循環(huán)經(jīng)濟理念下城市污水處理技術(shù)

摘要:隨著(zhù)城市化和現代化進(jìn)程的推進(jìn),污水回用處理技術(shù)問(wèn)題困擾著(zhù)城市的可持續發(fā)展,并影響著(zhù)水資源的再生回用和可持續發(fā)展。文中以循環(huán)經(jīng)濟思想理念為基礎,敘述了中國水環(huán)境的現狀、國內外污水資源的研究進(jìn)展、循環(huán)經(jīng)濟的含義以及在循環(huán)經(jīng)濟觀(guān)念下的污水處理新思路,探求了城市污水處理的重要性,以變廢水負價(jià)值的被動(dòng)處理,轉變?yōu)橛瘍r(jià)值的資源化與經(jīng)濟化利用,形成新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn),實(shí)現環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會(huì )效益的高度統一,真正實(shí)現可持續發(fā)展。

關(guān)鍵詞:水資源,污水處理,循環(huán)經(jīng)濟

1中國水環(huán)境現狀

中國水資源總量為61 889億m3,平均降水量為648 mm/a,年均地表水資源量為27 115億m3,扣除重復利用量后,年均水資源量為28 124億m3,居世界第四位。按2005年人口統計數量,中國人均占有水資源量約2 151.8 m3,不到世界人均水量8 840 m3的四分之一,已被聯(lián)合國列為13個(gè)貧水國家之一。同時(shí)中國的用水量已由1949年的1 031億m3增加到2005年的5 633億m3,而且北方和沿海地區出現了不同程度的水資源短缺和水質(zhì)性污染的嚴峻形勢[。1,2]

據國家環(huán)境公報報導,中國江河流域普遍遭到污染,全國河川的生態(tài)功能?chē)乐厮ネ?且呈加速趨勢。經(jīng)對萬(wàn)條河段的調查表明,水質(zhì)嚴重污染、不能用于灌溉(劣于Ⅴ類(lèi)標準)的河段占23.3%;魚(yú)蝦絕跡的河段占45%;不能滿(mǎn)足Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標準、不能作為飲用水源的河段占85.9%。中國七大水系的污染程度由重到輕的順序為:遼河、海河、淮河、黃河、松花江、珠江和長(cháng)江。海河、遼河的干流有一半河段的水質(zhì)劣于Ⅴ類(lèi);淮河191條支流中,有近萬(wàn)河段的河水變黑發(fā)綠;國控141個(gè)城市河段中,63.8%的河段為Ⅴ類(lèi)至劣Ⅴ類(lèi)。

近年來(lái), 中國淡水湖泊的水質(zhì)污染現象呈迅速增長(cháng)之勢。全國大型淡水湖泊均達到中度和重度營(yíng)養化, 其污染程度由重到輕依次為滇池、巢湖、南四湖、洪澤湖、太湖、洞庭湖、鏡泊湖, 且滇池和巢湖的全湖水質(zhì)劣于Õ 類(lèi)。
中國近海海域水質(zhì)污染嚴重, 并有繼續惡化趨勢, 劣于Ó 類(lèi)水質(zhì)標準的比例近53. 6% 。渤海海域在20世紀60年代之前, 曾發(fā)生過(guò)3次赤潮; 在70年代發(fā)生過(guò)9 次; 在80 年代發(fā)生過(guò)74 次; ,,; 而1997年一年就猛增到發(fā)生34次; 1999年7月間, 渤海出現了前所未有的赤潮大爆發(fā), 赤潮面積達6 300 km2, 持續了9天。中國城市的供水水源有30% 源于地下水, 而北方城市則有59%源于地下水。近20年來(lái), 地下水水質(zhì)普遍呈惡化趨勢。1998年對全國118座大型城市的淺層地下水的普查表明, 有115座城市地下水受到不同程度污染, 占檢測總數的97. 5%, 其中嚴重污染的約占40% 。北方城市的地下水有90% 遭到污染, 其中有28% 已不適合作為飲用水源。其污染物主要有硝酸鹽氮、氨氮、有機物、鉻和酚。

2 國內外污水資源化研究進(jìn)展

2. 1 污水資源化的內涵和意義

城市污水的排放量隨著(zhù)用水量的增加而增加,由于發(fā)達國家對水污染的控制已經(jīng)相當到位, 并且制定了嚴格的排放標準, 因此城市污水水質(zhì)相當穩定, 不受氣候與自然條件的影響, 又不存在長(cháng)距離引水問(wèn)題, 對污水只要處理得當, 已成了城市可利用的第二水資源。污水資源化就是指將工業(yè)廢水、生活污水、雨水等被污染的水體, 通過(guò)各種方式進(jìn)行處理、凈化,使其水質(zhì)達到一定標準, 滿(mǎn)足一定用途的要求, 從而可作為一種新的水資源重新被利用。城市污水資源化的兩種途徑是直接回用和間接回用。城市污水的直接回用, 是由再生水廠(chǎng)通過(guò)輸水管道或其他輸水設施, 直接送給用戶(hù)使用; 間接回用則是由二級污水處理廠(chǎng)或再生水廠(chǎng), 將處理后的出水直接排入水體, 再由用戶(hù)從水體中取水使用。直接回用有三種通用的模式: 即
( 1)從再生水廠(chǎng)系統敷設再生供水管網(wǎng), 與城市供水管網(wǎng)一起形成雙供水系統, 其再生水一部分專(zhuān)供工業(yè)低水質(zhì)用水使用, 另一部分則專(zhuān)供城市綠化和景觀(guān)使用;
( 2)由再生水廠(chǎng)敷設專(zhuān)用管道, 輸送供大廠(chǎng)使用, 這種方式比較實(shí)用, 但用途單一;
( 3)將大型公共建筑和住宅樓群的污水, 就地處理、回收、循環(huán)再用。間接回用方式可以分為有意圖的間接回用和無(wú)意圖的間接回用。有意圖的間接回用, 是有計劃地將再生水和新鮮水混合后再使用, 這要取決于時(shí)間和空間的安全保證。由于再生水從排入水體到被利用時(shí)間的滯后, 以及混合后的物理化學(xué)凈化作用, 使再生水在自然生態(tài)系統中獲得進(jìn)一步的凈化。在這個(gè)過(guò)程中, 微生物可以通過(guò)自然死亡和吞噬而減少, 而揮發(fā)性的有機物則可通過(guò)水的表面逸出, 而其余有機物則可因為化學(xué)作用而轉化。但另一方面, 水質(zhì)也會(huì )因藻類(lèi)的增長(cháng), 以及初期雨水的排入而變壞。無(wú)意圖的回用, 則更加是普遍使用的方式。
污水資源化的意義:
( 1)再生水經(jīng)深度凈化替代自然水資源, 可緩解水資源不足的矛盾;
( 2)將城市污水當成水資源的原料, 制成工業(yè)用水, 可促進(jìn)國家污水處理事業(yè)的發(fā)展;
( 3)減少人工子循環(huán)的排水量, 從而可減少對自然水的大循環(huán)的干擾, 更好的保護水環(huán)境。

2. 2 國內外污水再生的主要處理工藝

污水能否回用的關(guān)鍵是污水處理技術(shù)。根據用途不同, 對回用水質(zhì)的要求也不一樣, 因此, 處理方法的選擇也不同。污水處理技術(shù)按其機理可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物化學(xué)法等。

通常污水回用技術(shù)需將多種污水處理技術(shù)進(jìn)行合理組合, 即將各種水處理方法結合起來(lái), 對污水進(jìn)行深度處理, 這是因為單一的某種水處理方法, 一般很難達到回用水水質(zhì)的要求。目前, 污水集中處理回用的工藝中, 常用的有生物處理法, 如傳統的活性污泥法、填料活性污泥法、厭氧、缺氧、好氧活性污泥法、接觸氧化法、曝氣過(guò)濾池、生物流化床法、生物轉盤(pán)法等。經(jīng)以上工藝中的某種工藝作為二級處理后, 再用混凝沉淀、過(guò)濾、吸附、消毒(紫外、氯氣、臭氧或二氧化氯等)工藝作為后處理技術(shù), 以達到污水回用的要求�；钚晕勰喾ㄊ亲顐鹘y的好氧生物處理技術(shù), 活性污泥即指借助微生物利用廢水中的有機物生長(cháng)與繁殖而形成的絮凝體, 其工作原理是: 在廢水中通過(guò)曝氣供氧, 促進(jìn)微生物生長(cháng), 形成活性污泥, 利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降等性能, 來(lái)凈化廢水中的有機污染物�；钚晕勰喾ㄖ谐２扇〉膬身椬罨�本的技術(shù)措施是: 通過(guò)曝氣來(lái)提高反應器水體中的溶解氧水平; 通過(guò)污泥回流來(lái)保證反應器中的生物量與活性�；�于活性污泥原理的新型生化處理技術(shù)中, 較為典型和成功的是間歇式活性污泥法( SBR )和氧化溝。間歇式活性污泥法是將初沉池、反應池和二沉池各工序放置在同一反應器( SBR 反應器)中進(jìn)行, 處理過(guò)程分為進(jìn)水、反應、沉降、出水、閑置五個(gè)階段, 廢水在SBR 反應器的曝氣過(guò)程中與污泥完全混合, 完成降解反應后, 停止曝氣, 活性污泥顆粒在靜置中沉降, 上層的清水自反應器中排出。SBR法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)化了工藝結構, 提高了反應器的混合傳質(zhì)效率, 投資少, 反應易于操作控制。氧化溝亦稱(chēng)氧化渠或循環(huán)曝氣池, 其特點(diǎn)是采用橫軸轉刷或豎軸表面葉輪曝氣來(lái)推動(dòng)水流。該工藝能耗低, 具有推流式和混合式兩者的特征。

3 循環(huán)經(jīng)濟的含義

循環(huán)經(jīng)濟目前尚無(wú)統一的定義, 僅有如下表述: 一是認為, 循環(huán)經(jīng)濟作為一種新的生產(chǎn)方式, 是在生態(tài)環(huán)境成為經(jīng)濟增長(cháng)的制約要素、或成為一種公共財富階段的一種新的技術(shù)經(jīng)濟模式, 是建立在人類(lèi)生存條件和福利平等基礎上的、以全體社會(huì )成員生活福利最大化為目標的一種新的經(jīng)濟形態(tài)。形成/資源-產(chǎn)品- 再生資源0閉環(huán)型物質(zhì)流動(dòng)模式, 資源消耗的減量化、再利用和資源再生都僅僅是其技術(shù)經(jīng)濟范式的表征, 其本質(zhì)是對人類(lèi)生產(chǎn)關(guān)系進(jìn)行調整, 其目標是追求可持續發(fā)展。二是認為, 循環(huán)經(jīng)濟是指模擬自然生態(tài)系統的運行方式和規律要求, 實(shí)現特定資源的可持續利用和總體資源的永續利用, 實(shí)現經(jīng)濟活動(dòng)的生態(tài)化, 其實(shí)質(zhì)是生態(tài)經(jīng)濟。三是認為, 循環(huán)經(jīng)濟是對物質(zhì)閉環(huán)流動(dòng)型經(jīng)濟的簡(jiǎn)稱(chēng), 把物質(zhì)、能量進(jìn)行梯次和閉路循環(huán)使用, 在環(huán)境方面表現為低污染排放、甚至零污染排放的一種經(jīng)濟運行模式。循環(huán)經(jīng)濟實(shí)際上是一種模擬生態(tài)群落的物質(zhì)循環(huán)特征, 以物質(zhì)不斷循環(huán)利用、循環(huán)替代方式的經(jīng)濟發(fā)展模式。其特征是以實(shí)現可持續發(fā)展為目標, 協(xié)調人與自然關(guān)系為準則,模擬自然生態(tài)系統的運行規律, 通過(guò)自然資源的低投入、高利用和廢棄物的低排放, 使經(jīng)濟活動(dòng)按照自然生態(tài)系統的規律, 重構組成一個(gè)/資源- 產(chǎn)品- 再生資源0的物質(zhì)反復循環(huán)流動(dòng)過(guò)程, 從根本上消解長(cháng)期以來(lái)的環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的尖銳沖突, 以最小的成本, 獲得最大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益, 實(shí)現資源的可持續利用, 使社會(huì )生產(chǎn)從數量型的物質(zhì)增長(cháng), 轉變?yōu)橘|(zhì)量型的服務(wù)增長(cháng), 與自然界協(xié)調發(fā)展。

循環(huán)經(jīng)濟的本質(zhì)是一種生態(tài)經(jīng)濟, 是對傳統線(xiàn)性經(jīng)濟的革命, 可從以下角度理解其內涵:從生態(tài)經(jīng)濟角度看, 循環(huán)經(jīng)濟是運用生態(tài)學(xué)原理來(lái)指導人類(lèi)社會(huì )的經(jīng)濟活動(dòng), 倡導與環(huán)境和諧的經(jīng)濟發(fā)展模式。它要求把經(jīng)濟活動(dòng)組織成一個(gè)/資源-產(chǎn)品- 再生資源0的反饋式流程, 其特征是低開(kāi)采、高利用、低排放。所有的物質(zhì)和能源在這個(gè)不斷進(jìn)行的經(jīng)濟循環(huán)中, 均能得到合理和持久的利用, 以把經(jīng)濟活動(dòng)對自然環(huán)境的影響降低到盡可能小的程度, 使經(jīng)濟系統和諧地納入到自然生態(tài)系統的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中, 實(shí)現經(jīng)濟活動(dòng)的生態(tài)化。從資源經(jīng)濟角度看, 循環(huán)經(jīng)濟倡導在物質(zhì)不斷循環(huán)利用的基礎上發(fā)展經(jīng)濟, 建立起充分利用自然資源的循環(huán)機制, 使人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)融入到自然循環(huán)中去, 最大限度地利用進(jìn)入系統的物質(zhì)和能量,提高資源利用率和經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量。

從環(huán)境經(jīng)濟角度看, 循環(huán)經(jīng)濟是環(huán)境和經(jīng)濟密切結合的產(chǎn)物, 倡導的是經(jīng)濟與環(huán)境和諧發(fā)展, 以解決經(jīng)濟增長(cháng)與環(huán)境之間長(cháng)期存在的矛盾, 最終實(shí)現經(jīng)濟與環(huán)境/雙贏(yíng)0的最佳發(fā)展。

從物質(zhì)流動(dòng)角度看, 傳統工業(yè)社會(huì )的經(jīng)濟是一種單向流動(dòng)的線(xiàn)性經(jīng)濟, 物質(zhì)流動(dòng)體現為/資源、產(chǎn)品、廢物0的單向流動(dòng)特征; 循環(huán)經(jīng)濟把經(jīng)濟活動(dòng)組織成一個(gè)/資源-產(chǎn)品- 再生資源0的閉環(huán)流動(dòng), 實(shí)現/低開(kāi)采、高利用、低排放0, 以提高資源利用率、經(jīng)濟運行質(zhì)量和效益。從技術(shù)經(jīng)濟角度看, 循環(huán)經(jīng)濟以現代科學(xué)技術(shù)為基礎, 通過(guò)技術(shù)上的組合與集成, 使一定區域內的不同企業(yè)、不同產(chǎn)業(yè)、不同城市之間有機地鏈接起來(lái), 形成相互依存的產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò ), 實(shí)現企業(yè)、產(chǎn)業(yè)、城市之間的資源互補和有效的循環(huán)使用,最終形成閉環(huán)式的經(jīng)濟發(fā)展模式。循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式不僅可以體現在工業(yè)、農、商業(yè)等生產(chǎn)和消費領(lǐng)域, 還可體現在人口控制、城市建設、防災抗災等社會(huì )管理領(lǐng)域, 最終實(shí)現社會(huì )的可持續發(fā)展。

4 循環(huán)經(jīng)濟理念下的污水處理新思路

4. 1 污水再生處理難題

隨著(zhù)城市化和現代化進(jìn)程的推進(jìn), 污水回用處理問(wèn)題不斷困擾著(zhù)城市的發(fā)展, 并影響著(zhù)水資源的再生回用和可持續發(fā)展, 主要表現為: 首先, 中國城市污水處理能力薄弱, 與經(jīng)濟快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快極不相稱(chēng)。這由兩方面原因造成: 一是當前水處理技術(shù)和工藝不適應形勢發(fā)展的需要, 水處理設施的建造和運行費用偏高(工業(yè)廢水就更為嚴重)。二是水資源沒(méi)有實(shí)現市場(chǎng)化, 水價(jià)偏低,沒(méi)有施行/污染者負擔0的生活污水排放收費制度。三是回用水水價(jià)存在問(wèn)題, 回用水處理工藝對投資和運行費用的影響很大, 就目前國內外普遍使用的膜生物技術(shù)、物理化學(xué)工藝、接觸氧化工藝而言, 回用水處理成本較高, 因此在許多地區, 回用水水價(jià)遠高于自來(lái)水的價(jià)格, 使得用水單位不愿意接受回用水, 污水回用受到限制。如何降低回用水的成本, 則成了回用水推廣的關(guān)鍵。

4. 2 污水資源化與循環(huán)經(jīng)濟的關(guān)系

目前, 國內的污水處理主要依賴(lài)于污水處理廠(chǎng), 這些污水處理廠(chǎng)所使用的污水處理技術(shù), 既吸收了國外的經(jīng)驗, 也發(fā)展了自己的技術(shù)。例如, 從國外引進(jìn)的鼓曝法、A2 /O 法、氧化溝法等, 以及近幾年出現的生物膜法、高壓膜法等, 這些技術(shù)在不同程度上存在著(zhù)基建造價(jià)和運行成本較高、處理效率有待提高等問(wèn)題。巨額的運行費用, 嚴重制約了污水處理業(yè)的發(fā)展, 這就要求人們采用創(chuàng )新的方法和途徑, 來(lái)解決日益增長(cháng)的污水排放量和污水處理能力之間的矛盾。要想改變污水處理這種步履維艱的窘境, 就必須把污水看作是一種資源引入市場(chǎng), 把中水作為一種商品, 通過(guò)銷(xiāo)售中水來(lái)取得維系運行的經(jīng)費, 為經(jīng)營(yíng)者創(chuàng )造利潤和再發(fā)展的資本。因此, 實(shí)現污水資源化, 走循環(huán)經(jīng)濟的道路, 才是改變本國城市污水處理現狀的有力措施。即既要節約投資、節省能源、節省人力物力, 又要能夠獲得最大的生態(tài)環(huán)境效益。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟, 建設節約型社會(huì ), 科技創(chuàng )新是重要的手段和核心路徑, 采用適宜的技術(shù)和工藝, 推廣使用符合標準的再生水,實(shí)施污水資源化, 將污水處理的戰略目標, 由傳統意義上的污水處理、達標排放, 轉變?yōu)橐蕴岣咚�的綜合利用率為核心的水的循環(huán)再用, 是水資源再生利用的重要思路。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 結 論

中國污水再生利用的發(fā)展戰略就其本質(zhì)而言,就是要建立起水資源循環(huán)的新模式。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是中國實(shí)現社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展的必然選擇。把污水看作是一種資源引入市場(chǎng), 實(shí)現污水資源化, 走循環(huán)經(jīng)濟的道路, 才是改變國內城市污水處理現狀的有力措施。污水的處理亟待以新的思路去尋找新的出路, 即既要節約投資、節省能源、節省人力物力, 又要能夠獲得最大的生態(tài)環(huán)境效益。也就是說(shuō), 污水處理不能完全依靠老辦法, 要盡可能地再辟蹊徑, 走循環(huán)經(jīng)濟之路。（淮安市淮陰區環(huán)保局）