葉幫科

太湖縣發(fā)展和改革委員會 安徽 安慶 246001

隨著城市化進(jìn)程的不斷加速和工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，城市污水處理問題已經(jīng)成為了一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。城市環(huán)境工程污水治理作為一種有效的手段，被廣泛應(yīng)用于城市污水處理領(lǐng)域。然而，由于技術(shù)的局限性和應(yīng)用的復(fù)雜性，城市環(huán)境工程污水治理中仍然存在著很多技術(shù)難題。本論文旨在探討城市環(huán)境工程污水治理的技術(shù)難題，并提出一系列的解決方案。通過理論和實(shí)踐的論證，本文旨在為城市污水治理提供一定的理論和實(shí)踐參考，提高城市污水治理效率和水質(zhì)水量的改善。

1 城市污水治理的現(xiàn)狀和問題

1.1 城市污水治理的現(xiàn)狀

隨著城市化進(jìn)程的不斷加速和人口的增加，城市污水處理問題已經(jīng)成為了一個(gè)全球性的挑戰(zhàn)。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的報(bào)告，全球約70%的污水沒有得到適當(dāng)處理，其中大部分污水來自于城市。在發(fā)展中國家，這一比例更高，高達(dá)90%左右。同時(shí)，由于污水處理設(shè)施的缺乏和運(yùn)行不善，城市污水在處理過程中還會產(chǎn)生大量的二氧化碳、甲烷等溫室氣體，給環(huán)境造成了巨大的壓力。

目前，一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高水平的污水處理，例如新加坡、歐洲和日本等。在這些地區(qū)，污水處理廠不僅可以將污水處理成符合國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)，還可以將水資源再利用，例如用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市綠化等。但在許多發(fā)展中國家和地區(qū)，尤其是在農(nóng)村地區(qū)和貧困地區(qū)，城市污水處理仍然存在嚴(yán)重的問題，這對公共衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響[1]。

1.2 城市污水治理存在的問題

在城市污水治理過程中，存在著許多問題，主要包括以下幾個(gè)方面：

首先，污水處理工藝的落后和局限性。傳統(tǒng)的生物處理工藝存在處理效率低、對污染物的適應(yīng)性差等問題。此外，污水中的難降解有機(jī)物和微量污染物的處理也是一個(gè)難點(diǎn)。其次，污泥處理與資源化利用的困境。傳統(tǒng)的污泥處理方法主要采用焚燒和填埋等方式，存在著環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的問題。而污泥的資源化利用則存在著技術(shù)門檻高、運(yùn)行成本高等問題。第三，環(huán)保材料在污水處理中的應(yīng)用瓶頸。環(huán)保材料在污水處理中具有重要作用，但其應(yīng)用仍存在成本高、應(yīng)用范圍狹窄等問題，限制了其推廣和應(yīng)用。最后，智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用不足。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能化控制技術(shù)在污水處理中已經(jīng)開始應(yīng)用，但在實(shí)踐中仍然存在技術(shù)門檻高、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問題，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研發(fā)和應(yīng)用。

綜上所述，城市污水治理存在著許多問題，需要采取有效的措施加以解決。這些問題的解決不僅可以提高城市污水治理的效率，也可以減少對環(huán)境的影響，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。因此，本論文將重點(diǎn)探討城市環(huán)境工程污水治理中存在的技術(shù)難題，并提出相應(yīng)的解決方案，以期為城市污水治理提供一定的理論和實(shí)踐參考。

2 城市環(huán)境工程污水治理的技術(shù)難題

2.1 污水處理工藝的局限性

傳統(tǒng)的污水處理工藝存在著處理效率低、投資成本高、對污染物的適應(yīng)性差等問題。對于高濃度有機(jī)廢水、難降解物質(zhì)、微量污染物等污染物的處理效果不理想。而新型的污水處理技術(shù)，如反滲透、電化學(xué)技術(shù)、微生物燃料電池等雖然具有較高的處理效率，但是其投資成本較高，不適用于大規(guī)模應(yīng)用。因此，如何優(yōu)化傳統(tǒng)污水處理工藝，提高其處理效率和適應(yīng)性，是當(dāng)前城市污水治理面臨的重要技術(shù)難題之一。

2.2 污泥處理與資源化利用的困境

污泥是污水處理過程中不可避免的產(chǎn)物，傳統(tǒng)的污泥處理方法主要采用焚燒和填埋等方式，存在著環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的問題。而污泥的資源化利用則存在著技術(shù)門檻高、運(yùn)行成本高等問題。在中國，根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，污泥綜合利用率僅為35%左右，而在發(fā)達(dá)國家這一比例已經(jīng)達(dá)到了80%以上。因此，如何研發(fā)出更加先進(jìn)、高效、低成本的污泥處理和資源化利用技術(shù)，成為當(dāng)前城市污水治理面臨的又一重要技術(shù)難題。

2.3 環(huán)保材料在污水處理中的應(yīng)用瓶頸

環(huán)保材料在污水處理中具有重要作用，如活性炭、生物質(zhì)炭、氧化石墨烯等，可以有效地去除難以處理的污染物和微量有害物質(zhì)，提高污水的處理效率。然而，環(huán)保材料在污水處理中仍然存在著應(yīng)用范圍狹窄、成本較高、性能穩(wěn)定性不足等問題。這些問題不僅限制了環(huán)保材料在污水處理中的應(yīng)用，也影響了其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用[2]。

2.4 智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用不足

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能化控制技術(shù)在污水處理中已經(jīng)開始應(yīng)用，例如遠(yuǎn)程監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、智能診斷等，可以提高污水處理系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。然而，在實(shí)踐中，智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用仍然存在著技術(shù)門檻高、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問題。另外，智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用需要涉及到多個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)知識，因此需要在人才培養(yǎng)、技術(shù)研發(fā)等方面進(jìn)行深入探討。

3 技術(shù)難題解決方案

3.1 污水處理工藝的優(yōu)化

針對傳統(tǒng)污水處理工藝存在的問題，必須通過工藝的優(yōu)化來提高處理效率和適應(yīng)性。傳統(tǒng)的污水處理工藝主要包括物理、化學(xué)和生物三種處理方式，其中物理和化學(xué)方式主要用于去除懸浮物和溶解物等有機(jī)和無機(jī)污染物，而生物方式主要用于去除廢水中的有機(jī)污染物。但是，傳統(tǒng)的污水處理工藝存在著處理效率低、投資成本高、對污染物的適應(yīng)性差等問題，這些問題不僅限制了污水處理的效率，也影響了其應(yīng)用范圍和效益。因此，對污水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化顯得尤為必要。

3.1.1 引入新型處理工藝

引入新型污水處理技術(shù)是提高處理效率和適應(yīng)性的關(guān)鍵措施之一。新型污水處理技術(shù)具有處理效率高、處理質(zhì)量好、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，如反滲透、電化學(xué)技術(shù)、微生物燃料電池等。這些新技術(shù)需要進(jìn)一步研發(fā)和優(yōu)化，以適應(yīng)不同類型的廢水和處理要求。例如，反滲透技術(shù)是一種高效的去除難降解有機(jī)物和微量污染物的方法，但是在應(yīng)用過程中存在著能耗高、設(shè)備投資大等問題，需要不斷優(yōu)化。電化學(xué)技術(shù)可以有效地去除有機(jī)和無機(jī)污染物，并且可以在低電流密度下達(dá)到高的處理效率，但是該技術(shù)需要進(jìn)一步研發(fā)和推廣。微生物燃料電池則可以利用微生物代謝產(chǎn)生的電能將廢水處理成清潔水，但是該技術(shù)需要進(jìn)一步研究微生物的代謝規(guī)律和系統(tǒng)的優(yōu)化[3]。

3.1.2 探索適用于特定污水的處理方法

不同類型的污水具有不同的污染物特征和濃度水平，因此需要采用不同的處理方法。根據(jù)不同的污染物特征和濃度水平，采用不同的處理方法，可以提高處理效率和適應(yīng)性。例如，采用氧化還原法可以有效地去除高濃度有機(jī)物，而采用生物法則可以有效地去除低濃度有機(jī)物。

3.2 污泥處理與資源化利用

針對污泥處理與資源化利用存在的問題，必須進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)污泥處理的高效、低成本和資源化利用的可持續(xù)性。傳統(tǒng)的污泥處理方式主要包括壓縮、焚燒、填埋等方法，這些方法存在著處理效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。因此，開發(fā)新型污泥處理技術(shù)和探索污泥資源化利用的新途徑，成為污泥處理與資源化利用的關(guān)鍵措施。

3.2.1 研發(fā)新型污泥處理技術(shù)

研發(fā)新型污泥處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)污泥處理高效、低成本和資源化利用的關(guān)鍵措施之一。例如，微波消化技術(shù)是一種高效、環(huán)保的污泥處理技術(shù)，能夠?qū)⑽勰嘀械挠袡C(jī)物轉(zhuǎn)化為可降解的有機(jī)物，并加速污泥穩(wěn)定化過程，從而降低處理成本。氧化焙燒技術(shù)則是一種將污泥燒結(jié)成球形顆粒的技術(shù)，可以減少污泥體積和重量，降低處理成本，并且可以用于固體廢物的焙燒處理。

3.2.2 探索污泥資源化利用的新途徑

探索污泥資源化利用的新途徑是實(shí)現(xiàn)污泥處理與資源化利用可持續(xù)性的關(guān)鍵措施之一。例如，污泥沼氣發(fā)電是一種將污泥中的有機(jī)物通過厭氧消化轉(zhuǎn)化為沼氣的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用和能源回收。污泥生物質(zhì)能源利用是一種將污泥中的有機(jī)物通過發(fā)酵和脫水等處理方式轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用和能源回收[4]。

此外，還可以將污泥轉(zhuǎn)化為肥料、建材等產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用和減少對自然資源的占用。例如，將污泥通過堆肥、固化等方式制成有機(jī)肥，可以提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量。將污泥中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為建材，可以減少對天然資源的占用，實(shí)現(xiàn)污泥的最大化利用。

3.3 環(huán)保材料在污水處理中的應(yīng)用

環(huán)保材料在污水處理中的應(yīng)用是提高污水處理效率和保護(hù)環(huán)境的關(guān)鍵措施之一。環(huán)保材料可以吸附、分解、氧化等方式去除廢水中的污染物，具有效率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，環(huán)保材料在污水處理中的應(yīng)用存在著應(yīng)用范圍窄、穩(wěn)定性差等問題，這些問題制約了其應(yīng)用效果和效率。

3.3.1 研發(fā)新型環(huán)保材料

研發(fā)新型環(huán)保材料是拓展其應(yīng)用范圍和提高其穩(wěn)定性的關(guān)鍵措施之一。例如，多孔材料可以提高廢水中污染物的接觸面積，增強(qiáng)吸附能力和去除效率。功能化材料則是一種將具有特定功能的分子引入材料中，以增強(qiáng)其去除污染物的效率和穩(wěn)定性。研發(fā)這些新型環(huán)保材料需要結(jié)合污染物的特性和污水處理工藝的特點(diǎn)，以提高其應(yīng)用的效率和穩(wěn)定性。

3.3.2 加強(qiáng)環(huán)保材料應(yīng)用的技術(shù)支持

加強(qiáng)環(huán)保材料應(yīng)用的技術(shù)支持是提高其應(yīng)用便捷性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵措施之一。例如，可以研發(fā)智能化環(huán)保材料應(yīng)用系統(tǒng)，通過人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對環(huán)保材料的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化和智能化控制?？梢越h(huán)保材料應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，收集和整理環(huán)保材料的應(yīng)用案例和效果數(shù)據(jù)，為污水處理行業(yè)提供技術(shù)支持和借鑒。

3.4 智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)高效和穩(wěn)定的關(guān)鍵措施之一。智能化控制技術(shù)可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制污水處理過程中的關(guān)鍵參數(shù)，以優(yōu)化污水處理過程、提高污水處理效率和穩(wěn)定性。但是，智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用存在著技術(shù)瓶頸、應(yīng)用成本高等問題，這些問題制約了其在污水處理中的應(yīng)用效果和效率[5]。

3.4.1 加強(qiáng)人才培養(yǎng)

加強(qiáng)人才培養(yǎng)是提高智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用水平的關(guān)鍵措施之一。智能化控制技術(shù)需要污水處理和信息技術(shù)知識背景的人才，他們能夠?qū)ξ鬯幚磉^程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，并能夠?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提高污水處理效率和穩(wěn)定性。因此，加強(qiáng)人才培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)智能化控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用的基礎(chǔ)。

3.4.2 引入新型智能化控制技術(shù)

引入新型智能化控制技術(shù)是拓展其應(yīng)用領(lǐng)域和提高其效率的關(guān)鍵措施之一。例如，可以引入人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將智能化控制技術(shù)與污水處理過程緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的自動化、智能化和可持續(xù)性?？梢岳么髷?shù)據(jù)技術(shù)對污水處理過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提高污水處理效率和穩(wěn)定性。

4 技術(shù)難題解決的實(shí)踐案例分析

4.1 北京市污水處理廠改造工程

北京市污水處理廠改造工程是為了滿足城市污水處理需求，提高污水處理能力和效率而進(jìn)行的一項(xiàng)重大工程。該工程包括京杭運(yùn)河污水處理廠、東部污水處理廠、南部污水處理廠等多個(gè)污水處理廠的改造升級。改造后，京杭運(yùn)河污水處理廠日處理能力達(dá)到20萬噸，東部污水處理廠日處理能力達(dá)到30萬噸，南部污水處理廠日處理能力達(dá)到50萬噸。同時(shí)，改造后的污水處理廠采用了先進(jìn)的污水處理技術(shù)和智能化控制技術(shù)，提高了處理效率和穩(wěn)定性。

4.2 上海市“水十條”行動計(jì)劃

上海市作為國內(nèi)重要的經(jīng)濟(jì)中心城市之一，人口密度較大，城市水環(huán)境問題一直備受關(guān)注。為了解決城市水環(huán)境問題，上海市政府制定了“水十條”行動計(jì)劃，旨在通過一系列措施建設(shè)美麗水城。

其中，污水處理工程是“水十條”行動計(jì)劃的重要內(nèi)容之一。該計(jì)劃通過對市中心地區(qū)污水處理廠的改造和新建、城郊區(qū)域污水處理廠的建設(shè)、污水處理設(shè)施的提升等多個(gè)方面的措施，提高了上海市的污水處理率和水環(huán)境質(zhì)量。根據(jù)上海市城市規(guī)劃局發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2022年，上海市污水處理率已經(jīng)達(dá)到了95%，水環(huán)境質(zhì)量得到了明顯改善。

4.3 廣州市污水處理廠智能化升級工程

廣州市污水處理廠智能化升級工程是為了提高污水處理效率和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)污水處理的智能化和自動化而進(jìn)行的一項(xiàng)重要工程。該工程采用了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，對污水處理過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)了對污水處理過程的智能化管理。在該工程的實(shí)施過程中，通過對污水處理過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，如水質(zhì)、流量、pH值、溫度等，實(shí)現(xiàn)了對污水處理過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，污水處理廠的各個(gè)環(huán)節(jié)都與互聯(lián)網(wǎng)相連接，形成了一個(gè)智能化的污水處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了污水處理過程的自動化和智能化。

此外，該工程還采用了人工智能技術(shù)，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提高了污水處理效率和穩(wěn)定性。通過智能算法，可以對處理過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)污水處理中的問題并進(jìn)行及時(shí)處理，有效避免了污水處理中的不穩(wěn)定因素。廣州市污水處理廠智能化升級工程的實(shí)施，極大地提高了污水處理廠的處理效率和穩(wěn)定性，同時(shí)也為其他城市的污水處理廠智能化升級提供了重要的借鑒和參考。未來，隨著智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用，智能化污水處理廠將成為城市環(huán)境工程污水治理的重要發(fā)展方向。

5 結(jié)束語

本文通過闡述城市環(huán)境工程污水治理存在的問題和技術(shù)難題，并提出相應(yīng)的解決方案，希望能夠?yàn)榻鉀Q這一領(lǐng)域的難題提供一些思路和借鑒。通過對實(shí)踐案例的分析，本文還展示了不同地區(qū)在城市環(huán)境工程污水治理方面進(jìn)行的探索和實(shí)踐。綜上所述，本文的意義和價(jià)值在于提出了切實(shí)可行的技術(shù)解決方案，為城市環(huán)境工程污水治理提供了有益的參考和借鑒。同時(shí)，本文還總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，包括針對特定污水采用不同的處理方法、加強(qiáng)智能化控制技術(shù)應(yīng)用等，這些經(jīng)驗(yàn)在實(shí)踐中有著重要的參考價(jià)值。