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城市水源污染治理建议

作者:西安高级中学来源:本站发表时间:2006-04-01



                ( 西安高级中学 高2005级八班  杨彦武 沈佳  康卡蒂 )
水,是全球人类赖以生存的生命资源。而当今世界淡水资源却只占全球水资源的3%左右,而且海水盐度高,净化所需资金金额大。可见,合理利用并保护现今淡水资源已是当前人类发展的重要工程。
纵观我国,近几年来,城市水污染状况日益严重,水短缺日益加剧。但就目前来看工业和生活废水排放总量大概是400多亿吨,工业污水占47%—48%,生活污水占52%—53%。我国城镇日排放废水总量约为1.37亿吨,废水治理量约为0.08亿吨/日,但是有近94%的城市污水未经达标处理直接排放到各种水体,造成我国绝大部分地面水和50%以上的城市地下水受到不同程度的污染。而且仅城市污水一项,目前在建和准备建设的城市污水处理厂就达1000个以上,总投资近3000亿元。可见,城市水污染已成为影响人民生活和制约城市经济发展的重要因素。当务之急,解决水资源污染的严重程度以成为保护水资源与发展城市经济的关键所在。
根据西安市的水样污染调查可知,源头的污染程度较轻(如黑河源头),水资源输送过程中的管道污染也基本没有。但西安城镇污染主要是由以下方面所造成:
一、 生活污染。
1、 居民生活用水。
2、 商场用水。
3、 医院、公园等公益事业用水。
二、乡镇企业污染。
主要由造纸行业、冶金行业等未经过处理的污水排放。就当前情况来说,生活污染是最为严重的,主要为有机物污染,如COD、水中含氨、氮等污染。目前,西安有两座污水处理厂,要想缓解当前污染程度,需应做到以下两点:
1、 扩大每所污水处理厂的处理规模。
2、建更多的污水处理厂。
   但是,针对西安现在的污染状况,以西安现有实力,采用现在的技术,采取现在的模式,西安在近期内要改善甚至维持现在的环境状况都存在很大困难,而在现有基础上进一步恶化的水体,将来要恢复,将要付出更大的代价。 为此,寻求一个可针对西安城市水污染问题的解决方案已成为关键。
首先,从污水处理的技术与规划的角度来说。  采用现今国际上广泛认证的膜生物反应器(MBR)是实现城市污水资源化的有效手段。
一、MBR在城市污水处理中的应用 
目前生活污水的处理方法通常是生物瀑气池法,也就是将生活污水进行充氧使得生活污水中的有机物在微生物的作用下发生氧化分解从而降低生活污水中的BOD,COD的含量。由于微生物的生长周期较长,在正常情况下其浓度较低,同时降解产生的产物也不断稀释着微生物的浓度,因而污水处理的速度因此比较慢。由于处理过的水要不断排放,在排放处理水的同时微生物也被随之排放,进而需要不断补充微生物,这就使得生活污水处理所需要的空间大,费用也高。
  近年来,随着膜生产技术的提高和生产成本的降低,膜技术在污水处理领域中的应用,特别是与生物反应器相组合的膜生物反应器作为一种新型高效污水处理技术在国际上受到了广泛关注。以超滤或微滤与传统的活性污泥生化处理技术相结合而成的膜生物反应器(MBR),以膜分离过程取代重力沉降过程,不论固体颗粒的沉降性能如何,均可完成固液分离过程,并且可以避免因生物体流失而造成的系统失效。对生活废水的处理,传统的活性污泥法采用重力沉降,由于颗粒的不固定容易使活性细菌与生物体流失。超滤膜分离与活性污泥法相结合的膜生物反应器处理有机含碳物,能使有机物深度氧化,并且排出物不含固体颗粒,能完全保留生物体,在低温时亦能维持高处理能力。该复合过程还可通过维持低F/M比例减少污泥浪费。反应器能够维持高含固浓度而使处理工厂规模缩小。还可采用同时硝化与反硝化作用成功地除氮,污泥保留时间相当长,从而完全保留体系中缓国慢生长的硝化细菌。
国外对膜生物反应器的研究和应用均较早,尤其是80年代末以来,膜生物反应器不断被应用于实际污水处理。使用膜生物反应器进行生活污水处理是将水及生物降解的物质分离出去,而将微生物留在污水处理池中。和其它水处理方法相比,使用膜生物反应器进行污水处理不仅可以大大节约水资源,还可以大大节约能源,节省设备和运行费用,减少设备占地,避免二次污染,有着很大的环境效益,社会效益和经济效益。
    对于生活污水,使用膜生物反应器进行处理是一种特别有效的方法,它可以将水及生物降解的物质分离出去,而将微生物留在污水处理池中。这样可以保持微生物的含量处于一个最佳的浓度,反应速度最快。即使污水中BOD,COD的含量高达10000mg/L, 也可以达到很好的处理效果。当污水中BOD,COD的含量为1000 mg/L以上时,出水BOD,COD的含量仅为10 mg/L左右,可以达到回用水的标准。使用膜生物反应器进行生活污水处理可以大大减少所需要的空间,也可以减少处理费用,同时可以避免因为处理水的排放而产生的二次污染。
二、用于MBR的膜材料、组件及MBR的形式
  目前应用于MBR的膜材料大多为亲水性高分子材料。应用较为成熟的有PAN,PVDF,PVC等。国外也有一些公司将无机膜应用于膜生物反应器。现在有很多科研单位在致力于改性聚烯烃膜用于MBR的研究,但是掌握这项技术的单位很少。
    用于MBR的膜可以是微滤膜,也可以是超滤膜。膜组件的形式有中空纤维膜、粗管式中空膜、管式膜以及旋转平膜等。对于不同的膜组件形式,被使用和研究较多的为中空纤维膜。但是目前许多研究表明,粗管式中空膜用于MBR也十分有效,尤为对于处理固体含量较高的污水。国外也有一些公司在MBR中使用平板膜。
  MBR通常分为一体式和分体式。一体式MBR为许多人看好,其主要原因是设备简单,能耗小。但是一体式MBR的膜污染问题一直难以解决,靠瀑气池中空气对膜的震动来解决膜污染似乎有点理想化。在MBR的实际应用过程中,许多人发现分体式MBR操作简单,维修方便,产水量高,在某些情况下更为有效。
三、MBR在城市污水处理中的应用及前景
  据报道,在奥运会期间将采用节水式生态厕所,使用膜生物反应器技术可以成功地将厕所废水处理达到回用标准。目前国内不少单位正致力于这方面的工作。由于膜生物反应器进行生活污水处理所需要的空间很小,设备简单,很容易推广到小区,医院,学校,宾馆,公共场所等。无疑,膜生物反应器将在西安的水环境治理工程中发挥重要作用。
  膜生物反应器工程在外省市的应用实例:MBR应用于北京市朝阳区红领巾公园公侧改造
  MBR:独立供气柱式膜生物反应器
  膜:圆柱式中空纤维超滤膜组件
  膜面积:40平方米  水处理量:5~10T/D
  MBR水处理流程:
 
  效益分析:
  改造前:每天抽粪渣一次两车,费用300元,水消耗5~10T。
  MBR:180天粪渣一次,冲便池水封闭循环。
  节约费用:(300+5)* 365 = 111325元/年。
 可见,膜生物反应器(MBR)工程若应用在西安市的污水处理过程中,也将会带来巨大的效益。其次,从污水处理的资金筹备与当前经济效益来说。
一、 西安污水处理事业概况。
目前,在西安城市污水处理被当成一种公益性的社会事业,完全由市政府财政包揽,而高昂的投资及运转费用是政府所无力承担的,在这样的情况下,西安的水环境改善又如何进行呢?
二、西安污水解决方案。 
基于西安市目前的经济发展状况,再结合外省市经验,我向政府提出一项计划——共享长安水计划。
三、“共享长安水计划”的具体阐述。
   1、计划内容
  由政府出台征收污水排放费用法规,将污水厂的建设与运行权委托给具有相应资金和技术实力的环保企业,由企业独立或与业主合作筹资建设与运行,企业通过运行收费收回投资。通过这种模式,我市政污水治理率可以从目前的底水平,在3年内达到50%的水平。
  2、计划意义
  ①政府资金压力小或无资金压力
  这种模式由企业筹资,政府可以给予少量资金支持,解除了政府巨大的投资与常年运转费用的困扰。仅市政污水处理一项,每年可减少财政20~30亿元的建设投入和10亿元左右的运转费用。
  ②多方利用资金加快工程建设速度
  由于采用企业化运作,回报稳定,众多国内外融资和金融机构均有极高的投资积极性。有了资金保障,工程建设速度将大大加快。
  如果采用这种模式,我市的水污染问题可以在5年内得到解决。
  ③可大大节约资金
  目前采用的模式由于环节多,政府行政部门既承担责任,又不承担责任,造成投资和费用偏高,采用新模式和MBR的膜材料等新技术后,总投资可节约至少40%以上,运行费用相应亦可减少40%以上。
  ④可迅速培育出大型环保企业,推动民族环保产业的发展
  ⑤迅速有效地扩大内需,拉动大型国有企业
  3、计划可行性
  ①市场巨大
  如今正面临西部大开发,国内外将有诸多企业向西部地区投资。而西安,正是陕西的省会与西部重要城市之一。以此雄厚的条件,将有大批的资金投向西安市场。
  ②技术成熟
  由于国内外将有诸多企业向西部地区投资,市政污水处理设备即可借此机遇进行各种档次、性能的提高,且可经过国内外诸多工程验证,并以优惠政策引进各类人才。
  ③资金来源丰富
  不论是国内还是国外的很多金融机构都在寻求良好的投资项目。而我们恰逢西部大开发,即可借此机会与诸多金融部门进行合作洽谈。
  ④项目回报稳定可靠
  增加0.5~0.6元/吨水的排水收费,无论是对居民个人还是对企业均有。面对当前西安这种严峻的局面,首先,只有采用合理的治理方案,才能使西安的水更清、西安的环境更美好。其次,我们每个人都应该提高保护水资源的意识,不断的为西安的环保事业而努力。
努力了,就一定会有回报。
关键词:MBR,膜,污水处理
参考资料:
《2002年中国环境状况公报》
《"21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会与展览会"会议论文》



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