城市污水處理

城市污水處理是指為改變污水性質，使其對環境水域不產生危害而採取的措施。城市污水處理一般分為三級：一級處理，系套用物理處理法去除污水中不溶解的污染物和寄生蟲卵；二級處理，系套用生物處理法將污水中各種複雜的有機物氧化降解為簡單的物質；三級處理，系套用化學沉澱法、生物化學法、物理化學法等，去除污水中的磷、氮、難降解的有機物、無機鹽等。至於採取哪級處理比較合理，應視對最終排出物的處理要求而定。

基本介紹

• 中文名：城市污水處理
• 所用工藝：將所含的污染物質從水中分離去除
• 處理原因：“水危機”日趨嚴重
• 分類：分為三級
• 起源：20世紀50年代以後

簡介

一般城市污水主要污染物是易降解有機物，所以絕大多數城市污水處理廠都採用好氧生物處理法。如果污水中廢水比重很大，難降解有機物含量高，污水可處理性差，就應考慮增加厭氧處理改善可處理性的可能性，或採用物化法處理。

通常城市污水處理以一級處理為預處理，二級處理為主體，三級處理很少使用。一般工廠排出的污水，至少應採取兩級處理。由於二級處理排出的污泥有可能造成二次污染，因此，還要進行污泥處理。

水量變化

在人類的生產和生活過程中用過的水，絕大部分排入污水管道，但這並不說明污水量就等於給水量，因為有時用過的水並沒有排入污水管道，如消防、沖洗街道水排人了雨水管道或蒸發掉，再加上污水管道的滲漏等造成了污水量小於給水量，一般城市的污水量約為給水量的80%～90%。另外在某些情況下，實際排入污水管道的污水量也可能大於給水量，如地下水經管道接口處滲入，雨水經檢查井u流入以及工廠或其他用戶沒有分散的給水設備，這些用戶的給水量可能未包括在城市集中給水量之內等等，這時就可能出現污水量大於給水量。

在不同的工業企業中，工業廢水的排除情況很不一致，某些工廠的工業廢水是均勻排出的，但很多工廠廢水排出情況變化很大，甚至一些個別車間的廢水也可能在短時間內一次排放，再加上工廠新工藝及新產品的出現等使城市污水的水質水量也隨之不斷地變化。綜上所述，城市污水的水質、水量變化還與城市的發要狀況、人民生活水平的高低、衛生器具的多少、城市的地理位置、氣候和季節有關。

城市污水處理廠設施的設計規模取決於排入下水道的工業廢水總量Q2和與雨水量Q3以及使用下水道的城市人口排污量。

所用工藝

城市污水處理技術就是利用各種設施設備和工藝技術，將污水所含的污染物質從水中分離去除，使有害的物質轉化為無害的物質、有用的物質，水則得到淨化，並使資 源得到充分利用。

城市污水處理技術通常有物理處理技術、化學處理技術、物理化學處理技術、生物處理技術等。

典型的物理處理技術在城市污水處理中套用的有沉澱技術、過濾技術、氣浮技術等。

典型的化學處理技術和物理化學處理技術有中和、加藥混凝、離子交換等。

典型的生物處理技術有好氧性氧化分解和厭氧生物發酵技術。

城市污水處理工藝，實際上是以上這些技術的套用與組合。

城市污水處理工藝：城市污水處理工藝按流程和處理程式劃分，可分為預處理工藝，一級處理工藝、二級處理工藝、深度處理工藝和污泥處理工藝，以及最終的污泥處置。

預處理

城市污水處理廠的預處理工藝通常包括格柵處理，泵房抽升和沉砂處理。格柵處理的目的是截流大塊物質以保護後續水泵管線、設備的正常運行。泵房抽升的目的是提高水頭，以保證污水可以靠重力流過後續建在地面上的各個處理構築物。沉砂處理的目的是去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒物，以減少它們在後續構築物中的沉降，防止造成設施淤砂，影響功效，造成磨損堵塞，影響管線設備的正常運行。一級處理工藝：主要是初級沉澱池，目的是將污水中懸浮物儘可能地沉降去除，一般初次沉 淀池可去除50%左右的懸浮物和25%左右的BOD5。

二級處理

主要是由曝氣池和二次沉澱池構成，利用曝氣風機及專用曝氣裝置向曝氣池內供氧,主要目的是通過微生物的新陳代謝將污水中的大部分污染物變成CO2和H2O，這也就是耗氧技術。曝氣池內微生物在反應過後與水一起源源不斷地流入二次沉澱池，微生物沉在池底，並通過管道和泵回送到曝氣池前端與新流入的污水混合；二次沉澱池上面澄清的處理水則源源不斷地通過出水堰流出污水廠。

深度處理：是為了滿足高標準的受納水體要求或回用於工業等特殊用途而進行的進一步處理 ，通用的工藝有混凝沉澱和過濾。深度處理的末端往往還要有加氯要求和接觸池。隨著城市社會經濟的高水平發展，深度處理是未來發展的需要。

污泥處理

主要包括濃縮、消化、脫水、堆肥或家用填埋。濃縮有機械濃縮 或重力濃縮，後續的消化通常是厭氧中溫消化，也就是厭氧技術。消化產生的沼氣可作為能源燃燒或發電，或用於作化工產品等。消化產生的污泥性質穩定，具有肥效，經過脫水，減少體積成餅成形，有利運輸。為了進一步改善污泥的衛生學質量，污泥還可以進行人工堆肥或機械堆肥。堆肥 後的污泥是一種很好的土壤改良劑。對重金屬含量超標的污泥，經脫水處理後要慎重處置，一般需要將其填埋封閉起來。

典型工藝

城市污水處理工藝仍在套用的有一級處理、二級處理、深度處理，但國內外最普遍流行的是以傳統活性污泥法為核心的二級處理。

城市污水處理工藝的確定，是根據城市水環境質量要求、來水水質情況、可供利用的技術發展狀態、城市經濟狀況和城市管理運行要求等諸方面的因素綜合確定的。工藝確定前一般都要經過周密的調查研究和經濟技術比較。最近幾年國內套用較多的有A-O或A-A-O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝等類型。A-O或A-A-O工藝也叫缺氧-好氧或厭氧-缺氧-好氧工藝。這一工藝的開發主要是為了滿足脫氮除磷的需要，這是一種經濟有效的生物脫氨除磷技術，我國南方不少污水廠就採用這一工藝。

SBR工藝也叫序批式活性污泥法工藝。這一工藝構築物主要是一個池子既作曝氣池又作二沉澱，管理簡單，特別適合中小城鎮的城市污水處理，對於較大水量的連續操作，處理一般要幾 套池子組合運行。氧化溝工藝是一種延時曝氣的活性污泥法，由於負荷很低，而衝擊負荷強，出水水質好，污 泥產量少且穩定，構築物少運行管理簡單。氧化溝可以按脫氮設計，也可以略加改造現脫氮 除磷。另外，城市污水處理還有傳統活性污泥法的一些變型工藝，以及A-B工藝等一些工藝類型。

行業發展

20世紀50年代以後，全球人口急劇增長，工業發展迅速。全球水資源狀況迅速惡化。一方面，人類對水資源的需求以驚人的速度擴大；另一方面，日益嚴重的水污染蠶食大量可供消費的水資源。

中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理行業成為新興產業，與自來水生產、供水、排水、中水回用行業處於同等重要地位。

2007年，中國水污染治理投資達到3387.6億元，比上年增加32%，占當年GDP的1.36%。中國水環境質量總體保持穩定。2007年，共取締一級水源保護區內排污口942個，停建二級水源保護區內可能造成污染的建設項目1294個，限期治理931個。

截至2008年10月，全國設市城市、縣及部分重點建制鎮共建成污水處理廠1459座，日處理能力8553萬噸（36個大城市共建成288座，日處理能力為3497萬噸），分別比“十五”末期增加60.5%和42.6%，全國設市城市污水處理率已由2005年的52%增加到2007年的63%；在建城鎮污水處理項目1033個，設計日處理能力約3595萬噸。2008年1至10月，全國已投入運行的城鎮污水處理廠累計處理污水達190億噸，運行負荷率達到76%，同比分別增長了21%和約3個百分點。

在國際金融危機的背景下，中國採取繼續擴大內需，促進經濟成長政策，把環境保護放在突出的戰略位置。2008年四季度新增的千億元中央投資中，投向節能減排和生態建設的資金達120億元。用於重點流域的水污染防治工程投資及用於城鎮污水和垃圾處理設施、污水管網建設提速的資金高達60億元，前者投資為10億元，後者為50億元。可以說，污水處理行業迎來空前的發展機遇。

國內行情

面臨問題

我國污水處理面臨著水污染嚴重, 污水治理起步晚、基礎差、要求高的形勢。近些年, 城市污水處理的建設有了很大發展, 截至2005 年6 月底, 全國661 個設市城市建有污水處理廠708 座, 處理能力為4 912 萬立方米/d, 是2000 年的兩倍多; 全年城市污水處理量162.8 億立方米, 比2000 年增加了43%, 城市污水處理率達45.7%。但絕大多數城市的污水處理能力滿足不了實際需要, 全國還有297 個城市沒有建成污水處理廠, 其中,地級以上城市63 個, 包括人口50 萬以上的大城市8 個; 位於重點流域、區域“ 十五”規劃範圍內的城市54 個。全國5 萬多個城鎮, 370 多萬個村莊, 9 億多人口居住地尚無污水處理設施。

與國際相比, 我國城市污水處理率較低, 其主要原因是我國的城市污水處理廠建設滯後。據資料介紹, 美國平均每1 萬人就擁有1 座污水處理廠, 英國和德國每7 000?8 000 人擁有1 座污水處理廠。而我國城鎮人口中, 平均每150 萬人才擁有1 座污水處理廠。據建設部通報的全國污水處理情況, 已建成的污水處理廠, 除正在調試運行的外, 尚有不能正常運行的, 其原因主要有: 第一, 對污水處理組織管理不力, 致使有的污水處理廠已建成半年甚至近一年仍未運行。第二, 一些已建成污水處理廠的城市仍未開徵污水處理費, 或收費標準和征繳率低, 污水處理設施運行經費難以保障。第三, 污水收集管網建設滯後, 污水處理廠運行負荷率低, 甚至難以運行。第四, 地方配套資金不落實, 影響污水處理廠調試運行。另外, 還有部分城市污水處理廠設計規模偏大, 過度超前, 造成設施能力部分閒置不能充分發揮效益。

當前現狀

污水處理廠建設資金的短缺；進口設備的維修及設備備件的開發；污水處理工藝選擇有一陣風的現象,不結合本地區的實際情況選熱門工藝。

1、運營服務和高效監管，成為突出問題。運營管理越來越重要，越來越突出。由於下屬企業數量多，分布廣，對監管也提出了更高的要求。

2、污水處理企業在運營階段，對管理水平的要求、對成本控制的要求在不斷提升。

3、污水處理企業如何將行業中優秀污水處理廠的管理經驗，推廣到所有廠站，以提升公司整體管理水平。

管理

遠程監視

通過將各污水處理廠、泵站的運行數據進行採集、傳輸、存儲，並初步加工處理，使企業各級人員隨時掌握生產運行情況。更適用於集團性企業對下屬項目公司的遠程監管。

• 自動採集、實時存儲企業自控系統中的線上儀表、設備的運行數據；
• 企業生產運行情況實時圖形化展示，可通過網路遠程查看；
• 歷史生產運行數據可隨時進行快速查找和查看；
• 生產運行數據可通過柱狀圖、餅圖、曲線圖等效果進行直觀對比；
• 自動監視各類生產運行數據，發現異常實時報警；
• 報警處理過程及處理結果可進行跟蹤和記錄；
• 歷史報警信息可進行查詢、匯總及統計分析；
• 可編寫報警處理預案，為報警處理提供參考，提高處理效率；

生產運行

將水務企業生產運行過程中需記錄的各類信息進行電子化，並實現對這些數據的分類、匯總、計算、導出等操作，減少數據重複填寫，提高數據共享程度，極大減輕各級人員工作量，提高工作效率；結合污水處理專家多年的報表管理經驗，制定和形成了一套充分滿足水務企業管理的統計分析及報表，使企業的數據統計分析及報表生成更加規範、高效。各類記錄數據都可自動生成、導出excel，各級管理人員都可以依據許可權隨時查看，為指導生產工藝管理提供基礎數據支撐。

• 簡潔直觀的數據填報界面和表現形式，數據填寫直觀方便；
• 完善的報表體系，涵蓋生產運行各個方面；
• 靈活的報表配置系統，可自由組合各類基礎數據集合，形成所需報表；
• 數據間的計算關係可靈活配置，輕鬆應對各類複雜計算公式；
• 集成office外掛程式，實現瀏覽器線上查看報表；
• 靈活的許可權控制，可精細化到具體數據項的填寫、修改、查看；
• 通過圖形化對比分析，輕鬆掌握生產運行數據的各類波動情況；
• 可導出成excel報表，輕鬆實現數據上報；

設備維護

以設備台帳為基礎，以工作單的提交、審核、執行為主線，按照故障維修、預防維修、以可靠性為中心的維修和狀態檢修等幾種可能模式，跟蹤並管理設備的整個生命周期過程。運用現代信息技術提高設備運行可靠性與使用價值，降低維護成本與維修成本，保障企業生產運行。

• 完善的設備檔案管理，準確掌握設備的各種基本情況；
• 全面的設備養護管理，通過建立設備的潤滑、檢修、大中小修計畫，系統自動在計畫實施時間生成設備養護單，提交給設備維修部門。使設備養護工作條理清晰，提高設備的使用壽命；
• 高效的設備維修管理，通過對設備維修工單從生成、處理、完成的全流程的規範管理，使設備維修及時準確高效；
• 醒目的維修信息提醒，使各級設備管理人員準確掌握設備故障及維修情況；
• 規範的備品備件管理，使備品備件的出庫、入庫更加規範，備品備件的流向清晰易查。智慧型的庫存監測機制，庫存過低或藥效過期及時預警；
• 智慧型的統計分析功能，使設備的完好率、故障率、維修成本等一目了然；

能耗成本

智慧型抽取各類與能耗成本的相關的生產運行數據，進行統計匯總，實時生成各類能耗成本指標，使能耗成本的管理快捷、準確、高效。

• 水耗、電耗、藥耗數據快速統計，自動生成；
• 各類指標圖形化直觀對比，能耗成本直觀展現；
• 可與財務軟體進行成本數據互動調用；

水質化驗

將水質化驗管理進行標準化，使化驗工作標準、規範、高效。

• 水質化驗數據實現網路填報，提高數據的實時性；
• 水質化驗數據網路化審核，保證數據的準確性；
• 各類化驗報告快速生成、導出、列印，提高工作效率；
• 各類水質化驗數據快速查詢和對比，實現圖形化展現；

安全生產

建立完善的安全生產管理體系，實現安全生產和體系化管理。

• 建立規章制度、崗位職責、操作規範、技術標準等電子化檔案；
• 快速搜尋和全文搜尋，使檔案的查找快捷方便；
• 建立故障預案和應急預案，為指導安全生產提供保障；
• 生產運行發生故障或緊急情況時，智慧型檢索預案並進行提醒，提高處理效率；

運行考核

企業管理人員建立各項目標指標的考核標準及目標，並依照此目標配置相應考核標準項及考核打分方式，系統自動據此標準對考核涉及到的各部門人員，數據等進行評分，最終形成評估報告，給各級管理人員提供運行考核數據依據。實現精細化、目標化管理。

• 靈活的考核標準制定方式，可對運行的多個方面進行考核設定；
• 依據日常運行管理中的各類數據及記錄，智慧型化的考核打分，自動生成考核分數；
• 考核結果經過審核後，可智慧型生成各級管理人員所需的考核報告；
• 減輕企業管理人員工作量，提高企業運營管理綜合水平。

日常辦公

企業日常工作中有很多需要申請、審批、執行或公示的檔案，將這些工作進行網路化，對工作處理效率、節約辦公經費具有重要意義。

• 工作流程自由定義，更符合企業管理實際；· 流程執行情況可隨時跟蹤查詢，並可進行催辦；· 流程中對檔案的編輯修改可保留操作痕跡，實現對檔案的快速修訂；
• · 需下發或公示的檔案可在流程結束後自動下發或發布，並可查看收閱情況；
• · 辦理完結檔案可進行歸檔和管理，方便日後調閱；

小結

1、建立企業門戶，解決企業信息傳遞脫節，“信息孤島”問題。

2、實現污水處理企業的專業化、規範化、標準化的信息化管理模式，提高企業市場競爭力。

3、建立企業動態決策支持系統，實現專業化、科學化管理決策。

4、建立企業工作流平台，規範化、標準化工作流程，提高管理水平，實現有效監管。

5、健全企業預案庫、知識庫，提高人員知識水平和素質，保障安全高效生產 。

6、建立智慧型化污水處理工藝模擬模型，實現生產最佳化調度，節約能耗，降低成本。

城市污水處理中物聯網的運用案例

1、作為智慧城市試點重點單位武漢市在污水處理行業採用物聯網污水處理綜合運營管理平台，依託雲計算技術構建、利用網際網路將各種廣域異構計算資源整合，以形成一個抽象的、虛擬的和可動態擴展的計算資源池，再通過網際網路向用戶按需提供計算能力、存儲能力、軟體平台和套用軟體等服務。系統可以對污水處理企業的進、產、排三個主要環節進行監控，將下屬提升泵站和污水處理廠的水量、水位、水質、電耗、藥耗、設備狀態等信息通過雲計算平台進行收集、整合、分析和處理，建立各個環節的相互規約模型，分析生產環節水、電、藥的消耗與處理水排水、生產、排放之間的隱含關係找出污水處理廠的最佳化生產過程管理方案，實現對污水處理企業生產過程的實時控制與精細化管理，達到規範管理、節能降耗、減員增效的目的。