污水處理及其再生利用行業(yè)最新技術(shù)應(yīng)用狀況及發(fā)展趨勢(shì)與運(yùn)行力預(yù)測(cè)

第一節(jié) 行業(yè)最新科技應(yīng)用狀況

目前我國(guó)污水處理中應(yīng)用較多的技術(shù)包括氧化溝工藝、SBR法、CASS工藝、接觸氧化法、曝氣生物濾池工藝(BAF)、MBR法和速分生物處理技術(shù)等。上述方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，選取主要方法描述如下：

A、CASS工藝

CASS(Cyclic Activated Sludge System)工藝是近年來國(guó)際公認(rèn)的處理生活污水及廢水的先進(jìn)工藝之一。其基本結(jié)構(gòu)是：在序批式活性污泥法(SBR)的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長(zhǎng)方向設(shè)計(jì)為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動(dòng)撇水裝置。整個(gè)工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng);同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。

B、MBR工藝

膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種將膜分離單元和生物處理單元結(jié)合的新型水處理技術(shù)，在近幾十年來得到迅猛發(fā)展。該工藝應(yīng)用中空纖維膜取代了活性污泥法中的二沉池，進(jìn)行固液分離，有效的達(dá)到了泥水分離的目的。膜的高效截留作用，可以有效截留硝化菌，使其完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，使硝化反應(yīng)得以順利進(jìn)行，有效去除氨氮，避免污泥的流失，同時(shí)可以截留一時(shí)難于降解的大分子有機(jī)物，延長(zhǎng)其在反應(yīng)器的停留時(shí)間，使之得到最大限度的分解。

但是MBR工藝仍存在如下缺點(diǎn)：膜造價(jià)高，膜組件使用壽命短，2~3年即需更換;容易出現(xiàn)膜污染;能耗高，為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成MBR的能耗要比傳統(tǒng)的生物處理工藝高。

C、速分生物處理技術(shù)

速分生物處理技術(shù)是一種新型污水處理技術(shù)。該技術(shù)的原理是利用流體力學(xué)中的“流離”原理，突破傳統(tǒng)的生物處理方法，使處理系統(tǒng)中單一生物環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘧兩锃h(huán)境，使污水在集合體內(nèi)多次重復(fù)發(fā)生厭氧、耗氧反應(yīng)，且處理過程無需沉淀池、反沖洗和污泥處理等系統(tǒng)。速分生物處理技術(shù)的核心是“速分生化球”，作為生物載體，填充在專門設(shè)計(jì)的速分生化池內(nèi)，附著在其上的生物膜是生化處理系統(tǒng)的主體作用物質(zhì)。速分生化球可正常使用30年而無需更換，比傳統(tǒng)的生物填料節(jié)約了大量的更換、維護(hù)費(fèi)用。

第二節(jié) 行業(yè)科技發(fā)展趨勢(shì)

1、具有脫氮除磷功能的污水處理工藝仍是今后發(fā)展的重點(diǎn)

《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)對(duì)出水氮磷有明確的要求，因此已建城鎮(zhèn)污水處理廠需要改建，增加設(shè)施去除污水中的氮、磷污染物，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，新建污水處理廠則須按照標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002來進(jìn)行建設(shè)。目前，對(duì)污水生物脫氮除磷的機(jī)理、影響因素及工藝等的研究已是一個(gè)熱點(diǎn)，并已提出一些新工藝及改革工藝。

如MSBR、倒置A2/O、UCT等，并且積極引進(jìn)國(guó)外新工藝。

如OCO、OOC、AOR、AOE等。對(duì)于脫氮除磷工藝，今后的發(fā)展要求不僅僅局限于較高的氮磷去除率，而且也要求處理效果穩(wěn)定、可靠、工藝控制調(diào)節(jié)靈活、投資運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省。目前，生物除磷脫氮工藝正是向著這一簡(jiǎn)潔、高效、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。

2、高效率、低投入、低運(yùn)行成本、成熟可靠的污水處理工藝是今后污水處理廠的首選工藝

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)落后，而面對(duì)我國(guó)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，國(guó)家正加大力度來進(jìn)行污水的治理，而解決城市污水污染的根本措施是建設(shè)以生物處理為主體工藝的二級(jí)城市污水處理廠，但是，建設(shè)大批二級(jí)城市污水處理廠需要大量的投資和高額運(yùn)行費(fèi)，這對(duì)我國(guó)來說是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。而目前我國(guó)的污水處理廠建設(shè)工作，則因?yàn)橘Y金的缺乏很難開展，部分已建成的污水處理廠由于運(yùn)行費(fèi)用高昂或者缺乏專業(yè)的運(yùn)行管理人員等原因而一直不能正常運(yùn)行，因此對(duì)高效率、低投入、低運(yùn)行成本、成熟可靠的污水處理工藝的研究是今后的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。

3、對(duì)適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠工藝的研究

發(fā)展小城鎮(zhèn)是我國(guó)城市化過程的必由之路，是具有中國(guó)特色的城市化道路的戰(zhàn)略性選擇。1978~2000年我國(guó)建制鎮(zhèn)由2178個(gè)增至20312個(gè)，目前各種規(guī)模和性質(zhì)的小城鎮(zhèn)已近48000個(gè)。如果只注重大中城市的污水處理工程的建設(shè)，而忽視如此數(shù)量多的小城鎮(zhèn)的污水治理，則我國(guó)的污水治理也不能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。而對(duì)于小城鎮(zhèn)的污水處理又面對(duì)著一系列的問題：小城鎮(zhèn)污水的特點(diǎn)不同于大城市;小城鎮(zhèn)資金短缺;運(yùn)行管理人員缺乏等。因此，小城鎮(zhèn)的污水處理工藝應(yīng)該是基建投資低、運(yùn)行成本低、運(yùn)行管理相對(duì)容易、運(yùn)行可靠性高的工藝。目前對(duì)適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠工藝的研究方向是：從現(xiàn)有工藝中比選出適合小城鎮(zhèn)污水處理廠的工藝，同時(shí)開發(fā)出適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠的新工藝。

4、對(duì)產(chǎn)泥量少、且污泥達(dá)到穩(wěn)定的污水處理工藝的研究

目前，污水處理廠所產(chǎn)生的污泥的處理也是我國(guó)污水處理事業(yè)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，2003年中國(guó)城市污水廠的總污水處理量約為95.9562×108/a，城市平均污水含固率為0.02%，則濕污泥產(chǎn)量為965.562×104t/a，并且污泥的成份很復(fù)雜，含有多種有害有毒成分，如此產(chǎn)量大而且含有大量有毒有害物質(zhì)的污泥如果不進(jìn)行有效處理而排放到環(huán)境中去，則會(huì)給環(huán)境帶來很大的破壞。目前我國(guó)污泥處理處置的現(xiàn)狀不容樂觀：據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成運(yùn)行的城市污水處理廠，污泥經(jīng)過濃縮、消化穩(wěn)定和干化脫水處理的污水廠僅占25.68%，不具有污泥穩(wěn)定處理的污水廠占55.70%，不具有污泥干化脫水處理的污水廠約占48.65%。這說明我國(guó)70%以上的污水廠中不具有完整的污泥處理工藝而對(duì)此問題進(jìn)行解決的一個(gè)有效辦法是：污水處理廠采用產(chǎn)泥量少、且污泥達(dá)到穩(wěn)定的污水處理工藝控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，這樣就可以在源頭上減少污泥的產(chǎn)生量，并且可以得到已經(jīng)穩(wěn)定的剩余污泥，從而減輕了后續(xù)污泥處理的負(fù)擔(dān)。目前，我國(guó)已有部分工藝可做到這一點(diǎn)，如生物接觸氧化法工藝、BIOLAK工藝、水解-好氧工藝等，但是對(duì)產(chǎn)泥量少、且污泥達(dá)到穩(wěn)定的污水處理工藝的系統(tǒng)研究還沒有開始。

第三節(jié) 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

一、市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

目前，中國(guó)水務(wù)市場(chǎng)，雖然資本推動(dòng)和行政因素特征仍然比較顯著，但是市場(chǎng)化的改革方向不可逆轉(zhuǎn)。隨著中國(guó)公用事業(yè)體制改革的深入，水務(wù)行業(yè)的市場(chǎng)化程度將不斷提高，進(jìn)而為行業(yè)整合與跨區(qū)域發(fā)展提供了動(dòng)力，把握機(jī)會(huì)的優(yōu)勢(shì)企業(yè)將進(jìn)一步鞏固其行業(yè)地位。水價(jià)改革帶來的價(jià)格上漲的動(dòng)力將進(jìn)一步助推水務(wù)企業(yè)成長(zhǎng)，同時(shí)也將引致更多行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

中國(guó)的水務(wù)行業(yè)還處于成長(zhǎng)期，市場(chǎng)集中度偏低，缺少行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，地域壟斷特征明顯。依據(jù)行業(yè)吸引力和技術(shù)關(guān)聯(lián)度向產(chǎn)業(yè)鏈縱向延伸，以及水務(wù)一體化成為主要發(fā)展方向。運(yùn)營(yíng)管理能力、資本運(yùn)作能力、市場(chǎng)開拓能力、技術(shù)應(yīng)用與開發(fā)能力和風(fēng)險(xiǎn)控制能力已經(jīng)成為水務(wù)行業(yè)企業(yè)的關(guān)鍵成功要素。尋求市場(chǎng)份額與投資收益的平衡是現(xiàn)階段中國(guó)水務(wù)企業(yè)成長(zhǎng)過程中關(guān)注的焦點(diǎn)。

根據(jù)我國(guó)污水排放的預(yù)測(cè)，以及我國(guó)環(huán)境治理的計(jì)劃和2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃，我國(guó)污水處理率2010年達(dá)到45%。2010年我國(guó)污水排放量將達(dá)到763億立方米，處理45%為343.8億立方米即每日9407萬立方米，扣除2000年已經(jīng)達(dá)到的日處理能力即2685萬立方米，尚需建設(shè)日處理能力6722萬立方米的污水處理廠，約需人民幣1344億元。

二、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)

1、資金成為拉動(dòng)污水處理發(fā)展的核心動(dòng)力和產(chǎn)業(yè)紐帶

在國(guó)際化、市場(chǎng)化的背景下，水源污染嚴(yán)重、處理設(shè)備落后的行業(yè)背景下，污水處理行業(yè)呈現(xiàn)巨大的資金需求。工業(yè)污水處理發(fā)展由原先計(jì)劃體制下的技術(shù)拉動(dòng)轉(zhuǎn)型為投資拉動(dòng)，投資不僅是開拓污水處理市場(chǎng)的決定性砝碼，也是串起技術(shù)、工程、產(chǎn)品、運(yùn)營(yíng)產(chǎn)業(yè)鏈的有效手段。污水處理在巨大需求背景下的投資拉動(dòng)特征，使來自國(guó)際、民營(yíng)、其他社會(huì)資本得以迅速進(jìn)入工業(yè)污水處理行業(yè)并成為主角。國(guó)家對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域資本進(jìn)入的放寬，市場(chǎng)金融工具的豐富，以及傳統(tǒng)企業(yè)的產(chǎn)權(quán)多元化的全面實(shí)施，將進(jìn)一步加強(qiáng)資本在工業(yè)污水處理行業(yè)中的權(quán)重。

2、以獲得市場(chǎng)為動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)略聯(lián)盟是行業(yè)市場(chǎng)化程度的重要標(biāo)志

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)是契約，而戰(zhàn)略聯(lián)盟就是企業(yè)間的穩(wěn)定契約形式，穩(wěn)定的契約形式可以有效化解中間交易成本。世界500強(qiáng)企業(yè)中，平均每個(gè)企業(yè)參加60個(gè)不同性質(zhì)的戰(zhàn)略聯(lián)盟。中國(guó)水業(yè)正處于市場(chǎng)化發(fā)展的前期，從行業(yè)上看是污水處理政策體系的模糊和不完善，從產(chǎn)業(yè)上看是企業(yè)的分散和松散。同時(shí)，水業(yè)綜合性極強(qiáng)，關(guān)聯(lián)度大，以規(guī)?；癁榛A(chǔ)的，以投資企業(yè)為龍頭的集投資、設(shè)計(jì)、工程、運(yùn)營(yíng)、設(shè)備供應(yīng)的縱向產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略聯(lián)合體，將成為企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)、抵御風(fēng)險(xiǎn)、降低成本的主要手段。

三、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1、膜材料與膜應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展

國(guó)家實(shí)行的膜材料與膜技術(shù)應(yīng)用國(guó)債項(xiàng)目帶動(dòng)了我國(guó)水污染治理膜技術(shù)與膜材料的研發(fā)應(yīng)用。近年來，我國(guó)在膜材料的研究開發(fā)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，基本打破了過去發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)實(shí)行膜材料制造技術(shù)的封鎖狀態(tài)，我國(guó)水污染治理技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)依靠自己的力量，開發(fā)了具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的膜材料和膜組件。

2、工業(yè)廢水治理技術(shù)的發(fā)展

全國(guó)各地針對(duì)部分工業(yè)企業(yè)沒有實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)的情況，開展了剩余污染源和不合格污染治理設(shè)施的達(dá)標(biāo)治理工作。在這一形勢(shì)下，促使水污染治理技術(shù)研發(fā)與服務(wù)業(yè)有了較大發(fā)展。未來的技術(shù)發(fā)展方向?qū)⑹轻槍?duì)造紙、化工、醫(yī)藥、釀造和皮革等重點(diǎn)行業(yè)。

在面對(duì)環(huán)保大變革大發(fā)展的情況下，對(duì)于技術(shù)的整合創(chuàng)新將會(huì)是重頭戲，以下是具有實(shí)用型高新技術(shù)的發(fā)展路程，送給環(huán)保人們，希望在高壓之下能有時(shí)間品味一下這篇經(jīng)典。

一、我國(guó)面臨的主要水環(huán)境問題

1、污水處理率與投資預(yù)測(cè)

資源性短缺和水環(huán)境污染造成的水資源危機(jī)已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素，目前，全國(guó)600 多個(gè)城市大約有 2/3 的城市缺水。在某些地區(qū)，甚至對(duì)人民基本生存條件造成極大威脅。而我國(guó)水環(huán)境問題具有復(fù)雜性，北方地區(qū)面臨的水環(huán)境問題不同與南方地區(qū)的問題，主要是水資源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季節(jié)性河流的達(dá)標(biāo)(特別是功能區(qū)達(dá)標(biāo))等問題。在南方地區(qū)則水污染和水體富營(yíng)養(yǎng)化，成為突出的環(huán)境問題。

我國(guó)2000年廢水排放量約480億m3/年。自90年代以來，我國(guó)的國(guó)民生產(chǎn)總值連續(xù)以8%～11%的高速率的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)新世紀(jì)的頭20年內(nèi)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將保持在 6%～9%的高、中速率穩(wěn)定發(fā)展?？紤]上述因素污水量增加量按 5%的速率考慮。到 2010 年增加污水量 300億 m3。

我國(guó)中小城鎮(zhèn)建設(shè)得到了很大發(fā)展。2010年，全國(guó)設(shè)市城市達(dá)到1200個(gè)左右，建制鎮(zhèn)達(dá)到 2.5～3 萬個(gè)，到2020年，全國(guó)村鎮(zhèn)自來水普及率達(dá)到65%，小城鎮(zhèn)人均日用水量180升、村莊110升(依此計(jì)算新增城鎮(zhèn)年廢水量可能達(dá)到 270 億噸)。

綜上所述，考慮現(xiàn)狀污水量、污水增量和建制鎮(zhèn)污水量，到2010年城市污水排放總量為1050億m3。根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“九五”計(jì)劃201年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》的要求，到2010年城市污水處理率要達(dá)到50%，則需增加500億m3/a(1.4億m3/d天)的處理規(guī)模。如果按靜態(tài)投資(考慮配套管網(wǎng))處理每立方米污水投資2000~3000元的低限值計(jì)算，則需投資3000～4000 億元。