城市水资源污染治理与环境保护策略研究

引言：

全球范围内水资源污染问题愈发突出，城市地区尤为严重，工业废水、生活污水、农业径流等污染源不断加剧水体富营养化、重金属超标等问题，导致生态系统退化，饮用水安全受到挑战。尽管各国已出台一系列政策法规，并投入大量资源进行治理，但污染形势依然严峻，治理效果有限，气候变化和人口增长进一步加大了水资源压力，传统治理模式难以应对复杂的环境问题。深入研究城市水资源污染的成因与影响，探索更加科学、可持续的治理策略，具有重要的现实意义和长远价值。

1.城市污水与垃圾渗沥液协同治理的迫切需求

1.1 渗沥液中重金属离子对城市污水处理系统的毒性抑制效应

城市污水与垃圾渗沥液协同治理的迫切需求日益凸显，尤其是渗沥液中高浓度的重金属离子对城市污水处理系统的毒性抑制效应已成为制约污水处理效能提升的关键因素。垃圾渗沥液中含有铜、铅、镉、锌、铬等多种重金属离子，其浓度远高于城市污水，当两者混合进入污水处理系统时，重金属离子会显著抑制活性污泥中微生物的代谢活性，导致COD去除率下降、脱氮除磷效率降低，甚至引发污泥膨胀等问题。当铜离子浓度超过 0.5 毫克每升时，硝化细菌的活性会受到明显抑制，而铅离子浓度达到 1 毫克每升时，反硝化过程将受到严重干扰。重金属离子易与污水处理过程中的关键酶结合，破坏其催化功能，进而影响微生物群落的多样性和稳定性，长期暴露于重金属胁迫下的活性污泥系统会出现生物量减少、污泥沉降性能恶化等现象，最终导致出水水质超标。

1.2 雨季渗沥液增量与城市污水管网负荷的耦合矛盾

雨季渗沥液增量与城市污水管网负荷的耦合矛盾是当前城市水环境治理面临的严峻挑战，垃圾填埋场在强降雨条件下渗沥液产生量可激增至旱季的 2 至 3 倍，日均流量甚至超过 1000 立方米，而城市污水管网的设计处理能力通常未充分考虑此类突发性高负荷冲击。渗沥液的高浓度有机污染物、氨氮和重金属等组分随雨水冲刷进入污水管网后，会导致管网水力负荷骤增，瞬时COD浓度突破 3000 毫克每升，氨氮浓度超过500 毫克每升，远超城镇污水处理厂的进水设计标准，冲击性负荷不仅造成管网溢流风险提升，还会导致污水处理厂生物处理单元出现污泥解体、硝化系统崩溃等连锁反应[1]。雨季渗沥液的强腐蚀性会加速管网结构的劣化，增加硫化氢等有毒气体的释放风险，渗沥液与城市污水的混合液可能形成难降解有机物复合体，使得传统活性污泥法的污染物去除效率大幅下降。

1.3 垃圾热值降低导致的渗沥液焚烧处理效率衰减问题

随着城市化进程的加速和环保标准的日益严格，城市污水与垃圾渗沥液的协同治理已成为当前环境工程领域亟待解决的关键问题，垃圾渗沥液作为一种高浓度、高毒性的有机废水，其成分复杂且含有大量难降解物质，传统处理工艺面临巨大挑战。生活垃圾中有机质含量的增加和可回收物分选率的提高，垃圾热值呈现显著下降趋势，导致渗沥液焚烧处理效率持续衰减，焚烧炉内渗沥液的热值不足不仅影响了燃烧稳定性，还造成二噁英等有害物质的生成风险升高，同时加剧了结焦、腐蚀等设备损耗问题。渗沥液COD、BOD5 的高负荷特性与氨氮、重金属的协同污染效应，使得其与城市污水混合处理时存在严重的生物抑制现象，膜处理工艺虽能有效截留污染物，但膜污染速率加快和浓缩液处理难题依然突出，渗沥液中溶解性有机质（DOM）的复杂分子结构对高级氧化技术提出了更苛刻的反应条件要求，处理能耗随之大幅攀升。

2.渗沥液处理技术应对的工程挑战

2.1 DTRO膜系统处理高浓度渗沥液的结垢堵塞难题

垃圾渗沥液处理过程中，DTRO（碟管式反渗透）膜系统因其高效的分离能力而被广泛应用，但高浓度渗沥液带来的结垢和堵塞问题严重制约了其长期稳定运行。渗沥液中富含高浓度的有机物、无机盐以及胶体物质，这些成分在膜表面和流道内不断积累，形成致密的垢层，导致膜通量急剧下降，运行压力升高，甚至引发膜元件不可逆的损伤。渗沥液的高浊度和高黏度特性进一步加剧了膜系统的堵塞风险，尤其是在进水预处理不充分的情况下，悬浮物和胶体颗粒极易在膜流道内沉积，造成物理性堵塞。

为应对DTRO膜系统的结垢和堵塞问题，需从优化预处理工艺和改善膜系统运行条件两方面入手，预处理阶段可通过调节pH、投加阻垢剂或絮凝剂等方式减少结垢倾向，采用超滤、微滤等工艺去除渗沥液中的悬浮物和胶体物质，以降低膜污染风险。在膜系统运行中，合理控制流速、压力和回收率可延缓结垢形成，而定期采用化学清洗或物理冲洗则能有效恢复膜性能，开发抗污染、耐结垢的新型膜材料，以及引入智能化监测技术实时调控运行参数，也是未来解决这一工程挑战的重要方向。

2.2 传统生化工艺对渗沥液中有机卤化物的降解局限性

传统生化工艺在渗沥液处理中面临的主要挑战是对有机卤化物的降解效率较低，有机卤化物通常具有复杂的化学结构和较高的稳定性，尤其是含氯、溴等卤素的化合物，其分子中的碳-卤键键能较高，难以通过常规的好氧或厌氧生化过程有效断裂。微生物在降解这类物质时缺乏相应的酶系统，导致代谢途径受限，甚至可能产生毒性更强的中间产物。渗沥液中的高盐分和重金属等抑制性物质会进一步削弱微生物活性，使传统活性污泥法或生物膜法的处理效果大打折扣，工艺调控的局限性也显而易见，如碳氮比失衡或溶解氧控制不当会加剧中间产物的积累，反而增加出水毒性。

可从微生物驯化和工艺耦合两方面寻求解决方案，利用长期定向培养，可筛选出具有特定脱卤能力的菌群，如脱卤球菌等厌氧微生物，但其在实际工程中的应用受限于环境条件的敏感性和种群稳定性。将生化工艺与高级氧化或物理化学方法联用，例如在生化处理前采用臭氧氧化破坏卤化物分子结构，或后续接枝活性炭吸附残留难降解物质，组合工艺既能发挥生化法的成本优势，又可弥补其对顽固性污染物降解的不足。

3.基于物质流分析的污染协同控制路径

3.1 两级AO-Fenton耦合工艺实现渗沥液全量化处理

两级AO-Fenton耦合工艺是一种高效的渗沥液全量化处理技术，借助将传统生物处理与高级氧化技术有机结合，实现了对渗沥液中复杂污染物的协同去除，工艺的第一级AO（厌氧-好氧）单元主要针对渗沥液中的高浓度有机物和氨氮进行生物降解，厌氧段通过水解酸化作用将大分子有机物分解为小分子物质，为好氧段创造有利条件；好氧段则利用微生物的代谢作用进一步去除可生化性有机物并完成硝化过程。第二级Fenton氧化单元作为深度处理环节，利用铁盐与过氧化氢的催化反应产生强氧化性的羟基自由基，能够高效降解生物处理残留的难降解有机物并实现脱色效果。

工艺的创新性体现在污染物的梯级去除机制与资源化利用上，AO单元产生的剩余污泥可作为Fenton试剂的铁源补充，降低了化学药剂投加量，Fenton反应产生的铁泥经过适当处理后可作为混凝剂回用于预处理阶段，实现了物质流的闭环管理。工艺运行中通过精确控制pH值、反应时间与药剂配比等参数，确保羟基自由基的生成效率与污染物降解速率的动态平衡，技术具有适应性强、运行稳定、污泥产量少等优势，特别适用于处理成分复杂、水质波动大的垃圾渗沥液。

3.2 MBR-臭氧催化氧化技术提升污水厂抗毒性负荷能力

MBR-臭氧催化氧化技术通过耦合膜生物反应器（MBR）与臭氧催化氧化工艺，显著提升了污水处理厂对有毒有害污染物的抗冲击负荷能力，MBR系统利用高效膜分离替代传统二沉池，不仅大幅提高了污泥浓度和生物量，还确保了出水悬浮物的低浓度，为后续臭氧催化氧化创造了稳定的水质条件。臭氧催化氧化单元采用过渡金属或负载型催化剂，在温和条件下即可活化臭氧分子产生高活性自由基，有效降解MBR出水中残留的难降解有机物、药物残留及内分泌干扰物等微量有毒污染物[2]。MBR系统利用优化污泥龄和溶解氧控制，可培养出具有较强耐受性的特殊菌群，增强系统对毒性冲击的缓冲能力，臭氧催化氧化单元通过催化剂表面活性位点的设计，实现了臭氧的高效利用与自由基的定向生成，确保对特征毒性污染物的精准去除。MBR的浓缩液可回流至臭氧单元进行深度矿化，形成污染物的闭环处理路径，相较于传统工艺，该技术对工业废水混入导致的突发毒性负荷具有显著的抵抗能力，出水水质稳定达到高标准回用要求。

3.3 渗沥液预处理工艺与城市污水厂进水标准的衔接优化

渗沥液预处理工艺与城市污水厂进水标准的衔接优化是提升污染协同控制效率的关键环节，渗沥液作为一种高浓度有机废水，含有大量难降解物质和重金属，若直接排入城市污水厂，不仅会冲击污水处理系统的稳定性，还可能造成出水水质超标。借助预处理工艺将渗沥液中的污染物浓度降至污水厂进水标准允许范围内，预处理工艺的选择需综合考虑渗沥液的特性和污水厂的接纳能力，常用的方法包括物理化学法和生物法。优化衔接的重点在于平衡预处理成本与效果，确保渗沥液经过预处理后，其COD、氨氮、重金属等指标与污水厂进水标准相匹配，避免因水质波动影响污水厂的正常运行。衔接优化过程中需关注工艺协同性与系统兼容性，渗沥液预处理工艺的设计应充分考虑城市污水厂现有处理流程的特点，避免因预处理产物的引入导致污水厂生化系统失衡。例如过高的盐分或残留氧化剂可能抑制活性污泥的微生物活性，而难降解有机物的累积则会降低污水厂的脱氮除磷效率，预处理工艺需针对性去除渗沥液中的抑制性物质，并保留部分可生化性有机物，以利用污水厂的生物处理能力。

结语：

城市水资源污染治理与环境保护是一项长期而复杂的系统工程，需要政府、企业、公众等多方共同努力，本研究旨在探讨城市水资源污染治理与环境保护策略，为构建科学、高效的水资源管理体系提供理论依据。应进一步加强科技创新，完善政策法规，提升公众环保意识，推动绿色生产和可持续消费。只有通过全社会的协同合作，才能实现水资源的有效保护与合理利用，为子孙后代留下清洁、健康的水环境。

参考文献：

[1]陈波，饶先勇. 城市水资源污染治理与环境保护策略研究 [J]. 水上安全， 2025，（07）： 78-80.

[2]刘伟. 城市水资源污染治理与环境保护探析 [J]. 黑龙江环境通报， 2025， 38 （02）：118-120.