城市生活污水处理技术现状及发展趋势研究

当前，我国城市生活污水排放量不断增大，而且污水成分日趋复杂，造成了水环境的严重恶化。所以，城市生活污水亟需治理。本文对城市生活污水处理难点进行了概述，并分析了当前比较常见的集中污水处理技术，对这些技术的优势和局限性进行了详细分析，同时探讨了城市生活污水处理技术未来的发展方向。
在人们传统观念中，水是取之不尽，用之不竭的，但是随着城镇化的不断推进，人们对水资源的需求大大超过了水资源的储存量，进入新世纪之后，在一些原先水资源丰富的国家也出现了水资源枯竭和污染的严重局面。据有关数据显示，2010 年，我国城市污水排放总量高达1050 亿m3，而这些污水的处理率还不到50%，因此，城市生活污水处理依然面临着严峻的形势。那么，我们就十分有必要了解一下常见的污水处理工艺，通过分析，找出正确的方法，推动我国城市生活污水处理工程建设的持续发展。
1.城市生活污水的构成及其危害
城市生活污水包含淀粉、蛋白质、纤维素以及矿物油等有机物，其中化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、总氮(TN)和总磷(TP)都比较高。即便是经过一级物理处理和二级生化处理的生活污水依然含有很高的TN 和TP，排入水体后容易造成水体富营养化，出现赤潮等现象。而这些生活污水在没有经过处理之后，一旦随着水循环进入地下含水层，在被人类饮用之后，就会造成人体中毒，所以生活污水需要及时得到处理。
2.城市生活污水处理的难点
城市生活污水主要源自家庭生活设施使用产生的废水。相对于工业废水而言，生活污水中污染物的浓度则比较低。而在城市家庭中，不同生活设施产生的生活污水的成分和质量都是各不相同。其中，厕所卫生废水对生活污水的影响最大，即使是集中在夜间排放，也给人们造成了很大影响。
目前，我国城市生活污水处理主要面临以下难点：
2.1 城市生活污水污染负荷难以评估
目前，随着生活方式的多样化，人们对水的需求也越来越大，造成了生活污水成分的复杂化。生活污水污染负荷及其季节性变化都很难把控，这就给城市生活污水在处理方法的选择和方案的设计方面带来了一定的阻碍。
2.2 生活污水处理技术受自然和社会因素影响较大
很多生活污水处理工艺是在大量实验的基础上总结出来的，但是目前的具体操作过程受到外界环境的影响却很大。不仅如此，地区社会经济发展水平以及人文因素对污水处理工艺也会产生一定的影响。加上自然环境的不断变化，污水处理技术很难发挥应有的效果。
3 .我国城市生活污水处理面临的挑战
传统的污水处理工艺面临高耗能的问题，技术消耗会排放更多的二氧化碳，还会对空气造成一些污染。先排除空气污染问题，就目前来看，污水处理重点在于治理，而从长远角度来看，我国传统污水处理工艺还面临很多挑战。
3.1 节能减耗缺乏着力点
生活污水处理是一项高耗能行业。主要是通过污泥厌氧消化来对污水中的部分能源进行回收利用，但是我国厌氧消化厂还不足3%，节能减耗在短时间根本不能实现。传统的污水处理技术更是消耗更多的能量，成本来说也就相对较高。
3.2 污水处理技术不能适应可持续发展的要求
我国在污水处理方面大多采用延时曝气工艺，这与国际主流技术存在很大差别，这就导致水资源再利用受到限制，主要表现在我国的回用水通常需要长途运输才能实现其利用价值。而目前，欧美发达国家的污水处理技术研究主要侧重再生水回用、氮磷回收和污水生物质能利用等方面，而这些是我国污水处理技术开发利用还没有考虑的问题。
在污水处理方面，我们的定位是低耗能、可回收利用的零排放的定位目标，而在这方面，我国还有很大的提升空间。
4.常见的城市生活污水处理方法
4.1 膜分离技术的应用
膜分离技术在污水处理中有独到的优势，所以得到了广泛应用，例如微滤、超滤等技术在城市生活污水处理方面有了很大进展，已经部分商业化用作回用水。但是在这项技术中会遇到一个很大的难题，那就是膜污染。膜污染是指“处理物料中的微粒、胶体、溶质大分子由于物理化学相互作用或机械作用而在膜表面或孔内吸附、沉积，造成膜孔经变小或堵塞，使膜产生透过流量和分离特性发生不可逆变化，导致处理水的质量和数量下降。"在膜污染防治方面，用到的技术主要有对滤液进行前处理、改善操作环境和定期对膜组件进行清洗等。一方面可以通过混凝技术去除滤液中的有颗粒物，另一方面可以采用物力冲洗、双向搅动和改变曝气等方式来降低膜污染。尽管如此，这些措施的耗能比较高，所以新型低耗能的污水处理工艺成为了当前人们研究的主要方向。
4.2 强化一级处理技术的应用
强化一级处理工艺有投资少、费用低、消减污染负荷等优势，因而在城市生活污水处理中快速发展，特别是该工艺简单灵活、稳定可靠，在中小城市中更是得到了广泛应用。强化一级处理技术包括强化一级处理工艺和生物强化一级处理工艺两部分。其中，CEPT 的处理有很大的效果。当然，强化一级处理技术也面临一些挑战，主要表现在处理难度和处理费用方面，而且絮凝剂的使用也引发了一些安全性问题，容易对环境造成二次污染。
4.3 生物处理方法的应用
按照处理过程中有无氧气的参与和生物反应器中微生物的生长状态等不同方式分类，可以将污水生物处理技术可以分类好氧处理工艺和厌氧处理工艺以及以活性污泥为代表的悬浮生长工艺和以生物膜法为代表的附着生长工艺，最常用的处理方式为厌氧处理工艺和生物膜法。
4.3.1 厌氧处理技术
厌氧处理工艺的反应容器体积小、耗能低、简单方便，成为了城市生活污水处理的主要方法之一。但是，传统厌氧处理工艺在运用过程中也受到一些限制，主要是因为城市生活污水的污染物浓度比较低，所以，人们对传统厌氧处理工艺进行了改进试验，并取得了重大的进展。
4.3.2 生物膜法处理技术
该技术主要应用于城市生活污水深水处理方面，Gupta 等人通过试验证明了在好氧条件下生物转盘技术可以同时去除有机物和氧。生物膜法在去除污水有机物、反硝化脱氮等处理中前景十分广阔。
5.结语
城市污水处理工作已经成为了城市可持续发展的重要内容。在未来的污水处理建设中，必须投入大量的资金和技术。我们主要探讨了膜分离技术、强化一级处理技术和生物处理方法在污水处理中的运用。通过对现有的污水处理工艺的总结，我们可以得出，一方面我们需要全面建设污水处理厂，另一方面必须研究新形势下城市污水处理技术，促进城市水资源的良性循环。同时，需要借鉴国内外的先进技术和经验，通过政策扶持和设备的改进，推动我国环保事业的健康发展。