污水處理廠周遍環(huán)境的污染及治理
隨著全國(guó)中小發(fā)展步伐的加快，大批的市政污水處理設(shè)施將陸續(xù)興建,，突出環(huán)保理念,，充分吸收和應(yīng)用先進(jìn)的，應(yīng)成為規(guī)劃與建設(shè)中的突出目標(biāo),。
1 污水處理廠發(fā)展動(dòng)態(tài)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù),、穩(wěn)定的發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)的水務(wù)市場(chǎng)正以7%~8%的年平均速度快速增長(zhǎng),。但同時(shí),，城鎮(zhèn)污水處理問題也日益凸顯。據(jù)《2002年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》報(bào)道,，2002年全國(guó)城鎮(zhèn)污,、排放總量約為439.5×108 m3，其中，污水占總排放量的52.9%,。為解決這一問題,，我國(guó)己先后建設(shè)452座污水處理廠，其中出水為二,、三級(jí)水平的污水處理廠有307座,。即便如此，污水的處理率也僅達(dá)到36.5%,。
“十五”期間,，預(yù)計(jì)將增加污水處理量2 600×104 m3/d。根據(jù)建設(shè)部,、國(guó)家總局,、科技部發(fā)布的《城市污水處理及防治技術(shù)政策》規(guī)定，2005年城市污水處理率應(yīng)達(dá)到45%,，50萬(wàn)人以上的城市達(dá)到60%;到2010年,，所有城市的污水處理率不得低于60%，直轄市,、省會(huì)城市以及重點(diǎn)風(fēng)景旅游城市不得低于70%,。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需新增污水處理能力：(5 000～6 000)×104 m3/d,，所需建設(shè)投資約2 000～3 000億元(不包括運(yùn)行費(fèi)用),。如果對(duì)全國(guó)縣級(jí)以上城市的市政污水進(jìn)行處理，全國(guó)將有超過1 000座的城市污水處理廠待建,。
2 污水處理廠對(duì)周遍環(huán)境的污染
毫無(wú)疑問,，污水處理廠在改善城市環(huán)境、節(jié)約水資源,、提高居民質(zhì)量方面發(fā)揮了巨大的作用,，成為市政和環(huán)保工作的重要組成部分。但由于其自身的特殊性,，絕大多數(shù)污水處理廠在改善城市環(huán)境的同時(shí),，又成為新的污染源，對(duì)周遍環(huán)境造成不同程度的污染,。主要表現(xiàn)為惡臭,、、污泥和出水不能達(dá)到國(guó)家GB 8978-1996二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)方面,。
2.1 惡臭
污水處理廠產(chǎn)生惡臭的污染源主要在進(jìn)水部分和污泥處理部分,，即格柵間、貯泥池,、污泥濃縮池,、脫水機(jī)房以及曝氣池等,。惡臭的主要成分是氨氣、硫化氫,、甲硫醇,、VFAs、VOCs,、細(xì)菌和大腸菌,。污水及污泥中的惡臭物質(zhì)向大氣擴(kuò)散受到諸多因素的影響，如水溫,、水質(zhì),、處理工藝,、污泥齡,、周遍建筑物的密度及氣象條件等。表1列出了《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554—93)中對(duì)惡臭污染物做出的廠界標(biāo)準(zhǔn)值,。表2是對(duì)天津市紀(jì)莊子污水處理廠惡臭污染的檢測(cè)結(jié)果,。
表1 惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值
項(xiàng)目 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) A類 B類
臭氣濃度 10 20 30
注：①表中臭氣濃度為無(wú)量綱的指標(biāo)。②新建污水廠應(yīng)滿足一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求,，改擴(kuò)建污水廠應(yīng)滿足二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A類要求,，現(xiàn)有污水廠應(yīng)滿足二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)B類要求。
表2 天津市紀(jì)莊子污水處理廠惡臭污染物監(jiān)測(cè)結(jié)果
源點(diǎn) 硫化氫(mg/m3) 氨(mg/m3) 甲硫醇(mg/m3) 臭氣濃度
普通曝氣池 0.222 0.479 0.084 570
儲(chǔ)泥池 30.95 0.312 0.347 6500
脫水機(jī)房 52.72 0.475 0.495 20000
由表1,、2可見,，以天津市紀(jì)莊子污水處理廠為例，曝氣池,、儲(chǔ)泥池和脫水機(jī)房周遍的臭氣濃度比《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)值高19～667倍(雖然廠界處的臭氣濃度比構(gòu)筑物周遍的臭氣濃度低,，但仍遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)值)。這不僅影響了周遍居民的生活,，而且對(duì)污水處理廠工作人員的身體危害較大,。
2.2
污水處理廠的主要是在污水處理過程中、管道和水流所產(chǎn)生的,。噪聲對(duì)人體的危害是多方面的,，尤其是對(duì)聽覺器官的損傷，長(zhǎng)期在強(qiáng)噪聲環(huán)境下工作可能導(dǎo)致噪聲性耳聾,。此外,，噪聲對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)、植物神經(jīng)及心血管系統(tǒng)方面的損害也非常嚴(yán)重,。一些已建成的污水處理廠由于缺乏足夠的噪聲隔離設(shè)施或是生產(chǎn)設(shè)備老化,，導(dǎo)致不同程度的噪聲超標(biāo)。
以隔音設(shè)施改造前的濟(jì)南市污水處理廠為例,。該廠采用射流曝氣活性污泥法的處理工藝,，風(fēng)機(jī)房預(yù)留9臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)的位置,，一期工程先安裝2臺(tái)(風(fēng)壓：73 kPa，風(fēng)量：112 m3/min,，轉(zhuǎn)速：960 r/min,，配套電機(jī)功率183 kW)。在對(duì)隔音設(shè)施改造前,，廠區(qū)噪聲嚴(yán)重超標(biāo),，風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)噪聲平均值達(dá)118.8 dB，曝氣池靠近送風(fēng)道處的噪聲達(dá)111.6 dB,，風(fēng)機(jī)房相鄰西廠界的噪聲達(dá)75.5 dB,，超過所在區(qū)域廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值(夜間)30.5 dB。[2]這種因機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的持續(xù)性噪聲,，對(duì)廠區(qū)工作人員和周遍居民的危害很大,。
2.3 污泥
自1887年英國(guó)倫敦建成世界上第一個(gè)污水處理廠以來(lái)，全球性的污水處理業(yè)就迅猛發(fā)展,，與此同時(shí)也產(chǎn)生了新的—污泥,。在污水處理過程中，產(chǎn)生的污泥約為污水處理量的1%～2%,。目前我國(guó)的污泥產(chǎn)量約為113.6×106 t/年,。污水處理廠污泥的來(lái)源主要有：格柵間截流的懸浮物、生物處理工藝產(chǎn)生的污泥,、投加化學(xué)藥劑產(chǎn)生的化學(xué)污泥,、深度處理時(shí)過濾等工藝所產(chǎn)生的污泥以及沉砂池、初沉池和二沉池的沉后污泥,。污泥中有大量的病原菌,、寄生蟲(卵)、有機(jī)污染物和重金屬等有害成份,，易腐爛并產(chǎn)生惡臭,。目前我國(guó)處理污泥的主要方法是運(yùn)到郊外露天堆放或簡(jiǎn)單的填埋，僅對(duì)少量污泥進(jìn)行焚燒,、堆肥或生物處理,。
2.4 出水不達(dá)標(biāo)
目前，污水處理廠出水能夠達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的僅為50%,，另一半污水則未經(jīng)有效的處理便排入水體,。究其原因，主要是①某些污水處理廠年久失修,，處理構(gòu)筑物無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的處理效果;②流程中某個(gè)構(gòu)筑物發(fā)生故障,，必須使用超越管暫時(shí)將污水直接排入水體;③原水與設(shè)計(jì)時(shí)的水質(zhì)有明顯偏差，可生化性差,。
污水處理廠對(duì)周遍環(huán)境的污染,，不僅影響了居民的正常生活,，而且在一定程度上制約了周遍地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)商業(yè),、房地產(chǎn)業(yè),、服務(wù)業(yè)的影響尤其明顯。
3 對(duì)策研究及典型方案介紹
污水處理的現(xiàn)代化是和城市的現(xiàn)代化同步進(jìn)行的,。我們過去建設(shè)污水處理廠時(shí),，通常是著重技術(shù)標(biāo)、商務(wù)標(biāo),，追求低投入,，高收益。而現(xiàn)代城市的可持續(xù)發(fā)展不僅要求技術(shù)標(biāo),、經(jīng)濟(jì)標(biāo),，還要充分地考慮社會(huì)(指)標(biāo)，即對(duì)社會(huì)及環(huán)境的影響,。污水處理廠不是只運(yùn)行一兩年,，而是要運(yùn)行三,、五十年,，甚至更長(zhǎng)。我們不能只看眼前的投資額和經(jīng)濟(jì)效益,，要放眼未來(lái),。二十年前，不顧一切大規(guī)?？撤淠境蔀橹赂坏慕輳?，今天亂砍亂伐帶來(lái)的嚴(yán)重后果有目共睹。我們不能讓污水處理廠的建設(shè)重蹈覆轍,。另外,，污水處理廠也不是一個(gè)孤立的市政環(huán)保設(shè)施，它從建設(shè)之日起,，就已經(jīng)成為城市有機(jī)體的重要一環(huán),。
基于我國(guó)污水處理廠的發(fā)展現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外已付諸實(shí)踐的成功經(jīng)驗(yàn)，可以通過以下幾個(gè)途徑建設(shè)污水處理廠,，或是對(duì)已有的污水處理廠進(jìn)行改造,。
3.1 對(duì)惡臭和噪聲的解決方案
3.1.1 方案一：建設(shè)花園式廠區(qū)
為減少惡臭和噪聲對(duì)周遍環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定污水處理廠與居民生活區(qū)的最小距離為300 m,。但隨著城市的快速發(fā)展,，城市的外延不斷擴(kuò)大，很多建在郊區(qū)的污水處理廠也逐漸被納入市區(qū)的范圍,。
對(duì)于已建的污水處理廠,，可以采用改進(jìn)隔聲罩設(shè)計(jì),、加消聲器、控制管道噪聲,、提高房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲能力等措施減小噪聲污染,。防止惡臭污染的措施主要有①給池體加蓋;②在敞口的和曝氣池周遍設(shè)多處抽氣及活性炭吸附設(shè)備;③延長(zhǎng)曝氣池中的污泥齡以減少惡臭污染物。另外,，污水處理廠與其他建筑之間,，應(yīng)設(shè)置綠化隔離帶，這既可以隔離噪聲,、吸收惡臭,、凈化空氣，又可以美化廠容,。
植物可以吸收空氣中的污染物,，例如，地衣,、臭椿,、山楂、夾竹桃,、丁香等吸收二氧化硫的能力較強(qiáng);垂柳,、拐棗、油茶有較強(qiáng)的吸收氟化物的能力;女貞,、美人蕉,、大葉黃等可吸收一定量的氯。水生植物中的水葫蘆,、浮萍,、金魚藻、黑藻等既能吸收水中的酚和氰化物,，也可吸收汞,、鉛、鎘,、砷等重金屬污染物,。另外，植物葉片皺糙的表面和分泌的油脂可吸附粉塵,。污染物被植物吸收后,，有的被分解為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有的形成絡(luò)合物,，從而降低了污染物的毒性,。例如，當(dāng)酚這種有害物質(zhì)進(jìn)入植物體后,，其中的大部分參加糖代謝,，與糖結(jié)合成酚糖苷,，貯存于植物的細(xì)胞體內(nèi)(對(duì)植物無(wú)害);另一部分形成游離酚，而后被多酚氧化酶和過氧化物酶氧化分解,，變成二氧化碳,、水和其他無(wú)毒的化合物，解除其毒性,。一般情況下,，酚被植物吸收5～7 d后即被分解。
污水處理廠的出水可以作為景觀用水,。在污水處理廠旁建造一個(gè)人工湖,，其出水直接排進(jìn)湖內(nèi)，該湖既可供游玩,，又可作為最終凈化塘,，截留出水中的殘余固體并使出水穩(wěn)定化，這實(shí)際上起到了深度處理(三級(jí)處理)的功能,。污水在湖內(nèi)的最佳停留時(shí)間為1～2 d,，這樣可限制藻類的生長(zhǎng)。另外,，湖內(nèi)污泥的累積率很低,，只需每年清理一次，降低了運(yùn)行成本,。
美國(guó)洛杉磯亥佰龍污水處理廠在易產(chǎn)生惡臭的各構(gòu)筑物周遍(如格柵間,、沉砂池,、中間泵站,、反應(yīng)器、泥餅倉(cāng)庫(kù)等)架設(shè)了24個(gè)塔式(以次氯酸鈉或氫氧化鈉為填料)和17個(gè)活性炭塔(以天然活性炭為填料),，以達(dá)到凈化空氣,，改善廠區(qū)空氣質(zhì)量的目的。
石家莊市橋西污水處理廠是我國(guó)花園式污水處理廠的典型,。該廠處理規(guī)模：16×104 m3/d,，總投資額：1.53億元，廠區(qū)占地面積：14 hm2,，綠化覆蓋率為48%,。廠區(qū)綠化以大面積的草坪為基調(diào)，配以高大的樹木和低矮的綠籬灌木,，以及典雅別致的假山,、亭榭、長(zhǎng)廊,、藤架,、彩燈和噴泉,。此外還有柿子園、葡萄園,、碧桃園,、月季園，實(shí)現(xiàn)了三季有花,，秋季有果,。綠化布局錯(cuò)落有致，獨(dú)具特色,。
3.1.2 方案二：建設(shè)全封閉的污水處理廠
目前對(duì)惡臭的主要處理方法有焚燒法,、催化氧化法、化學(xué)吸附法,、酸堿洗滌法,、活性炭吸附法、土壤脫臭法,、生物脫臭法等,。而能否有效地收集臭氣是解決惡臭污染問題的關(guān)鍵。建設(shè)全封閉污水處理廠,，通過集氣裝置將其中的臭氣收集,，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砑纯捎行У胤乐箰撼粑廴尽６鴮⑻幚順?gòu)筑物集中建在一個(gè)封閉的區(qū)域內(nèi),，再增加相應(yīng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和隔聲設(shè)施,，則可有效地隔離噪聲。
全封閉污水處理廠有兩種類型,，一種是將污水處理廠建在“室內(nèi)”,，其頂部可以修建花園、游樂場(chǎng)等設(shè)施;另一種是地下污水處理廠,。
3.1.2.1 “室內(nèi)”污水處理廠
美國(guó)紐約的北河污水處理廠就很具有代表性,。該廠位于寸土萬(wàn)金的紐約曼哈頓島上，為節(jié)約空間,，廠區(qū)建在一座大橋下面的灘涂上,，并沿河岸向河床適度拓展。污水處理廠頂部建造了一座公園,，公園內(nèi)不僅綠樹成蔭,，還有足球場(chǎng)、游泳池,、滑冰場(chǎng),、競(jìng)技中心、場(chǎng)和餐館等設(shè)施。該污水處理廠的主車間采用密封的方法,，并向污水中充氧,，最大程度地防止了惡臭擴(kuò)散。
3.1.2.2 地下污水處理廠
雖然地下設(shè)施的投資通常要高于地上設(shè)施,，但在已高度開發(fā)和過分擁擠的區(qū)域,，科學(xué)地利用地下空間無(wú)疑是對(duì)地上常規(guī)發(fā)展的可行性替代方案。在人們的印象中,，高樓大廈,、立交橋是現(xiàn)代化城市的標(biāo)志，城市建設(shè)外延“攤餅”式擴(kuò)張,，多層式環(huán)城高架快速路,、立交橋的建設(shè)成為一些城市發(fā)展的走向。隨著發(fā)展,，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到城市的包袱越背越重,，相應(yīng)的設(shè)施不配套，城市的美觀及生態(tài)環(huán)境遭到破壞,。特別是生活在鋼筋水泥的狹窄空間中人們?cè)絹?lái)越感到很不舒服,，對(duì)家園、回歸自然的渴望越來(lái)越強(qiáng)烈,。要做好城市規(guī)劃,，從長(zhǎng)遠(yuǎn)著眼，做到科學(xué),、規(guī)范,、美觀、自然,，將地下與地上空間的利用結(jié)合起來(lái),。國(guó)際上，土木工程界的專家預(yù)言,，19世紀(jì)建橋,，20世紀(jì)建高樓，21世紀(jì)利用地下空間,。
地下空間的利用也可以分層，淺層可進(jìn)行商業(yè)發(fā)展,，適于居民活動(dòng);次淺層搞公共交通;深部建公共設(shè)施,，例如污水處理廠、自來(lái)水廠等,。瑞典的斯德哥爾摩市就有三座建在地下巖石中的污水處理廠,，分別是HENRIKSDAL污水處理廠(處理規(guī)模：23×104 m3/d)、BROMMA污水處理廠(處理規(guī)模：14×104 m3/d)和LOUDDEN污水處理廠(處理規(guī)模：1×104 m3/d)。
建設(shè)地下污水廠既可有效消除噪聲和惡臭污染,，又不占用日益緊張的城市用地,，不影響其地上空間的正常使用;另外還具有保持原水溫度，有利于生化反應(yīng);廠內(nèi)不需要修建雨水管道;若利用巖石作池壁,，還可節(jié)省土建投資等優(yōu)點(diǎn),。傳統(tǒng)污水處理廠普遍存在的影響周遍居民生活，制約周遍房地產(chǎn),、商貿(mào)業(yè)發(fā)展的問題也就迎刃而解了,。
3.2 對(duì)污泥和出水不達(dá)標(biāo)的解決方案
污泥處理與處置的目的是減量化、穩(wěn)定化,、無(wú)害化和資源化,。目前，主要的污泥處理(處置)方法有焚燒,、填埋,、填海和堆肥，比較常用的是堆肥法,。因污泥中含有能促進(jìn)植物生長(zhǎng)的氮,、磷、鉀,、鈣,、硫、鐵,、鎂,、硼等礦物質(zhì)，所以污泥是優(yōu)良的肥料和土壤改良劑,。但如何去除污泥中的重金屬是亟待解決的問題,，目前這方面的研究已很多，此處不再一一贅述,。
解決污水處理廠出水不達(dá)標(biāo)問題的主要途徑是改進(jìn)污水處理廠的工藝,，盡量將處理構(gòu)筑物改為并聯(lián)+串聯(lián)的混合方式連接，使之成為兩套(甚至幾套)既相對(duì)獨(dú)立又互相聯(lián)系的系統(tǒng),，若其中任何一個(gè)構(gòu)筑物暫時(shí)停產(chǎn),，也對(duì)出水水質(zhì)影響不大。
4 理論思索
如何控制污水處理廠對(duì)周遍環(huán)境的污染不是一個(gè)孤立的技術(shù)問題,，而是構(gòu)建以人為本,、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)。
①只有在不斷實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)上追求,、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民群眾生活質(zhì)量的同步協(xié)調(diào)發(fā)展,，才能在資源的有效利用和環(huán)保的長(zhǎng)遠(yuǎn)建設(shè)上有所突破和作為。
對(duì)于設(shè)施陳舊的污水處理廠而言，建立在以人為本理念基礎(chǔ)上的環(huán)保改造,，不僅可以最大限度地降低其對(duì)周遍環(huán)境的污染,，而且可以變廢為寶，利用其開闊的廠區(qū)建設(shè)園林化城市空間,，拉動(dòng)周遍地區(qū)經(jīng)濟(jì),、文化的發(fā)展。
②污水處理廠的規(guī)劃與建設(shè)一定要立足于城市經(jīng)濟(jì),、文化的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,，避免以犧牲環(huán)保質(zhì)量為代價(jià)的片面節(jié)省資金的短期行為。
在以往的污水處理廠建設(shè)中,，這一問題頗為突出,。本來(lái)是專門治理污染的，卻又成為環(huán)境的破壞者,。這就是領(lǐng)域的辯證法,。隨著全國(guó)中小城市發(fā)展步伐的加快，大批的市政污水處理設(shè)施將陸續(xù)興建,，突出環(huán)保理念,，充分吸收和應(yīng)用先進(jìn)的，應(yīng)成為規(guī)劃與建設(shè)中的突出目標(biāo),。
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