礎法律法規為依據，不斷對城市污水治理體制進行完善和優化。

在城市污水治理工作正式開展之前，相關單位需要組織安排專業技術人員團隊對城市的實際用水環境進行實地考察，詳細梳理城市的整體用水情況，對存在的相關影響因素進行準確分析和研究。在此基礎上，相關部門需要科學合理地確定城市污水治理的布局，明確治理規模與技術路線，對城市污水治理方案進行可行性研究，制定可行的資金計劃與項目實施方案。

為進一步優化和提升城市污水再生利用的效果，相關部門在實際落實城市污水再生利用工作的過程中，要對城市污水排放收集系統進行有效構建和完善，采用分段實施的方法來落實城市污水治理工作，嚴格執行國家規定的相關標準化流程。為確保污水處理設施設備能夠持續穩定達標排放，相關部門還需對設施運維單位的維護和保養工作進行定期督導，防止意外情況的出現導致設施停產。

此外，相關部門還需要對城市污水的再生利用過程制定嚴格有效的監督管理體系，確保污水再生利用方案在落實環節中的科學性和安全性，并根據實際情況對制度體系進行不斷完善和優化，以此促進城市污水治理與再生利用工作的科學有效開展。

2.2 注重技術研發與人才培養

我國城市污水再生利用行業起步相對較晚，所采用的城市污水再生利用技術具有較大的提升和創新空間。當前城市污水再生利用行業，仍需要在專業技術人才的培養與技術設備的研發方面進行極大投入。基于此，相關部門在落實城市污水再生利用工作的過程中，一方面要加大對城市污水治理先進工藝設備的引進力度，結合城市污水處理的實際情況增加資源投入，為國內優秀的工藝技術、設備提供實踐的空間，促使當前的技術研發單位科研創新、實踐創新。以技術革新手段促進城市污水處理與再生利用工作的效能提升，不斷優化城市污水再生利用的社會效益。另一方面要加大對專業技術應用型人才的培養力度，促進相關行業細分領域形成優秀人才梯隊，為行業細分領域內的相關單位儲備充足的人才。主管部門可以通過定期開展培訓工作，鼓勵城市污水處理工作人員對相關的技術和專業知識進行學習，不斷提升專業素養、強化工作技能，并充分利用科學技術進步帶來的數字化、自動化辦公便捷條件，促進人才綜合專業素質的提升。相關部門可以加強城市污水處理與再生利用數據庫的建設，促使各監督管控環節形成數據共享機制，對城市涉水信息數據進行全面有效的收集與分析，實現體系內各職能單元的信息共享與溝通交流，促進體系內各方面事項獲得快速有效的解決。最終使城市污水處理與再生利用的效能獲得不斷提升。

2.3 加強宣貫引導、全面提升人們的認知水平

在推進城市污水再生利用的工作中，全社會應持續提升對相關事項工作的認知水平，理解污水再生利用工作的重要性，對污水再生利用工作的重要意義進行深度宣貫。政府相關部門在監督實施過程中應充分發揮主導作用，一方面要引導全社會科學合理地規劃水資源再生發展目標，鼓勵加大相關新建基礎設施建設的資金資源投入，統籌協調既有設施的維護、升級。另一方面相關主管單位需要在通過監督管理體系全面了解城市水資源情況的基礎上，建立科學完善的獎懲機制，以保證水資源循環利用過程的安全性，促進社會責任感的形成。

政府相關部門可以通過宣傳教育培訓工作的開展，不斷提升城市污水治理工作人員在水資源保護方面的意識。針對城市污水治理設置專門的宣傳欄，以水資源保護為主題開展多元化的活動，不斷深化污水處理工作人員對水資源保護的認知，從而在城市污水處理的過程中能夠嚴格落實自己的責任和義務，確保城市污水處理的效果，提升城市污水再生利用的經濟效益和生態效益。

2.4 持續完善相關法律法規體系

在依法治國、建立現代法治社會的背景下，以立法形式對城市污水處理與再生利用工作進行法律層面的約束、提供法律依據，將有助于相關工作主體厘清責權邊界、協調解決實操矛盾，促進相關工作科學規范進行。

現行法律法規體系的不斷完善，將對城市污水處理與再生利用各環節責任主體形成進一步的行為約束。各責任主體在城市污水處理與再利用工作的過程中需要嚴格執行相關法律法規，不斷規范自身的行為，確保城市污水處理與再生利用工作滿足要求。以立法的形式來規范城市污水的處理與再生利用工作，可以使相關工作高效有序的開展，使城市污水治理的最終效果獲得不斷提升。

2.5 引導形成科學合理的市場化定價措施

城市再生水資源的市場化運作，可以提高水資源的綜合利用率，有助于推進水資源的可持續使用。在城市再生水資源市場化運作的過程中，對城市再生水資源的市場價值進行準確定位，對城市再生水的價格進行合理定價，將能最大限度的實現城市再生水資源的經濟價值和生態價值。

具體而言，可以從以下幾個方面：一是優化城市再生水的管理體系。積極推動城市污水再生利用產業發展，完善城市污水處理收費制度，構建城市再生水價格形成體系，充分發揮市場對城市再生水資源的資源配置作用。二是優化城市再生水的定價機制。為提升城市再生水資源的應用效益，促進城市再生水資源得到廣泛應用，政府相關職能部門可以對再生水資源的定價機制進行科學優化，通過有效的行政手段適當干預城市再生水的價格制定，以此來調動用水單位和企業對于城市再生水源應用的積極性，促進城市再生水資源的價值再創造，推動城市再生水資源產業持續發展。

如國家發展改革委于2021年印發《關于“十四五”時期深化價格機制改革行動方案的通知》，提出“十四五”時期水資源價格改革的總體安排。其中最突出的特點是強調系統推進，從原水、生產用水、生活用水、污水處理全鏈條考慮，統籌推進水利工程水價、農業水價、城鎮供水價格、污水處理費一攬子改革，助力水資源保護、水污染防治和水生態修復。并提出要進一步完善污水處理收費機制，結合污水處理排放標準提高情況，提高收費標準并建立動態調整機制。該宏觀頂層政策的發布，將對城市再生水資源的市場化運作形成進一步的保障。

3 城市污水再生利用的生態保護實踐

3.1 通過農業用水實現生態保護

農業生產過程中需要大量的水資源，農業用水是城市污水再生利用的重要途徑。農業生產活動在開展的過程中，要根據農作物的具體需求，開展科學合理的灌溉工作。農業灌溉對水資源的需求量較大，但對水資源的質量具有一定的要求。直接采用簡單處理的污水進行灌溉，雖然在短時期內可能解決農業用水問題并帶來一定程度的經濟效益，但長期必將導致土壤污染和農業生產潛力下降或喪失，并將形成一種惡性生態循環，給農產品的消費者帶來嚴重不良后果[2]。

促進再生水回用于農業灌溉，形成良性健康發展循環，需要從多層面進行技術實踐研究，需要通過制定水質標準、優化灌溉技術、研究污染物的消解與遷移轉化規律等措施，形成完善的再生水用于農業生產的標準體系。我國的科研工作者在這方面早已有所研究。例如在具體實踐的過程中，專業的技術人員要對處理后的城市污水進行再次檢測，確保城市污水處理之后所含的有毒物質符合相關的標準和要求，防止城市污水進行回收再利用的過程中對農作物的健康生長造成不利的影響，并延伸至消費者。

3.2 通過工業用水實現生態保護

工業生產既存在大量的水資源消耗，又同時是污水的主要形成來源之一。隨著國民經濟的不斷發展，工業生產在國計民生中扮演著至關重要的角色。污水再生利用對于平衡工業用水來源、源頭上治理工業污水具有重要作用。在工業生產活動中，不同的生產階段對于用水的水質有不同的需求。因此在實踐過程中，可以通過合理優化再生水的生產方式來匹配不同工業生產階段的用水需求，實現水資源的原位重復利用，節約工業企業的生產成本與自然資源的消耗。此外，工業生產企業還可以利用大量的城市再生水源來對工業生產設備進行清洗，或者在鍋爐用水等輔助性生產過程中利用城市再生水源[3]。

在具體的污水再生利用過程中，仍需嚴格檢測回用水的污染物質，以免城市再生水源當中含有的有害物質對工業生產設備造成不同程度的腐蝕，影響工業生產。回用水應用到工業生產過程中，不僅可以解決工業生產的用水問題，同時也節省了大量的水資源，對生態環境的保護有著非常積極的作用。

3.3 通過景觀環境用水實現生態保護

景觀環境用水也是城市污水再生利用的一個主要途徑。近幾年隨著城市綠化面積的不斷增大，景觀環境在建設過程中對于水資源的需求量明顯增加，城市再生水源完全可以滿足景觀環境的用水需求。例如可以利用城市再生水源來灌溉城市綠化，或者利用城市再生水源補充人工湖泊用水。此外，有些城市基礎建設活動對于水資源的需求量也比較大，且其水資源的質量要求不高，如城市路面清掃用水，或者消防、防塵用水等，均可以使用再生水。在城市運行中充分發揮再生水的價值，將有效實現城市污水資源的最大化利用，使城市污水再生利用的生態環境保護效益獲得進一步提升。

4 結語

綜上所述，城市污水再生利用技術的有效應用，不僅能夠節省大量的水資源，實現水資源的最大化利用，而且對于保護生態環境有著非常積極的促進作用。因此，通過對污水處理與再生利用的技術進行改進和創新，優化相關工藝技術、配置更加完善先進的污水處理設備，發揮相關法律法規的約束作用，使城市污水治理與再生利用工作獲得持續推進，將進一步優化城市再生水資源的生態效益和經濟效益，實現城市水資源的可持續發展。