环保行业动态

城镇农村污水处理技术探讨

城镇农村污水处理技术探讨

1、前言

城市化是不可抗拒的经济和社会(society)发展规律,是工业化的必然结果。乡村污水处理技术是指对农村污水处理的一个方法。农村生活曰渐城市化,生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水。工业黑液废水处理指工艺生产过程中排出的废水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物,是造成环境污染,特别是水污染的重要原因。工业污水处理技术污水工艺流程选型要求:对现有一级处理工艺进行加强处理效果的改造  改造应根据实际情况,充分利用现有处理设施,对现有医院中应用较多的化粪池、接触池在结构或运行方式上进行改造,必要时增设部分设施,尽可能地提高处理效果,以达到医院污水处理的排放标准。发达国家的城市化率已达70-80℅,我国目前约40℅左右,随着人类对自然、经济社会、资源和环境认识的深化,发达国家的城市化已开始进入以高新技术为支撑的城乡共生互补,环境生态良性循环,经济社会可持续发展后城市化阶段。随着我国经济持续快速发展,小城镇数量会剧增,发展潜力巨大。

a02.jpg

我国小城镇数量众多,分布宽广,地点分散,污水无害化处理(processing)设施缺乏,欠账太多。大部分小城镇污水直接排入水体,造成江河湖泊水质恶化和地下水污染,污染的不断加剧已危及到城镇供水安全及人身健康(Health),因此建设排水体系,治理水污染,已提上议事日程。

因地制宜采取集中与分散相结合的治理模式(pattern),探索,开发和采用适合小城镇地区能耗低、效率高、投资(意义:是未来收益的累积)省、易管理的污水处理新工艺( technology)势在必行。

2、小城镇情况

到2002年底,全国设市城市660个,其中人口在20万以下的设市城市325个。建制镇数量达20021个(其中县城镇1646个,县城关镇以外的镇18375);集镇22612个。建制镇人口13663.56万人(不含县城关镇)。我国建制镇(不含县城关镇)平均人口规模不足1万人,西部地区不足5000个。在县城以外的建制镇中,镇区人口在0.3-0.6万人等级的小城镇占多数,其次为0.6-1.0万人,再次为0.3万人以下。镇区人均占有土地面积108㎡。小城镇类型有工业型、旅游型、商贸型、港口物流型、居住型等。

3、小城镇污水处理工程建设现状及存在主要问题

根据建设部《2006年城市、县城和村镇建设统计公报》,截至2006年底,全国城市的污水处理率已达57%(其中20%的城市的污水处理率已达到或接近70%),县城的污水处理率为13.56%,但小城镇的污水处理工程还处于起步阶段,污水处理率不足1%。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

目前,小城镇已建污水处理工程多集中在三峡库区、南水北调沿线或其它重点流域,其中绝大部分按现行的针对城市的相关标准、标准进行设计和建设。根据调研资料,已建的小城镇污水处理厂主要存在以下几方面的问题:

3.1、运行成本高

以三峡库区为例,为保护库区水环境,库区内的小城镇污水处理厂出水水质均执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级B标准,尽管项目由国家划拨经费建设,但建成后高达0.6~0.9元/m3的运行成本远远超出了当地政府和居民的经济承受能力。由于缺乏运行费用,许多工程实际运行水量大大低于设计水量,还有不少 “晒太阳”工程。

a03.jpg

3.2、受工业废水的冲击负荷较大

 小城镇污水处理厂规模较小,承受污染物负荷冲击的能力较低。目前国内生产工艺落后、污染较大的工业企业(Enterprise)有向小城镇转移的趋势,为降低生产成本,部分工业企业未严格执行有关生产废水处理的规定,将高浓度的工业废水直接排入城镇下水道,严重影响小城镇污水处理厂的正常运行,达标率低。

 3.3、技术和管理人员缺乏

 已建小城镇污水处理厂大多采用常规二级处理工艺,工艺和电气设备(shèbèi)较多,运营管理比较复杂,而小城镇往往缺乏专业的管理人员和技术人员,当实际处理系统不能相应的优化调整运行参数。同时,设备故障维修也较困难。这些问题导致污水处理达标排放的难度较大。

3.4、缺少相应的规范、标准

现行的《城市污水处理工程项目建设标准》适用于建设规模1万m3/d以上(含1万m3/d)的污水处理工程,而国内绝大多数小城镇污水处理工程的建设规模小于1万m3/d。近年的工程实践经验(experience)表明,小城镇硬性照搬《城市污水处理工程项目建设标准》,往往投资大,运行成本高,大多数(尤其是中西部)小城镇均难以承受,这些都严重制约了小城镇污水处理工程建设和当地环境保护事业的发展,因此,编制适用于小城镇的建设规模在1万m3/d以下的污水处理工程项目建设标准极为迫切。

4、当前小城镇污水处理工程的特点

近年来已建小城镇污水处理工程的建设经验表明,硬性照搬城市污水处理工程的建设经验,套用现行大中规模污水处理工程的相关标准,往往造成小城镇在污水处理工程投资和运行费用方面都难以承受。因此,必须根据小城镇的特点研究和采用相适应的建设标准,使小城镇污水处理工程的建设投资和运行费用与当地经济发展水平相适应,有效保护和改善生态环境,实现可持续发展。

4.1污水处理规模及进水特点

我国在不断扩大城镇化进程的过程中,小城镇的发展趋势正逐渐从数量增长向规模扩大过渡,小城镇当前发展的重点是扩大规模和提高质量。据民政部统计数据(data),就建制镇而言,绝大多数建制镇的非农业人口或城镇人口都在逐年增加。但小城镇的规模仍然普遍较小。根据建设部村镇建设办公室的调研统计,2007年我国大部分小城镇镇区人口规模为2500~10000人,平均人口规模在8300人左右,其中很多建制镇的非农业人口在2000人以下,根据相应的用水量指标(target aim)推算,大多数建制镇污水量规模在2000~2500m3/d。

a04.jpg

小城镇的人口规模、自来水普及率和工农业发展的结构水平,决定了小城镇的污水总量50%以上是生活污水,多数小城镇的工业废水以农产品加工的废水为主。受居民生活规律的影响,城镇污水的水量、水质波动较大,尤其是昼夜变化大,通常在每天的早中晚出现三次水量高峰,其余时段水量很小。

4.2污水处理系统设置

虽然改革开放以来我国的城镇化水平有了较大幅度的提高,但城镇的集约化程度总体上不高。小城镇集聚规模小、空间布局分散,而且乡镇企业的布局也相当分散,没有向小城镇区集中。如果将小城镇的污水集中处理,一方面将不同来源地污水混合,污水成分将复杂,处理的工艺流程会较复杂,处理成本也会较高。另一方面,需建设较大范围(fàn wéi)的污水收集管网,污水需进行长距离转输或中途提升,导致排水系统布局不合理,既加大了建设投资,也提高了运行成本。因此,小城镇污水处理系统设置不宜强调大集中的处理方式,应根据当地的自然地理条件、城镇总体规划、污水收集系统的实际情况,以及出水排放的趋向合理确定污水收集系统的划分。污水管渠系统的设计应以重力流为主,尽量不设中途提升泵站。对城镇布局分散、被自然河道或山体分割成几部分的地区,应按照经济合理的原则,选择适度分散的处理方式。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

5、处理工艺方案选择

原则:针对性强,技术成熟,投资合理,运行安全可靠,维护管理简单,运行费用省。

工艺选择应满足以下具体情况

1)水量的不均匀性,昼夜变化大,可能夜间多数时间没水。

2)排放要求,根据受纳水体要求或回用要求确定出出水水质,从而确定处理目标(cause)。

3)管理者素质

 污水处理是技术含量较高的行业,小城镇上劳动力素质较低,信息、交通运输、分析(Analyse)化验能力都不能与大城市相比,所选处理工艺尽量简单,易维护,可靠程底高。

4)尽量降低投资和运行费用

小城镇自身的财力较低,建设资金和运行资金低是确保能建得起和运行得起的关键。

5)占地、环保要求低

小城镇污水厂用地地价便宜,臭味对周围环境影响小,可以减少这方面投资。

a05.jpg

6、适合小城镇污水处理技术

1)、活性污泥法

国外小城镇污水处理基本都是采用活性污泥法,特点是工艺成熟可靠,处理效率高,受环境影响小。我国小城镇污水处理的主流工艺也是活性污泥法,变化也是在些基础上的创新与提高。

•氧化沟工艺

氧化沟工艺采用环形水流设计,具有稀释倍数高,抗冲击负荷能力强,出水水质稳定,曝气设备采用立轴曝气机或转碟曝气机,管理运行简单,适合小城镇水量变化大,管理水平低的特点。氧化沟主要类型有卡鲁塞尔、奥贝尔、二沟交潜式等。为降低工程造价氧化沟可设计成有防渗能力的土池结构。

•百乐卡工艺

百乐卡工艺用土池作为生化池,用浮动链曝气,并配有专用的沉淀刮泥设备。曝气设备、刮泥设备的维修可在水面上进行,池子基本不需放空检修,管理简单。可利用原有的坑塘洼地经必要整修作为生化池,投资费用低。实践证明该方法处理小城镇污水效果(effect)稳定,出水水质好。

•SBR工艺

小城镇污水主要集中在白天,晚上水很少,白天用SBR作为调蓄池,晚上电价便宜作为处理池,这样可减少构筑物数量。在SBR池中采用潜水或漂浮式机械曝气具有设备数量少,控制(control)过程简单的优点。SBR对水量的适应性强,尤其是小规模更具优势。

•4S-MBR

江西金达莱环保研发中心有限公司组织科研技术团队,成功开发了一种运行能耗低、可实现污水污泥同步处理的村镇污水处理新技术—4S-MBR。该技术以金达莱公司原创的特性菌膜生物反应器工艺为核心,通过引入自主培养和筛选的特性菌群,污泥产量少,基本不排有机污泥;同时强化系统厌氧氨氧化、反硝化除磷生化降解效果,实现了一体式连续脱氮除磷,COD、NH3-N、TN、TP稳定优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB/T18918-2002)一级标准及《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002),能耗降低50%以上。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

其“4S”主要体现为以下四个方面:

◇ 污水污泥同步---Sewage and Sludge Treating Synchronization

◇ 处理回用同步--- Treating and Recycling Synchronization

◇ 脱氮除磷同步--- Denitrifying and Dephosphorizing Synchronization

◇ 节能高效同步--- Saving and Efficiency Synchronization

2)、生物膜(英文:Biofilm)法

•生物接触氧化法

生物接触氧化是一种具有活性污泥法特点的生物膜法。它综合了曝气池和生物滤池两者的优点。

生物接触氧化池具有容积负荷高、停留时间短、有机物去除效果好、运行管理简单和占地面积小等优点。

•曝气生物滤池

当出水质要求高,有回用要求或占地面积受限时,采用好氧生物滤池,具有占地面积小,处理出水水质好的优点,缺点是工艺较普通活性污泥法复杂,其投资和运行成本高于活性污泥法。当出水用于景观水体时,因出水中悬浮物、有机物、氨氮等低,可减缓水体富营养化进展,好氧生物滤池出水清澈,作为景观用水时视觉效果较好。

 •活性污泥与生物膜法的复合技术

活性污泥与生物膜法的复合,可以发挥二种方法的优势:主要体现在可减少占地、提高净化效率及效果上,如以颗炭为载体的流动床曝气技术(流动载体也可以为塑环、海绵体等),曝气池中加生物挂毯,都可实现提高出水水质的要求,在生物池放置固定填料的接触氧化工艺,具有占地小,抗冲击负荷能力强,出水水质稳定,也适合小型污水处理,在我国应用(application)广泛,技术、设备、材料成熟。

3)、自然净化法

纯自然净化法使用很少,一般污水需经过去除悬浮物、油、砂后进入自然净化系统,如何在无霜冻的南方采用人工湿地,通过植物根系固定微生物(Micro-Organism)并向水中传输氧气,利用微生物净化污水,同时水生植物可去除水中的氮、磷。本方法适合处理河湖入口处的低浓底污水。还有人工绿地,人工快滤方法都是充分利用了自然条件的净化方法,特点是投资省、运行费低。

4)、人工快速渗滤技术

人工快速渗滤系统(Constructed Rapid Infiltration System,简称CRI系统)是在传统(chuán tǒng)快速渗滤系统(Rapid Infiltration System,简称RI系统)基础上发展起来的一种崭新的生态污水处理技术,它通过有控制地将污水投放于人工构筑的渗滤介质的表面,使其在向下渗透的过程中经历不同的物理、化学(Chemistry)和生物作用(role),在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用下去除污染物。

与传统二级污水处理技术相比,CRI技术具有其独特的优点:

① 建设和运营成本低。CRI系统工艺流程简单,不需要曝气,不用污泥回流,不产生活性污泥,其建设成本是传统方法的1/2,直接运行成本是活性污泥法的1/3,其它传统方法的1/2。

② 污染物去除率高、出水效果好。CRI系统对污染物具有较高的去除率,一般COD达85%以上,BOD达90%以上,SS的去除率达到95%以上,氨氮去除率为90%左右,总磷的去除率可达50~70%以上。

③ 操作、运行简便。CRI系统工艺简单,构筑物较少,自动化控制程度高,对运行管理人员要求不高,十分便捷。

④ 建设周期短。规模低于千吨/日的工程一般能在几个月内建成。

 CRI系统成功的工程实例详见四川成都市大林镇。

 5)、无动力式生物处理技术

 针对农村的污水排放特点,贯彻可持续发展、节约能源的理念,在北京市农村污水处理中大量推广应用了无动力式生物净化槽、人工潜流湿地、土壤(Soil)渗滤系统等无动力式生物及生态技术,这些技术都主要体现了如下理念:

(1) 以人为本:充分考虑各农村的操作管理水平及污水排放特点,推动应用无人值守技术;

(2) 长效机制(Long term mechanism):使用节能乃至无动力技术,尽量不需要电力接入,追求运行费用最低,不需要后期投入;

(3) 污水资源化:就地处理,就地回用;

(4) 景观美感:使环保设施与周围的环境生态融为一体,打造新的绿色景观。

① 无动力式生物净化槽是好氧与厌氧结合的一体化结构,核心技术为混合流膨胀床厌氧生物滤池。厌氧生物滤池是在过去几十年新发展起来的污水处理技术,并在厌氧领域(domain)得到应用,其典型技术为Young和McCarty发明的厌氧滤池,其系统内能保持高污泥浓度,有机负荷高,进而耐冲击负荷能力强,水力停留时间短,占地小而得到广泛应用。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

② 人工潜流湿地

湿地是由水和生长着水生植物的土地形成的一个生态系统。人工湿地利用湿地系统内部良好的循环,对污水有很强的净化效果,而且具有较好的生态效益和景观效果,可广泛应用于处理各种类型的污水,包括生活污水、工业废水、河湖库水质改善等多方面,是投资低廉、节能低耗的污水处理实用技术。

人工潜流湿地是将污水有控制地投配到生长着植物的土地上,利用土壤、植物和微生物等的作用处理污水的一种污水自然处理系统,当污水流过时,经砂石、土壤过滤,植物的富集吸收,植物根际微生物活动等多种作用,使水质得到净化。污水在湿地床表面下经水平和垂直方向渗滤流动,通过植物传递到根系的氧气有助于污水的好氧处理,并可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料进行土壤的物理、化学和土壤微生物的生化作用等,提高处理效果和处理能力;同时系统具有水力负荷高,净化效果良好,受温度(temperature)影响较小,处理效果及卫生条件较好等特点。

③ 生物净化井(土壤渗滤技术)

污水土地处理系统多年来一直被人们广为使用,各种土壤渗滤系统是许多小规模污水处理站的理想选择。利用渗井处理污水曾被大面积使用,但由于没有防渗措施,它可能会对土壤和地下水产生污染,因而在许多地方被立法加以禁止。以快速土壤渗滤系统原理开发的生物净化井是成套化小规模污水处理设备,造价低,管理简单,对污水有较好的净化效果,而且具有较好的生态效益和景观效果。

a06.jpg

生物净化井是成套化的人工土地快速渗滤系统小型装置(device),采用大粒径易挂膜生物滤料,将一定量的污水投配于渗透性能较好的滤料层中,使其在渗透的过程中经物理截留和生化作用,最终达到污水净化目标的过程。生物净化井由污水的预处理、调节(adjust)、布水、渗滤以及集水等部分组成,中心部分是渗滤池。

在土地渗滤系统中,投配污水缓慢通过布水管周围的填料,在土壤毛管作用下向填料层扩散。由于污水富含微生物所必须的营养和能源物质,加之适宜的填料性状为微生物提供了良好的生存发育环境,所以填料中有较高的生物活性,存在大量微生物。作物根区也处于好氧状态,污水中的污染物质在扩散过程中被土壤阻留、土壤吸附、微生物降解、植物吸收等一系列作用被去除。其中微生物对污水中有机物质的去除起着十分重要作用,被截留和吸附在填料中的有机污染物,在微生物的作用下,经过生物化学反应,被分解转化成无机物,这是去除有机污染物的关键。

由于生物净化井系统的负荷低、停留时间长,水质净化效果非常好,而且稳定。该系统适宜于小规模的农村生活污水的处理,尤其适用于单户或三五户居民的生活污水处理,推广利用前景较为广阔。

7、结语

由于小城镇发展迅速,且大多数城镇污水未经处理直接排放,因此小城镇污水成为我国区域性水污染的主要原因之一。小城镇污水治理不仅是小城镇自身发展的需要,同时也是流域生态环境保护的需要。受建设资金、技术水平和管理水平的制约,我国小城镇(包括经济发达的农村)污水处理尚处于起步阶段。为促进小城镇污水处理过程的建设,保障(assure)我国的水环境和小城镇的可持续发展,应加大小城镇污水处理有关问题的研究力度。

城镇农村污水处理技术探讨

相关文章推荐