1、城市汙水汙染及處理現狀
自1985以來，我國廢水年排放總量壹直保持在350 ~ 400億m3/a左右..1996年，全國666個城市中有532個城市沒有汙水處理廠，134個城市建設了309座汙水處理廠。城市汙水處理總量僅為44.6億m3，其中只有6.9%經過二級生化處理，77.4%的城市汙水未經任何處理直接排入水體。1997期間廢水排放量達到最高值416億m3，其中工業廢水227億t，城市廢水189億t。從65438年到0999年，城市汙水汙染負荷首次超過工業廢水汙染負荷，我國水汙染的重點已從工業點源為主的控制逐漸轉變為城市汙水汙染為主的控制。據建設部估計，2000年廢水排放量為480億立方米。
2.城市汙水排放量預測
目前有640多個直轄市和1.6萬個城鎮，人口約2.7億。20世紀90年代以來，我國國民生產總值以8 ~ 11%的高速持續增長。預計在新世紀的前20年，中國經濟將保持6 ~ 9%的中高速穩定發展。綜合以上因素，汙水量的增加按5%考慮。到2010，汙水量將增加300億m3。
根據我國政府有關部門新制定的小城鎮發展規劃，未來新小城鎮的發展重點將是地理位置和交通條件好、資源豐富、有壹定鄉鎮企業基礎或有壹定規模的農村批發和專業市場的公路沿線、沿江、沿海和沿邊小城鎮；建設目標為布局合理、設施配套、交通便利、環境優美、經濟繁榮、特色鮮明、人口約3萬的新型小城鎮。到2010年，我國城鎮人口將達到5.6億左右，城鎮化水平將達到40%左右。2010年，全國約有1200個直轄市，25000-30000個建制鎮。到2010年，全國鄉鎮自來水普及率達到65%，小城鎮人均日用水量為180升，村莊為110升。
3、汙水處理率及投資估算
考慮目前汙水量、汙水增量和城鎮汙水量，到2010年汙水排放總量為105億m3/a。綜上所述，考慮目前汙水量、汙水增量和城鎮汙水量，到2065.438+00年，城鎮汙水排放總量為6543.8+005億m3。根據國民經濟和社會發展第九個五年計劃和2010年遠景目標綱要的要求，需要將500億m3/a(1.4億m3/d)的處理規模提高到2010年的50%。根據增長率預測的城市汙水量及投資見表1。要達到50%的汙水處理率，如果按靜態投資(考慮配套管網)每立方米汙水處理投資2000-3000元，則需要3000-4000億元。根據汙水處理程度和汙水量的增加，城市汙水處理廠主要技術設備(特別是二級處理相關設備)的市場份額分析見表2。為了擴大內需，促進經濟發展，國家從1998開始加大對基礎設施的投入，城市基礎設施成為其中的重要組成部分。目前100億國債中有300億將用於城市基礎設施建設。在上報建設部的地方給排水建設項目中，供水項目322個，排汙項目208個，總投資11000億元。從65438到0999，國家增發了650億元，其中壹部分主要用於在建項目和65438到0998的壹些新項目。如此巨大的投資和市場份額，對中國水產養殖業的發展既是機遇也是挑戰。
在上述份額中，機械加工(泵、風機等機電產品)等傳統行業約占15-30%，建築占35-45%。兩者之和占總投資的60%以上，未來10年每年有200億左右的市場份額。從事上述行業的主體是國家大中型企業。可見，對於城市汙水、城市供水等大型基礎設施項目，國家投資將帶動大量機電行業、機械制造加工行業、建築行業等傳統行業的發展。這樣可以促進相關產業的發展，增加消費總量，有利於大中型企業的改革和經濟發展，這也符合國家當前搞活大中型企業的政策。雖然自動控制和儀器技術服務在水汙染控制中的比重不高，在8-15%左右，但相對產值較高。這部分市場估值在40-60億元/年左右。此外，壹般汙水處理運營管理費用約占投資的10%，運營服務業份額約為40億/年。
面對中國如此巨大的環境汙染治理市場，外國公司開始進入。現在很多城市汙水處理廠都是利用外資建設的，比如1996-1998。國外貸款的大型城市汙水處理廠有幾十個，很多都是從國外引進的。由於國外水處理產品技術成熟、質量好、服務優，對我國水處理行業提出了嚴峻的挑戰。
二、城市汙水處理技術的發展
1，城市汙水處理流程
我國的城市汙水處理技術是從“七五”國家科技攻關開始逐步研究的。“七五”和“八五”重點項目中對氧化塘、土地處理、復合生態系統等自然處理技術的研究較多，設計就是基於這些成果。建立了壹些氧化塘和城市汙水土地處理示範項目。在人工處理技術方面，“八五”對高負荷活性汙泥、高負荷生物膜、壹體化氧化溝技術進行了深入研究，引進和開發了A/B、A/A/O、A/O、B/C、SBR等處理工藝，研究成果應用於大量汙水處理廠；城市汙水廠的汙泥處置在“九五”期間得到了重視，並發展了壹套完整的汙泥處理工藝。“九五”期間，技術研究的重點是中小城鎮汙水處理簡易高效成套實用技術，解決了人工處理能耗高、自然處理占地大的問題。
經過“七五”、“八五”、“九五”期間的努力，中國城市汙水處理技術取得了巨大成就，取得了豐碩的攻關成果。就技術的廣度而言，與國際社會的差距縮小了。目前，在水汙染控制技術中，可以提供以下技術的工藝參數。傳統活性汙泥技術包括傳統法、延時法、吸附再生法以及各種新型活性汙泥工藝，如SBR、AB法、氧化溝技術等。A-O法和A2-O技術；酸化(水解)-好氧技術；各種類型的穩定塘技術；土地處理技術等等。這已經可以滿足大部分城市汙水處理的要求。
二、城市汙水處理技術的發展
1，城市汙水處理流程
我國的城市汙水處理技術是從“七五”國家科技攻關開始逐步研究的。“七五”和“八五”重點項目中對氧化塘、土地處理、復合生態系統等自然處理技術的研究較多，設計就是基於這些成果。建立了壹些氧化塘和城市汙水土地處理示範項目。在人工處理技術方面，“八五”對高負荷活性汙泥、高負荷生物膜、壹體化氧化溝技術進行了深入研究，引進和開發了A/B、A/A/O、A/O、B/C、SBR等處理工藝，研究成果應用於大量汙水處理廠；城市汙水廠的汙泥處置在“九五”期間得到了重視，並發展了壹套完整的汙泥處理工藝。“九五”期間，技術研究的重點是中小城鎮汙水處理簡易高效成套實用技術，解決了人工處理能耗高、自然處理占地大的問題。
經過“七五”、“八五”、“九五”期間的努力，中國城市汙水處理技術取得了巨大成就，取得了豐碩的攻關成果。就技術的廣度而言，與國際社會的差距縮小了。目前，在水汙染控制技術中，可以提供以下技術的工藝參數。傳統活性汙泥技術包括傳統法、延時法、吸附再生法以及各種新型活性汙泥工藝，如SBR、AB法、氧化溝技術等。A-O法和A2-O技術；酸化(水解)-好氧技術；各種類型的穩定塘技術；土地處理技術等等。這已經可以滿足大部分城市汙水處理的要求。
2.城市汙水處理技術問題的探討。
20世紀60-70年代，氧化溝和SBR工藝發展迅速，近年來成為我國城市汙水處理廠的主導工藝。曝氣生物濾池(BAF)和壹級強化工藝是20世紀80年代末90年代初新開發的具有發展潛力的高效城市汙水處理工藝。水解-好氧生物處理工藝是我國具有自主知識產權的城市汙水處理新工藝。近年來，我國引進了許多國外新技術，建設了相當多的工程，這些都是我國城市汙水領域的寶貴財富，應該系統總結。而我國汙水處理技術的研究主要以單項研究為主，偏重於工藝研究，缺乏足夠的系統性和完整性，缺乏全面的對比研究和技術經濟評價體系。這也是為什麽先流行AB工藝，然後是三溝氧化溝和其他形式的氧化溝，現在流行SBR工藝的原因。缺乏全面綜合的比較能力，在很長壹段時間內，國外的新技術新產品會不斷沖擊國內市場，國產技術永遠無法在市場上占據壹席之地。
另壹方面，目前我國城市汙水處理廠普遍采用的活性汙泥法、氧化溝法、SBR(間歇式活性汙泥)法、AB法，與美國、德國等發達國家采用的工藝幾乎處於同壹水平，而我國的國民生產總值遠低於上述國家。上述技術在國外已被證明是控制水汙染的有效技術。但上述技術不壹定是先進技術，尤其不是都完全適合中國國情。
如目前國內多采用國外引進的氧化溝和延長曝氣的SBR工藝。延長曝氣是壹個低負荷過程。對於壹個資源不足、人口眾多的發展中國家，是否適合推廣這種低負荷活性汙泥法是壹個值得推敲的問題。首先，低負荷曝氣池的池容量和設備是中高負荷活性汙泥法的數倍，因此相應的投資要高出數倍；其次，延長曝氣對汙泥采用好氧穩定化方式，能耗比中高負荷活性汙泥高40 ~ 50%左右。當然，能源消耗的增加帶來了直接運營成本的增加，也帶來了間接投資的增加。資料顯示，目前每千瓦發電能力需要投資1，000美元，每萬噸汙水增加的脫硫投資需要70萬元。如果脫硫投資為電廠投資的10%，則增加的電廠投資為700萬元，接近汙水處理單元投資的50%。從可持續發展的角度來看，中國不適合采用延長曝氣的低負荷工藝，如氧化溝工藝。
在城市汙水汙泥的處理處置方面，我國剛剛起步，與國外先進國家相比還有很大差距。隨著大量汙水處理廠的投產，汙泥產量將大大增加。汙泥厭氧消化投資高，汙泥處理費用約占汙水處理廠投資和運行費用的20-45%。汙泥厭氧消化技術復雜。在全國僅有的十幾個汙泥消化池中，只有幾個能正常運行，有的池塘根本不運行。這也是近年來具有擴展曝氣功能的氧化溝在國內被廣泛應用的原因。因此，采用高效(高負荷)低耗汙水處理技術的關鍵之壹是解決城市汙水廠的汙泥處理技術。可以說，未來中國城市汙水技術的進步很大程度上取決於汙泥處理和利用技術的進步。能否很好地解決汙泥問題是汙水凈化成功的決定性因素之壹。為了解決這壹問題，有必要加強對汙泥處理和利用的研究。從汙泥最終處置的出路來看，根據我國的具體情況，汙泥農業是最可行、最現實的處置方案。結合汙泥的最終處置，考慮汙泥堆肥利用，是適合中國國情的汙泥處理工藝的又壹技術可行、經濟效益好的技術途徑。
由於我國經濟發展水平低、資金缺乏、投入不足等諸多因素，發達國家大量水處理環保企業采用貸款方式大規模進入我國水處理環保市場。從1988開始，中國開放城市基礎設施建設，給排水外資建設項目約200個，總金額78億美元。由於利用外資，特別是歐洲發達國家的政府貸款(只能用於購買貸款國的設備)，雖然推動了壹批現代化汙水處理廠的建設，但增加了工程投資(國外設備價格壹般是國內設備的4-6倍)和今後的日常維護費用(更新配件需要外匯)。同時也嚴重抑制了國內汙水處理設備制造業的發展。由於缺乏技術和資金投入，國內汙水處理設備達不到國際水平。但總體而言，我國機電設備制造業經過適當的重組、調整和改造，是可以制造出所需的成套汙水處理設備的。目前中國城市汙水處理約90%來自各種國際貸款，基本都被國際大公司占據。
三、中國城市汙水處理的發展趨勢
水汙染控制技術涉及水處理技術的研發、工程設計、工程實施、設備處理和運行管理。但從水處理技術市場化和產業化的角度，特別是從投資結構的劃分來看，水處理技術產業可分為:1)過程技術；2)工程和設備的產業化；3)設施運營產業化等三部分。中國下壹步的主要任務是集中在上述三個方面。
1，大力發展先進的水處理技術。
對於我國這樣壹個汙染嚴重、資源短缺、處於社會主義初級階段的國家來說，先進的水處理技術的標準應該是適合我國國情、高效、低耗、低成本的汙水處理技術。各種高效率、低投入的城市汙水處理新技術，能夠達到壹定的處理深度，對於經濟還不夠發達、汙染亟待治理的中國，尤其是對於絕大多數17000多個建制鎮在壹段時間內沒有汙水處理設施，將具有重要意義。因此，迫切需要壹批能夠滿足排放要求、處理效果好、基建和運行費用低的汙水處理新技術和新工藝。因此，國家環保總局提出，要建立適合我國當前國情的經濟實用的先進技術示範工程。示範工程應滿足以下要求:65，438+0)噸水投資低，噸水成本應控制在800元；2)運行成本低，噸水運行成本應控制在0.3元以下；3)項目采用國產設備，采用總承包運營機制。
為實現上述目標，我們需要加大新技術、新材料和高技術的應用和示範力度。眾所周知，高效工藝可以大大降低汙水處理的基建投資。比如目前延長曝氣中的氧化溝和SBR工藝壹般為0.05-0.07kgBOD/m3.d，與中高曝氣池負荷(0.3-0.5kgBOD/m3.d)相差幾倍甚至十幾倍，因此曝氣池的投資也相應增加幾倍甚至十幾倍。從新技術的角度看，現有的物化-生化工藝、水解-好氧工藝、曝氣生物濾池、中高負荷好氧工藝、厭氧-好氧處理技術都是很有前景的新技術，但需要進壹步完善。要想在短時間內提高汙水處理率，除了制定合理可行的產業技術經濟政策，加大對城市汙水處理廠建設的投入外，還必須依靠技術進步，盡快開展壹些先進的汙水處理技術示範推廣工作。
同樣，使用新材料和新的施工方法可以降低工程成本。比如德國國外的Biolack技術，采用高密度聚乙烯作為水處理構築物的防滲材料，降低了水處理構築物的成本。國外先進的制罐技術，如組裝式反應器，可在汙水處理構築物中推廣。裝備處理構築物，以快速、低耗的設備形式為城市汙水處理提供成套的單元反應器設備；完善水處理設備的成套和裝備，集完整的工藝技術、成熟的自動控制技術和嚴格的制造技術於壹體，設計生產具有高科技含量的成套汙水處理設備；
此外，高新技術特別是高度自動化控制系統的使用，使電氣控制、儀表和計算機壹體化，即監視、控制和管理壹體化，這是環保工廠生產過程自動化的必然要求和發展趨勢。汙水處理廠自動化控制的提高，給運行管理機制的轉變、基建費用和運行費用的降低帶來了壹系列的好處。根據國際發展趨勢，大力發展我國環保自動控制技術和設備，是提高我國環保項目管理水平和治理設施穩定運行的根本保證。
2、大力推進水處理技術和設備的產業化。
水汙染控制的實施是通過工程設施和技術設備來實現的。目前，水處理工程具有以下特點:壹是設備和施工技術含量及在工程中的投資比例不斷提高，體現了水處理工程技術裝備化、產業化、市場化的趨勢。中國需要建立成套汙水處理設備的產業基地，水汙染控制的實施是通過工程設施和技術裝備來實現的，中國需要建立成套汙水處理設備的產業基地；其次，工程市場從傳統的承包模式引入了“交鑰匙”的國際總承包運作模式。這種工程、設備總承包所涉及的“工程公司”，在國際上已經成為跨行業的行業。工程公司壹般是具有系統設計、項目管理、設備集成、安裝調試、操作培訓等綜合能力的大型公司。目前國內還沒有這樣壹家具備綜合能力的大型專業工程公司。
水汙染控制的實施是通過工程設施和技術設備來實現的。中國需要建立成套汙水處理設備的產業基地。對於不同規模和類型的城市汙水處理廠，產業化發展目標是不同的。
1)超大型城市汙水處理廠建設
我國汙水量≥ 20萬m3/d的城市汙水處理廠不超過100座，但卻占汙水排放總量的30% ~ 50%。雖然在20世紀90年代初和現在有壹些超大型項目在建，但由於項目的重要性和資金來源的保證，近期建設的重點仍然是這類汙水處理廠。根據國內外經驗，超大型城市汙水處理廠采用的工藝大多是成熟的傳統活性汙泥法，因此相關設備的開發重點是大型汙水處理廠的單項技術設備(尤其是二級處理相關設備)。其中包括:
①大型自動網格去汙設備；
(2)各種成套除砂和沖洗設備；
③大型沈澱池刮泥和吸泥設備；
④高效曝氣設備；
⑤大型汙水通用機械設備，如離心風機、汙水泵等；
⑥大型濃縮脫水壹體化設備；
⑦成套的汙泥消化設備；
(8)成套沼氣利用設備；
⑨配套自動控制系統和儀表等。
⑩成套汙泥處理和處置設備，如堆肥和造粒裝置等。
2)大中城市汙水處理廠建設
由於城市汙水廠的汙泥采用厭氧消化處理技術，汙泥厭氧消化的投資占汙水處理廠投資的30% ~ 40%，汙泥厭氧消化處理技術較為復雜。這個問題壹直沒有得到很好的解決。我國汙泥處理處置和利用起步較晚，無論是科研開發還是工程實踐都遠遠落後於發達國家和國內的需求。因此，根據大中城市汙水處理廠的特點，近期許多城市采用低負荷氧化溝和SBR工藝，采用好氧汙泥穩定化方法。對於中型汙水處理廠的發展，重點是加快氧化溝法、SBR等處理技術的推廣，同時加快這些工藝專用設備的國產化和規模化生產，形成從設計、設備制造、工程建設到運行管理的整體能力。形成以下設備的生產能力:
①氧化溝曝氣設備:如轉刷、轉盤、表面曝氣機；
②汙泥濃縮脫水壹體化設備；
SBR工藝中的潷水器；
SBR專用曝氣設備；
⑤ SBR自動控制設備。
3)中小城鎮汙水處理廠建設
對於我國大量的小型城鎮汙水處理廠來說，中小城鎮汙水產生量不足5萬m3/d，是我國水汙染治理的重點和難點。因為我們國家還處於社會主義發展的初級階段。中小城鎮大多位於農村欠發達地區，但其造成的汙染量大面廣，是我國下壹階段三湖三河治理的重點。根據這壹特點，需要開發壹整套適用於中小城鎮的簡單高效的汙水處理技術，重點解決城鎮汙水處理廠高投資、高電耗、高運行成本的三高問題。低耗高效的工藝，如水解-好氧生物處理工藝、曝氣生物濾池等，可以滿足這種需求。因此，小型城市汙水處理廠需要做好以下工作:
①成套適用的簡單高效的城市汙水處理裝置；
②簡單高效的城市汙水處理裝置的全自動化；
③汙泥堆肥和顆粒化成套技術。3.大力鼓勵水處理設施產業化。根據汙水處理廠建設投資估算，城市汙水處理廠的運營成本將逐年增加至2010，可達40億元/年..汙水處理設施運營產業化涉及兩個層面的問題。壹是傳統技術服務範圍的不斷擴大。由於環保法規的完善和執法力度的加強，對水處理設備運行的達標率和完好率要求更高，因此技術要求的時效性不斷加強；同時，隨著社會主義市場經濟的發展，水處理領域引入BOT模式將逐漸打破傳統的甲乙雙方觀念，導致甲乙雙方角色互換，從而產生類似物業管理的技術服務需求。這對技術服務提出了更高的要求。因此，技術服務範圍的擴大、要求的加強、形式的更新等壹系列變化導致了技術服務市場內涵的擴大。其次，隨著甲乙雙方角色互換，資金籌集方式發生了變化。由於計劃經濟的原因，大多數汙水處理廠的現狀是政府投入巨資或利用外國政府的貸款來建設。建成後大部分是事業單位編制，運行經費由政府相關部門審批撥付。相當壹部分汙水處理廠運行費用嚴重不足。這使得汙水處理廠的良好運行，投資回收，資金償還等等都得不到保障，甚至出現了即使有錢建，也沒有錢支撐的情況。采用BOT投資方式有利於降低項目投資，提高汙水處理廠的運營管理水平。同時可以大大減輕地方政府的經濟壓力，加快基礎設施建設步伐，滿足全社會對公共項目和基礎設施的需求。金融業也進入了水汙染控制市場。未來，各種基金、上市公司、投資公司、銀行將加速對該市場的投資，這將加劇該市場的競爭，但無疑將促進水汙染控制市場的成熟和發展。因此，水汙染控制市場具有裝備化、專業化、資本化和開放性的特點，從事水汙染控制的研究、設計和生產部門應適應這種產業化形式。