问题

中国的污水处理水平处于世界的什么档次?

回答
提到中国的污水处理水平,这可不是一两句话就能说清楚的,里面门道不少,可以说是“冰火两重天”的局面。

整体概览:进步神速,但区域差距明显

抛开所有包装和滤镜,中国的污水处理能力在过去几十年里可以说是飞速发展。过去,很多城市甚至连基本的污水收集和处理系统都没有,污染物直接排入河流湖泊,那画面简直不堪入目。但现在,尤其是在大城市和沿海发达地区,污水处理厂的数量和处理能力都有了质的飞跃。很多城市的污水处理率已经达到了一个相当不错的水平,甚至可以和一些发达国家媲美。

然而,说“档次”这个词,总得有个参照系。如果跟一些老牌发达国家比,尤其是在一些细节和技术深度上,我们可能还有一些成长的空间。比如,在一些深度处理技术,如硝化、反硝化、除磷、甚至消毒工艺的普及度和精细化程度方面,一些发达国家可能起步更早,积累更深。

细致拆解:亮点与挑战并存

1. 覆盖率和处理能力:
进步巨大: 过去十年,国家对环境保护的投入可以说是空前的,尤其是“水十条”等政策的出台,极大地推动了污水处理设施的建设。污水处理厂的数量和日处理能力大幅提升。大城市基本实现了城镇污水处理设施的全覆盖,并且处理标准也在不断提高,向更高级别的标准迈进。
农村地区的挑战: 尽管城镇污水处理取得了显著成效,但农村地区的污水处理仍然是我们的短板。很多农村地区仍然缺乏有效的污水收集和处理系统,污水直排问题依然存在。虽然国家也在大力推进农村污水治理,但这需要一个漫长且持续的过程。

2. 处理技术和工艺:
主流技术普及: 目前,中国污水处理厂普遍采用的是传统的“二级处理”工艺,也就是通过生物处理去除大部分有机污染物。近年来,“准三级”或“三级处理”技术,比如增加脱氮除磷的工艺,也得到了越来越广泛的应用,尤其是在要求更高的地区。
深度处理和再生利用: 在一些水资源短缺或对出水水质要求极高的地区,深度处理技术,比如膜处理(超滤、反渗透)和紫外线消毒等,也开始得到应用,用于再生水的生产。这代表了我们污水处理技术发展的一个重要方向。
新兴技术的探索: 一些科研机构和企业也在积极探索更先进、更高效的污水处理技术,比如MBR(膜生物反应器)、A²/O工艺、SBR(序批式活性污泥法)等,这些技术在一些项目中得到了应用,展现了未来的潜力。
与国际前沿的差距: 在一些高度定制化、针对特定污染物的去除技术,或者在智慧化运维、能源回收利用(比如污泥厌氧消化产沼气)等方面,我们可能还有一些向国际一流水平学习的空间。一些国家在这方面可能已经走在前列,拥有更成熟的商业化应用模式和更精细化的运营管理经验。

3. 出水水质标准:
不断升级: 中国的污水排放标准一直在不断提高。从最初的基本的《污水综合排放标准》,到现在许多地区执行更严格的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(一级A标准,甚至更高的地标),这都体现了国家对水环境保护的决心。
执行到位是关键: 然而,标准再高,落地执行是关键。一些污水处理厂可能因为设备老化、管理不善或者超负荷运行,导致出水水质不稳定,达不到设计标准。这需要加强监管和运维的力度。

4. 污泥处理与资源化:
“黄金十年”后的遗留问题: 随着污水处理量的增加,污泥的处理也成了新的难题。过去,很多污泥的处理方式比较粗放,甚至直接填埋或倾倒,造成了二次污染。
转型与升级: 现在,国家越来越重视污泥的无害化和资源化处理。湿污泥厌氧消化、干化、焚烧等技术正在推广应用,一些地方开始尝试将污泥用于发电或制砖等。但这方面的技术和设施建设仍然需要大力发展。

5. 管网建设:
“最后一公里”的挑战: 很多时候,污水处理厂能力达标,但污染物排不进处理厂,原因在于污水管网的“不完善”。很多城市地下管网建设滞后,雨污分流不彻底,导致大量雨水进入污水管网,稀释了污水,增加了污水处理厂的负荷,也降低了处理效率。
“海绵城市”的联动: 随着海绵城市理念的推广,对雨污分流和管网建设的要求也越来越高,这与污水处理能力的提升是相辅相成的。

总结一下:

如果用一个比喻来说,中国的污水处理水平就像一个正在快速成长的青少年,进步神速,已经具备了相当不错的实力,在很多方面甚至已经达到或接近了国际平均水平。尤其是在规模化建设和处理能力方面,我们的成就令人瞩目。

但是,跟那些经过几十年甚至上百年积累、在技术细节和精细化管理上做得炉火纯青的“老前辈”相比,我们可能还有一些“少年心性”,比如在农村地区的基础设施建设、一些前沿技术的应用推广、以及污水处理全过程的精细化管理和资源化利用等方面,还有提升的空间。

总的来说,中国在污水处理领域的进步是巨大的,也是世界有目共睹的。我们正朝着更高级别、更精细化、更可持续的方向迈进,并且在这个过程中不断学习和吸收国际先进经验。与其说处于哪个“档次”,不如说我们正在努力向世界最前沿的行列靠近。

网友意见

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基本上来说污水处理水平不是由技术决定的,而是钱决定的,我们现在用的生活污水处理的技术,核心还是一百年前发展的活性污泥法,只不过美国做的更精细更规范。

1. 污水中有什么

对于工程师来说,主要关心的是以下成分:

屎的主要成分是可生物降解有机物(包括营养元素),尿的主要贡献是氮、磷营养元素,二者是生活污水处理的主要处理对象。

细胞生长所需的大量元素主要是C、H、O、N、P,其中H和O我们没有办法处理,所以生活污水处理中,主要处理的是C、N、P。C指有机物,一般以COD和BOD的形式表征,在生活污水处理中有机物的去除是比较简单的,通过活性污泥法培养大量细菌吃掉这些有机物,但是工业废水中由于含有大量难降解有机物,譬如含苯环的,通常较难处理。N和P又被称为营养元素,去除C之后,细菌一般难以大量繁殖,但是藻类等自养生物可以利用二氧化碳合成有机物,这时N和P就成为限制它们生长的重要因素,因为是合成蛋白质和DNA、RNA的必需元素。

当水体中富含有机物(C) 时,细菌大量繁殖,消耗水中氧气,造成水体厌氧环境,形成我们说的腐败,即发黑发臭,同时危害人体健康。当水体富含N、P时,藻类大量繁殖,消耗水中氧气,同时覆盖在水体表面,阻止氧气和阳光进入水体,危害鱼类繁殖,破坏水体生态。重金属的问题在工业污水中比较明显。

2. 污水是怎样处理的

生活污水通过管网进入到污水厂之后,典型的处理过程如下:

一级处理主要是物理处理。格栅很好理解,就是一个过滤设备,有粗有细,污水中的碎片、厕纸、塑料袋等等以及很多乱七八糟的东西如鞋子、视频中提到的狗,基本都在这里被截留。沉砂池的作用是去除污水中比较大的无机颗粒(即砂),防止堵塞和磨损后面的泵和管道等,原理很简单,因为砂石比较重,会比有机物先沉下来,有时候为了防止大颗粒有机物沉下来还会曝气。均化(调节)池是为了调节水质和水量,一天中水量变化比较大,一般来说早上和晚上是用水高峰期,工业废水中有些是酸性的,有些是碱性的,混在一起可以节省化学品的投加量。初沉池主要去处比较容易沉下来的有机物,减轻下游负担。

二级处理最常用的是生物处理,工艺主要是上面提到的活性污泥法及其变法(氧化沟、生物膜法等等)。活性污泥法的原理是培养细菌,吃掉污水中的有机物,然后在二沉池让细菌沉淀下来,上清液流出。所以视频中讲到的“屎”其实已经不是屎,主要是细菌和部分不能被细菌吃掉的有机物(unbiodegradable organics)。后来人们发现光去掉有机物还不行,污水中的营养元素氮、磷排到水体中,会造成富营养化,所以后来发展出了具有脱氮除磷功能的AAO(

如何理解环境工程污水处理 A2O 工艺的内在含义? - 知乎用户的回答

),本质上还是活性污泥法,不过是在一群干体力活的细菌里发展出了一些有特殊手艺的。

上面说的活性污泥法主要用的是好氧菌,需要大量氧气,所以通常叫曝气池,是污水处理的主要耗能单元。活性污泥法的另一个缺点是,好氧菌吃掉的有机物,大概只有40%会通过新陈代谢转化为二氧化碳排出,剩下的用于生长,所以污泥长得很快,除了回流一部分到反应器中继续工作,另一部分叫做剩余污泥需要进行处理(见下文)。后来人们发现厌氧菌(如硫酸盐还原菌)有机物转化为二氧化碳的效率高很多,所以发展出了一些厌氧处理工艺,如我们组的SANI(杀泥)工艺,有兴趣可以百度一下。

三级处理一般在污水回用时才用到,主要是过滤、消毒等等,根据水质要求的不同处理方式差别很大,一般来说如果经过反渗透,出水是可以直接喝的。


3. 污泥处理 (二逼主持人一直叫的“屎”)

活性污泥法会产生大量污泥,污泥浓缩后一般会进行厌氧消化,产甲烷菌将有机物转化为甲烷,视频中那颗很大的蛋应该就是用于消化的,原理跟农村的沼气池、化粪池相同。这一步可以减少很大一部分有机物,接下来进行离心脱水,然后输送以进行进一步处置,即题主关心的“屎”的去向。

首先我国污泥处置率不高,有污泥浓缩的大概80%。接下来会进入到污泥消化的又很少,大概60-65%会直接填埋,而不经过无害化处理。像视频中那样会进行污泥消化并进入到农用的大概是10-15%,挖个坑自然风干然后利用的3-5%,焚烧的2%左右,这部分算是安全处置。另有15%左右是露天堆放和外运,也算是随意处置。


4. 我国污水处理现状

至于处理达标率嘛,不好说

5. 未来发展方向

今年刚好是活性污泥法一百年,我老板主持了一个会议,国内很多大牛参加,大致都提到未来的发展方向是建立新概念“NEW”污水处理厂,即营养盐(Nutrients)回收(主要是磷)、产生能源(Energy,主要是提高污泥消化率,产生甲烷)、污水回用(Water reuse)。

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