第一章  水的影響

1.1水資源

1.1.1水和人

水是與動植物關(guān)系最為密切的環(huán)境要素之一，對人類的生存、發(fā)展具有決定性意義。而人類活動對水的狀態(tài)也產(chǎn)生了重要影響。

人與水的關(guān)系主要集中在三個放面，水資源、水災(zāi)害和水污染。水資源關(guān)系到人類的生存；水災(zāi)害威脅到人和環(huán)境安全，而水污染則直接危害到人類的健康發(fā)展。因此調(diào)控水和人的關(guān)系，達(dá)到人與水的和諧，是實(shí)現(xiàn)人類社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境棵持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。

水資源短缺在中國和世界大部分地區(qū)已經(jīng)成為社會發(fā)展的制約因素。部分地區(qū)已經(jīng)形成水資源危機(jī)。1977年2月，聯(lián)合國在阿根廷瑪?shù)缕绽匍_的世界水資源大會上，曾向全世界發(fā)出警告：淡水危機(jī)將成為繼石油危機(jī)之后，另一個嚴(yán)重的全球危機(jī)。

1.1.2我國水資源利用

我國是一個水資源貧乏的國家，水資源總量近3萬億立方，居世界第6位，但人均水資源量為2340m³,僅為世界平均水平的四分之一位于第109位，我國已被列為世界13個貧水國之一，從20世紀(jì)80年代開始，我國社會經(jīng)濟(jì)一直處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，城市化進(jìn)程加快，人民生活水平不斷提高，用水總量明顯增加，資源型缺水日益突出，以全國城市生活用水為例，從1980年到1999年的水量增長了4倍，為同期城市人口增長率的兩倍。在全國600多個城市中，有400多個城市缺水，嚴(yán)重缺水的城市有108個，以北方城市最為嚴(yán)重，就人均水資源擁有量而言，北京不足300 m³、山東位380 m³、河北為330 m³、天津?yàn)?50 m³，成為世界上最缺水的地區(qū)之一。正常年份城市缺水60億立方，日缺水量達(dá)1600萬立方。

據(jù)有關(guān)研究報(bào)告，到21世紀(jì)中葉，我國人口總量將達(dá)到15-16億，人均水資源將減少到1760 m³接近聯(lián)合國規(guī)定的人均水警告線，我國將進(jìn)入嚴(yán)重缺水期，2030年缺水量將達(dá)到400-500億立方。

在資源型缺水問題日益突出的同時，水質(zhì)型缺水又稱為更加棘手的問題。由于尚未完全擺脫資源粗放利用的生產(chǎn)模式，水資源綜合管理水平較低，污染控制相對滯后，不僅直接造成水資源的浪費(fèi)，而且導(dǎo)致水資源可利用性明顯降低，江蘇、廣東、上海等一大批省市已經(jīng)面臨日益嚴(yán)重的“水質(zhì)污染型”缺水，如太湖流域3000多萬人守著2300km³的太湖出現(xiàn)了水多難用的尷尬局面，廣東省的珠江三角洲地區(qū)形成了經(jīng)濟(jì)發(fā)展--水體污染--水質(zhì)下降的惡性循環(huán)。

根據(jù)國家環(huán)保部發(fā)布的《2013年中國環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，2013年，我國長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、浙閩片河流、西北諸河和西南諸河等十大流域的國控?cái)嗝嬷?，?Ⅲ類、Ⅳ-Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)斷面比例分別為71.7%、19.3%和9.0%，水環(huán)境形勢依然不容樂觀。

1.1.3我國水污染狀況

近年來，我國現(xiàn)代化和工業(yè)化進(jìn)程不斷提速，廢水排放總量也呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢。2001—2012年，我國廢水排放總量從2001年的433億噸增長到2012年的685億噸，12年間增加了252億噸，平均每年多排放了21億噸廢水，平均年復(fù)合增長率約4.3%。但污水集中處理僅為70%-80%（而有效處理后的回用水就更少的可憐），其中20%的污水未經(jīng)有效處理就直接排放入江河湖海，致使我國的水域污染十分嚴(yán)重，并進(jìn)一步加劇了水資源的短缺?？梢哉f水污染嚴(yán)重和水資源的短缺已經(jīng)成為嚴(yán)重制約我國社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、危害生態(tài)環(huán)境、影響人民生活和身體健康的突出問題，迫切需要加以解決。

1.2法律法規(guī)的頒布

城市的供水、節(jié)水和水污染防治工作已面臨十分嚴(yán)峻的形式。國務(wù)院召開的全國城市供水、節(jié)水和水污染防治工作會議指出要從全局和戰(zhàn)略的高度，充分認(rèn)識我國水資源大問題的極端重要性和緊迫性，提出“必須堅(jiān)持開源節(jié)流并重、節(jié)流優(yōu)先、治污為本、科學(xué)開源、綜合利用”的原則。是對過去幾十年城市節(jié)約用水工作的總結(jié)，也是我國今后發(fā)展必須遵循的原則。

同時政府相繼出臺了《中華人民共和國水法》，《中華人民共和國防洪法》，《中華人民共和國水土保護(hù)法》，《中華人民共和國水污染防治法》，《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》以及各種污水排放標(biāo)準(zhǔn)等。其中各行業(yè)各地區(qū)省市也相繼出臺地方法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

2015年4月，國務(wù)院正式簽署《水污染防治行動計(jì)劃》。

“水十條”的思路主要是“抓兩頭、帶中間”：一頭是抓好飲用水水源地等水質(zhì)比較好的水體水質(zhì)，保證水質(zhì)不下降、不退化；另一頭是針對已經(jīng)嚴(yán)重污染的劣V類水體，尤其是影響群眾多、公眾關(guān)注度高的黑臭水體，下決心治理好，大幅減少甚至消滅掉。通過這兩頭來帶動中間一般水體的水污染防治。

水十條涉及的工業(yè)水污染治理、城鎮(zhèn)水污染治理、農(nóng)業(yè)污染治理、港口水環(huán)境治理、飲用水、城市黑臭水體治理、環(huán)境監(jiān)管等方面，到2020年完成水十條相應(yīng)的目標(biāo)。并且均以明確的量化指標(biāo)進(jìn)行要求，并規(guī)定了截至?xí)r間，各部委明確分工，采取對地方政府排名和落后名次的懲罰制度。將河流等水體改善程度作為考核標(biāo)準(zhǔn)，包括七大水系等。

1.3水污染分類

在日本常規(guī)的叫法把水分為三種：上水--自來水或飲用水。中水--處理達(dá)標(biāo)后的水、下水-污染的水。我國及多數(shù)國家均使用這一名詞。

按照使用的不同又分為：工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水、城市綜合生活污水。

工業(yè)污水分為：印染漂洗、電鍍，線路板、設(shè)備冷卻水、洗滌水等。

農(nóng)業(yè)污水分為：蓄禽養(yǎng)殖污水、農(nóng)業(yè)面源污染土地使用農(nóng)藥、化肥等（雨水）

城市綜合生活污水：醫(yī)院、學(xué)校、機(jī)關(guān)、酒店、商場、居民區(qū)等。

工藝分析

對于生活污水一般采用成熟的“預(yù)處理-厭氧(酸化水解)-好氧-沉淀-（消毒）人工濕地”綜合處理的工藝。廢水通過沉砂、篩網(wǎng)過濾預(yù)處理后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，生化處理采用“厭氧(酸化水解)—好氧”，利用微生物多級新陳代謝來降解和去除廢水中的污染物。生化后的污水采用沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液在消毒池中經(jīng)強(qiáng)氧化劑消毒，達(dá)到殺菌的目的，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。有條件的還可以人工濕地精細(xì)化處理。

處理由物化法和生化法以及人工濕地完成。

物化法一般分為格柵、絮凝沉淀、自然沉淀、斜管斜板沉淀、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、過濾等等，

生化法一般分為厭氧處理法和好氧處理法。

3.1物化法

對于一般生活污水采取格柵—沉淀—水解酸化是最有效的方法，一般可在同一個池體或者塘中完成，以便減少投資成本和管理成本。水力停留2-4小時可達(dá)到沉淀懸浮物、打破大分子鏈、均勻水質(zhì)水量，為后續(xù)工藝減輕負(fù)荷。

3.2生化法

生化法一般分為厭氧生化、好氧生化工藝。

3.2.1厭氧生化

厭氧生化具有下列優(yōu)點(diǎn)：無需攪拌和供氧；動力消耗少。厭氧池內(nèi)利用厭氧菌的作用，使有機(jī)物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，去除廢水中的有機(jī)物，并提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理。

常用的厭氧法包括普通消化池、UASB、ABR折流板厭氧消化、厭氧接觸消化池、水解酸化塘池等。

針對生活污水一般不需要厭氧生化。對于混淆有工業(yè)污水或高濃度的養(yǎng)殖業(yè)污水則需要水解酸化預(yù)處理。

3.2.2好氧生化

好氧生化一般分為活性污泥法（包括變種的氧化溝、CASS、A2/O、SBR等）和生物接觸氧化法，以及具有生物接觸氧化法和過濾功能的曝氣生物濾池法。

在污水好氧生物處理工藝的發(fā)展和應(yīng)用中，活性污泥法和生物膜法一直占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著新型濾料的開發(fā)和配套技術(shù)的不斷完善，與活性污泥法平行發(fā)展起來的生物膜工藝技術(shù)得以快速發(fā)展，即獨(dú)立又幾乎已經(jīng)結(jié)合到污水處理的各種其它工藝中，這是由于生物膜法具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

處理效率高、耐沖擊負(fù)荷性能好、體積小、占地面積少、運(yùn)營管理穩(wěn)定、低成本、低能耗、投資省、運(yùn)營成本低、不存在活性污泥法的污泥膨脹問題、可以維持較高的污泥齡、生物相相對豐富穩(wěn)定、具有較高的微生物量、水力停留時間較短、對毒性物質(zhì)和沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的抵抗性、具有一定的硝化和反硝化功能、可以實(shí)現(xiàn)封閉式運(yùn)轉(zhuǎn)、解決臭味問題等。

下表為生物膜與活性污泥的微生物比較：

生物膜及活性污泥出現(xiàn)的微生物比較

從上表可以看出生物膜上的微生物種類繁多，各菌種數(shù)量穩(wěn)定且量大，單位反應(yīng)器內(nèi)的生物量可高達(dá)活性污泥法的5-20倍，因而生物膜反應(yīng)器具有較高的處理能力。

以下為幾種常用污水二級處理工藝比較。  

由上表可以看出采用曝氣生物濾池法具有投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定高效等優(yōu)點(diǎn)。