城市生活污水净化回用可行模式的构建策略

　1 城市生活污水概况
　　1.1 城市生活污水的排放情况
　　我国水体污染主要来自两方面，一是超标排放工业废水，二是城市化不断发展过程中产生的大量生活污水未经处理直接进入水体造成水体污染。以往人们对工业废水污染关注较多，所以工业废水经过治理近年来有所减少，但城市生活污水却逐年递增，1999年生活污水排放量占到全国污水排放总量的52.9%，首次超过工业污水排放量，成为环境污染的主要污染源。表1为1999年～2010年12年的全国废水排放情况年际对比。
　　由表1可以看出，近年来城市生活污水排放量以年均5.8%的速度递增，生活污水COD排放量和氨氮排放量都在逐年递增，城市生活污水大多未经处理直接进入江河湖海，造成越来越严重的环境污染问题。
　　1.2 城市生活污水的特点
　　城市生活污水与工业废水成分组成不同，主要是日常生活中含氮、磷、硫高的各种洗涤污水，其中的有机成分主要有糖类、纤维，淀粉、蛋白质、脂肪和尿素等，厌氧菌作用于这些物质易产生恶臭物质，一旦排放到其他水体，易导致受纳水体富营养化，水质变劣，影响水体功能；同时生活污水中含有多种病原菌和微生物，易传播病菌，影响人体健康[1]。
　　当前，我国城市住宅建设趋向集中，形成了一系列房屋紧凑、人口密集的生活小区。一般小区内排出的污水量可达3000～5000 m3/d， BOD达800 kg/d [2]。而且不少城市生活区、商业区、办公区混杂，餐饮洗浴业遍布，住宅楼、酒店宾馆等生活污水预处理以小片为单位，没有统筹规划。因此，我国城市生活污水具有源多、面广、量大，杂、散、乱的特点，城市生活污水防治困难，污染严重。
　　同时，很多城市排水系统设施落后，管网不足，仅有44.5% 排水系统实行雨、污分流制[3]，大量生活污水不能够汇入污水处理厂，而直接进入河道；生活小区没有建设统一的粪便处理设施，仅简单经化粪池初步处理后直接排入沟渠，进入江河湖泊，使水质不断恶化，水体自净功能丧失。从以上分析可以看出，城市生活污水已经成为我国水污染的第一大户，其防治直接关系到我国水污染治理成效和水资源的可持续利用。
　　1.3 城市生活污水的防治
　　对于城市生活污水防治，一方面要继续加强城市污水处理，另外要大力推进城市生活污水的资源化，积极开展污水深度处理，提高污水回用率与资源化水平。
　　我国城市污水的防治越来越引起重视，“十一五”期间，我国城镇污水处理设施建设和运营工作取得了积极进展，截至2010年年底，全国已建成城镇污水处理厂2832座，处理能力1.25亿立方米/日， 90%以上的设市城市和60%以上的县城建成投运了污水处理厂，16个省（直辖市、自治区）实现了县县建有污水处理厂，全国城市污水处理率达到77.4%，污水处理能力超额完成“十一五”规划确定的1.05亿立方米/日的目标。
　　但是全国城市生活污水处理回用率都偏低， 2010年，城市污水处理回用率仅达到8.5%，国家确定的近期目标到2015年要达到10%，远低于发达国家水平。
　　2 集中式污水处理模式存在的问题
　　现在城市污水处理大多是把工业废污水与生活污水混合后收集起来，通过大规模的管网，输送到遥远郊外的污水处理厂处理，即排水管网终端集中处理的模式。这种处理模式优势在于不但能处理工业废水、还处理生活污水与城市径流污水，而且处理能力高、容量大。但是需要的建设投入大，输水距离长，运营费用高，能耗大，而且面临技术和配套管网投资的困难。
　长期以来我国关注企业排污点源治理，对生活污水集中处理重视不够，所以城市污水处理在设施建设、运营机制和管理等方面存在不少问题，例如污水处理成本高，配套的管网建设滞后，在建工程资金不到位，缺少适当的投融资机制。根据已建、在建污水处理厂实际情况，处理1吨污水需1000～1500元，运行费在0.8～1.0元之间。因此，据保守估计，建成一座日处理10万吨的城市污水厂，一次性投资费就需要1.0～1.5亿元，年运行费用需3000～5000万元；据此测算，要达到近期规划目标污水处理厂建设费就需要投入1000～1500亿元左右，如果再加上市政管网建设，投资将会超过4000亿元[4]。如此庞大的投资建设、运行费用，将耗费大量的资金。
　　此外，污水处理费收缴制度与污水处理设施有偿使用制度不健全；有些地方虽然建起了污水处理厂，但是集中处理设施不能满负荷运行，部分闲置，影响运营效果；某些开展污水深度处理回用的污水处理长把从很远的市区输送来污水处理后再送回市区回用，造成了不合理的重复投资和运行能量的损耗。因此，应该从降低污水处理建设投资及运行成本的角度，寻求一种更好的城市污水处理模式。
　　3 城市生活污水处理的可行模式
　　3.1 城市生活污水的原位净化再用模式
　　针对集中式污水处理的弊端，我们应当转变观念从终端治理走向起始控制，从集中走向分散，从政府出资主导到企业、小区一起参与建设，实行城市生活污水的原位净化再用模式。
　　原位净化再用，即在生活污水排放的原地进行污水的净化再生处理并回用。原位净化再用处理以分散处理为主，以有相对独立管辖范围和责任主体的城市功能区为单位，如居民小区、企事业单位、学校、酒店宾馆、旅游区等，在单位内部进行污水净化再生处理，并在原地和附近进行重复再利用。
　　污水原位净化再用处理是以回用为目的，所以其出水水质上远好于以排放目的的污水集中处理模式。再生水可回用于小区绿化，从而通过渗滤和蒸腾过程进入大气和地下；多余水量可储存起来备用或直接排入城市河道，不用再收集输送到郊外的污水厂集中处理，从而减轻了污水集中处理的负担并节省了污水收集管网的建设费用。通过研究[5]，城市生活污水在小区进行原位净化再用是完全可行的，甚至可以省去主干道上的污水收集管，而只保留雨水管道，从而实现小区污水 “零排放”[6]。
　　生活污水经原位净化再用处理后可以直接回用于小区的景观用水、绿化、洗车等用水大户，克服了以往城市建设“先污染后治理”的弊病，做到了城市开发一片，同时净化一片。同时，它具有投资少、融资容易、占地少、运行费用低、能耗低、见效快等优点。它既减少了生活小区的污水排放量，减轻了供排水系统压力和集中处理的负担，又可以用低于自来水水 费的价格为小区提供水源，降低水费支出，缓解用水供需矛盾，改善水环境，其经济效益、社会效益和环境效益是不言而喻的。
　　城市生活污水的原位净化再用模式改变了原有的给排水方式，做到了生活小区污水的自净和自用的良性循环，能全方位节约用水，提高水的重复利用率，是对居民小区用水及排水进行根本性的变革，如图1所示。
　　图1 小区生活污水净化再用示意图
　　3.2 集中与分散相结合，提高污水再生利用方式的灵活性
　　因我国现阶段注重建设大型污水处理厂，而缺乏城市对生活污水的分散处理及净化再用方面经验与管理。所以在城市生活污水的防治中，必须从实际情况出发，按照集中与分散结合的原则，尽量提高城市生活污水的资源化利用水平，多目标多层次开发利用城市污水资源，最大限度的提高经济与社会效益，使城市用水做到良性循环，实现人水和谐，如图2所示。这对于改善城市环境质量与居民生存环境，促进社会的可持续发展具有十分重要的意义。
　　图2 城市用水良性循环示意图
　　⑴ 集中型污水处理厂的周边地区宜采用集中型的污水再生利用的方式；同时应加强污水处理厂的深度处理，对于大面积的生态景观用水和某些工业用水，可优先考虑集中式污水处理厂深度处理的再生水。对于城市污水处理管网尚未覆盖或距离集中型污水处理厂较远的区域，宜采用分散式污水净化再生利用的方式。对新规划的居民小区，可以采用就地污水处理和再生利用系统。
　　⑵ 对于符合强制使用再生水的部门或小区，污水再生利用管理部门可以只规定其再生水使用量，而至于是兴建分散型污水再生利用设施还是使用集中型污水再生利用企业的再生水，则应当由使用者根据再生水的成本和技术可行性自行决定。
　　⑶ 鼓励建筑集中区或生活小区联合兴建污水净化再生利用设施，以解决水量不足和规模经济的问题。除此之外，也应当尝试介于集中型回用和分散型回用相结合的模式，即由集中型污水再生利用企业提供一定水质标准的再生水，而末端用户则根据不同的水质需求自行进行处理，这种污水再生利用方式具有很好的灵活性。
　　4 结语
　　在水的社会循环中，污水的再生与回用是关键的环节。将大部分的废水经过再生处理后回用，一方面可以缓解水资源短缺的局面，高效地利用有限的淡水资源，同时又减少了排放至自然水体的污染物总量，具有多方面的功效。以小区为单元的城市生活污水的原位净化再用处理方式由集中走向分散，使水体的管理系统由开放系统转化为闭合系统，而集中与分散相结合的方式，可提高污水再生利用的灵活性。总之，这使得水污染控制转为水环境可持续发展，是解决城市缺水及城市水环境问题的一种有效方法。
　　参考文献
　　[1] 陈运进，孙连鹏. 紫外光消毒在城市生活污水处理中的应用[J]. 中山大学学报论丛，2004，24（3）：292～296.
　　[2] 陈慧. 小区生活污水及垃圾综合治理技术的探讨[J]. 当代建设，1997，4 ：31.
　　[3]王杉. 对小城市污水处理工程设计的思考[J]. 给水排水，2001，27，（9）：12～14.
　　[4] 周彤. 污水回用是解决城市缺水的有效途径[J] . 给水排水，2001，27（11）：1～5.
　　[5]杨文海，路志强，刘涛，城市污水回用的可行性分析 [J]. 水资源与水工程学报，2008，19，（1）：92～95.
　　[6]靳志军. 城市生活污水原位再生利用[J]. 中国资源综合利用，2002，9：20～23.
　　[7] 郭永龙，武强，王焰新等.分散式生活污水污染源的治理技术与方法述评[J]. 环境科学与技术，2004，27（1）：100～103.
　　[8]孙永利，郑兴灿，廖飞凤，等.小区污水再生利用研究[EB/OL]. http：// www. waterinfo. net. cn/2004，01，13.
　　[9] 杨文海，城市生活污水净化再用理论技术研究[D]. 河北农业大学，2005.
　　　作者简介：杨文海（1979-），男，河北井陉县人，讲师，硕士，主要从事水力学及水环境方面的研究.