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小城镇污水处理特点及需要探讨的问题

小城镇污水处理特点及需要探讨的问题

一、小城镇的重要战略意义

1、小城镇一般是指建制镇政府所在地,具有一定的人口、工业、商业的聚集规模,是当地农村、社区的政治、经济和文化中心,并具有较强的辐射能力。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。由于小城镇与周围村庄关系密切,所以也常简称“村镇”。

2、城镇化是指农村向城镇逐步转换的过程。由于产业活动的转移,小城镇交通条件的改善,居民对居住环境质量要求的提高等原因,使大城市中心区吸引力不断下降,导致经济活动和人口不断由大城市向中小城市及城镇迁移和扩散。从世界各国城市化发展趋势(trend)看,集中趋势向分散趋势的趋向越来越明显。加速小城镇建设已成为客观需要。

3、改革开放以来,我国城镇化进程加快,1978~2000年建制镇由2178个增至20312个,目前各种规模和性质的小城镇已近48000个。随着“新农业经济发展”,农村经济社会(society)进入了新的发展阶段,对小城镇建设也提出了新的任务和要求。党的十三届三中全会指出,“发展小城镇是带动农村经济一个大战略,……”;国家在“九五”“十五”期间都将发展小城镇作为一项重大任务来实施。小城镇已由原来的“大问题”,逐步发展成为“大战略”“大前途”,有着十分重要的战略意义。

二、小城镇污水治理的重要性及迫切性

1、小城镇自身发展的需要

随着小城镇城镇化进程的加快,村镇人口不断集中,乡镇企业迅速发展,城镇污水排放量也不断增加,然而由于过去“重建设,轻环保”的旧观念,城镇基础设施建设远远落后于城镇建设的发展,缺乏必要的污水收集系统和污水处理设施,污水无序乱流,不仅直接污染了小城镇自身生态环境,而且造成了河湖水体的严重污染,已成为区域性水环境的重要污染源。同时,由于小城镇紧临农村,畜禽养殖,水产养殖、农药及化肥等面源污染也极为严重,均对小城镇饮用水安全和居民生存环境构成严重威胁,制约了经济发展及城镇可持续发展。

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2、流域生态环境保护的需要

如前所述,小城镇在城镇总数中所占比例大,且呈分散型,是继大中城市污水治理后的一个新的战略(strategy)目标。有关资料介绍太湖流域建有不同规模的7座污水处理厂,而该流域内的小城镇就达978个,并且分布范围很广。如果只注重大、中城市污水处理工程的建设,而忽视数量多、分布广的小城镇的污水治理,其结果必然是太湖流域污染防治不可能达到预期目标。根据有关报导,预计今后我国70%以上的生活污水将来自城镇及小区。由此可见小城镇的污染治理关系到我国环境状况和可持续发展的战略目标,是十分重要和必要的,也是非常有前途和极具生命力的。

三、小城镇污水处理特点及需要探讨的问题

我国现行的“城市污水处理工程项目建设标准”中将处理规模分为五类,其中V类为1~5万吨/日。本文将其定位于规模小于2万吨/日,重点是2000吨/日~5000吨/日。

1、主要特点

⑴ 人口少,用水量标准较低,污水处理规模小;

⑵ 产业结构区域特定差异、受雨季影响及用水量时变化系数较大,因此污水水量、水质变化大;

⑶ 经济发展水平偏低,经济承受能力弱,可供选择的适用技术少;

⑷ 由于处理(processing)规模小而造成工程建设费及运行费用过高;

⑸ 维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏等。

2、需要探讨的问题

我国幅员广大,自然条件(tiáo jiàn)及经济发展水平相差悬殊,小城镇区域特点、产业结构及主要功能也各不相同,因此,城镇污水的特性、收集方式、排放水体状况、设计用地、选用工艺等均不相同。目前,我国尚无针对小城镇污水处理工程(处理规模小于2万吨/日,多集中在2000~5000吨/日)的现场排水设计标准、标准、法规等,仍然采用现行中、大规模污水处理工程的相关标准,在工程设计中发现存在不少问题,主要如下:

排水体制

一般新建城市、扩建新区、新建开发区等多采用分流制,对于已建成旧区由于历史原因造成的合流制可改造(refome)成截流式合流制。但是,很多小城镇尚无排水系统(system),雨污水均沿道路边沟或路面排至就近水体,一些小城镇(特别是山区和贫困地区等)由于街道过于狭窄、两侧建筑密集、施工复杂,无条件修建分流制排水系统,可考虑采用完全合流制排水体制;

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(2)排放标准

现行排放标准执行“城镇污水处理厂污染(pollute)物排放标准——GB18918-2002”,其中除BOD5、COD、SS、pH外,总磷(P)、总氮、氨氮、粪大肠菌群数等均需达到要求的标准。对于一些城镇化发展中的地区而言,建设及运营资金短缺,土地资源紧张,可考虑将其标准进行调整或放宽;

(3)处理工艺 

没有根据小城镇特点研究和采用相适应的处理工艺,而是延用和照搬大、中型规模城市污水处理工艺及设计参数,造成工程投资和运行费用过高;

(4)占地面积

延用大、中型城市污水处理厂占地面积指标,如“水工业工程设计手册——废水处理及再用”中规定为0.8~1.2公顷/万吨·天,使得征地费及相关费用较高;

(5)绿化率

延用大中型城市污水处理厂绿化率指标,如“水工业工程设计手册——废水处理及再用”中规定为绿化率大于30%,而小城镇大多紧靠农村,是否可因地制宜降低该指标;

(6)电源等级

目前,城市污水处理厂电源等级严格执行“工程建设标准强制性标准条文”中规定“……必须为二级负荷……”或应设置(set up)“备用动力设施”,小城镇可考虑(consider)根据具体情况而进行修定;

(7)自控水平

小城镇污水厂是否仍采用目前常用的集散型控制系统和DO控制回路,是否要设置(set up)控制管理中心及模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)屏等设施,监测项目可否简化等问题;

(8)人员编制

仍延用现行的“水工业工程设计手册——废水处理再生”中有关人员编制的标准,可否根据具体情况减少人员编制,实行社会化服务等;

(9)建设程序及文件编制

能否简化现行的建设程序和文件编制深度要求等。

四、小城镇污水处理工程设计的若干建议

针对上述问题笔者提出下列建议,仅供业内人士研究和讨论:

1、排水体制

排水体制的选择宜根据当地具体条件,因地制宜,不必强求采用完全分流制或截流式合流制。对改造难度极大的旧城区可维持原有合流制排水系统并在合流制系统终点设置调节池;对西部干旱地区,由于降雨量极少,亦可全部采用合流制系统,并在污水总干管进入污水处理厂前设置调节池,调蓄雨季洪峰流量。当然,在工程设计时应对整个收集系统(全部完全分流制系统、非截流式合流制+完全分流制系统、完全截流式合流制系统、合流制+调节池+分流制系统及完全合流制+调节池系统等)进行经济(Economy)技术比选和详细的投资——效益分析后,选用经济合理的排水体制方案。

2、排放标准

目前,我国大部分小城镇经济承受能力较弱、资金不足、“建得起、用不起”,因此,当务之急应该是治理与不治理、工程及运行费用是否与小城镇现况经济水平相适应的问题。排放标准可根据当地具体情况予以调整和放宽,如在封闭及半封闭水体,可考虑除磷脱氮的要求,而在开放式水体,可适当降低磷,氮等有关标准,这样可以缩短处理流程、减少处理构筑物池容及相关机械(machinery)设备、自控仪表等,不仅节省了工程投资和运行费用,还可加快污水处理厂的建设速度和简化运行管理。但是要考虑改造的可能性(Possibility),待具有一定经济能力时,再将该污水处理厂工艺流程进行调整或改造,使之达到国家要求的相关标准。

3、污水处理工艺; 

(1)变化系数

小城镇由于处理规模小,变化系数较大。当污水处理厂进水主要为生活污水时,时变化系数较大;当工业废水比例较高时,时变化系数及周变化系数均较大;当该城镇为旅游地区时,不仅时变化系数大,而且季节性变化系数亦较大。变化系数直接影响工程规模,设计时必须根据具体情况,充分调查研究和认真进行科学分析后再合理确定其变化系数。 

(2)设置调节池

小城镇人口少,处理规模小,时变化系数大,污水水质水量变化大,因此在选择处理工艺时需注意其处理效果的稳定性。宜在污水处理厂进水端设置调节池(该池亦可兼作合流制系统中的调节池使用),待降雨强度减小,再均匀地以小流量(单位:立方米每秒)方式排入污水处理厂。一方面可以减少冲击负荷,另一方面还可保持原水有机物浓度,提高污水处理效果的可靠性和稳定性。

(3)宜选用低负荷型和成熟可靠、稳定性好的处理工艺

典型处理工艺可考虑活性污泥法的氧化沟工艺、延时曝气工艺、间歇式活性污泥法及其变法工艺;生物膜法的生物转盘、接触氧化及生物滤池工艺等。特别是一些较适合小规模污水处理厂的新开发的技术和工艺,亦可在具备条件的小城镇采用,例如:人工快速渗滤技术,百乐卡工艺及人工生态绿地等。

(4)易于维护管理,维修工作量少

一般不宜采用检修环节多,检修频率高的处理工艺和尽量减少水处理构筑物的系列数。

(5)宜选用与建设用地面积相适应的工艺

由于各城镇所处地域不同,如山区、渔村、高原、沿海一带等,所能取得的用于污水处理厂建设的用地形状及面积各不相同,选择工艺时应与其相结合,合理确定。

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4、污泥处理工艺

(1)污泥处理工艺选择应与污水处理工艺相适应。当采用延时曝气或泥龄较长时,污泥基本处于稳定状态,可不设消化池或其它污泥稳定设施。

(2) 污泥处理工艺选择应与污泥最终利用形式相适应。

· 当污泥直接用于农田、绿地时,可选用污泥浓缩、消化和脱水工艺;

· 当污泥最终利用采用堆肥时,则污泥处理只需浓缩和脱水工艺;

· 当采用最终填埋处置时,则污泥处理也只需浓缩和脱水工艺,有条件者可增加常温消化工艺,以便降低填埋场渗滤液中有机物浓度,提高渗滤液处理的可靠性;

· 特定情况(Condition)下,最终采用焚烧工艺时,污泥经浓缩、脱水后,脱水泥饼需保证较低的含水率,以便减少焚烧所消耗(consume)的能量。

(3)由于小城镇污水处理厂产泥量少,污泥稳定化处理可采用常温消化;污泥脱水优先考虑自然干化;污泥堆肥可选用露天式自然堆肥等方式;

(4)由于污泥处理规模小,污泥处理系统常为间歇运行,污泥浓缩或脱水的上清液往住集中产生,如回流至水处理系统将会形成冲击负荷,影响水处理系统的稳定运行。因此,宜考虑将其集中贮存,再以小流量形式连续地流入污水处理系统。

(5)处理方式

由于处理污泥量少,可考虑集中或分散处理两种方式;

当处理厂之间距离较近或交通便利,易于运输时,可采用在其中某处理厂内合建污泥处理设施(shè shī),各厂将生污泥或浓缩污泥通过管道输送、罐车或卡车运送等方式,将其集中处理、处置;

当不具备上述条件时,可单独设置污泥处理设施。但是由于处理规模小产泥量少,各处理厂分别设置污泥处理设施将会造成工程费用及运行费用过高,可考虑采用移动式污泥处理车,将剩余污泥经车载处理系统脱水后直接运至处置地点,进行堆肥、填埋、还田或焚烧等。

(6)污泥再利用

小城镇大多靠近农村或林地,苗圃(pǔ)等,污泥处理(processing)达到相应的规定或标准后,直接还原于农田或绿地,小城镇污水处理厂污泥处理的关键是无害化和减量化,有条件者可考虑再利用及资源化。污水处理技术和原理为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域,也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。

五、污水处理厂工程的经济性

与大、中型城市不同,我国绝大多数小城镇财政能力不足,人民生活水平普通不高,甚至仍有部分贫困地区,建设污水处理厂工程,无疑会给地方政府和人民增加一定的负担,因此,需要十分重视其经济性,强调其工程投资(意义:是未来收益的累积)省和运行费用低的原则。

(1)占地面积可低于设计手册中规定的标准。

(2)绿化率可低于设计手册中规定的标准,如周围紧邻农田可与厂外大环境统筹考虑,合理确定绿化率;

(3)宜选用简易、高效的成套工艺与设备,并尽可能形成标准化设计;

(4)结构型式可考虑占地面积小,共用隔墙的一体化组合式处理构筑物,以利降低工程投资;

(5)设备选型尽可能通用化和国产化

(6)在具备条件地区,某些工艺构筑物的土建设计可突破目前常用钢筋(英文:steel bar)混凝土(Concrete)结构型式,采用砖砌、土池加铺防渗层的型式,如:百乐卡污水处理池采用

(7)根据地域特点,在选择厂址时应优先考虑利用自然地形,减少提升泵站,有条件地区,污水处理厂还可不设置进水泵站,从而可大大降低电耗和运行费用。城镇生活污水处理技术处理污水的方法很多,一般可归纳为物理法、化学法和生物法等。随着科技的发展,污水的直接利用已成为可能,使用污水源热泵系统对城市原生污水进行利用。

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六、电气与自控

我国“工程建设标准强制性标准条文”规定“……必须为二级负荷……”,而大部分小城镇由于条件所限,只具备一路电源,在考虑设置备用电源时,可根据当地停电状况而确定,例如,当无进水泵房或停电时间短、停电期间污水能够暂时贮存在管道或调节池内,此时可不设置自备动力电源;

尽量采用自然光,减少照明用电量;

电器设置选用安全可靠、易于维修和经济适用的产品;

自控系统原则上以监视为主,降低自控水平,尽量减少监测项目;

原则上采用简单易行的自动运转方式或手、自动联动运转方式;

(6)可以不设置控制管理中心和模拟屏等设施。

七、管理设施

管理设施与运营人员数量、素质及自控方式等密切相关,建议:

⑴ 简化管理用房,减少管理用房建筑面积,可将管理、休息室、化验室、库房等集中建设;

⑵ 可考虑相邻几座污水处理厂共建管理站,采用巡回管理方式,或者采用无人管理方式,定期维修及检查;

⑶ 简化现场化验项目,采用几座污水处理厂共用化验分析(Analyse)室,或者委托其它有分析能力的单位,实现社会化服务等。

结束语:

“小城镇、大战略”是党中央、国务院对发展和建设小城镇的战略定位。随着小城镇建设和发展步伐的加快,势必带来环境(environment)污染的加剧,为避免重复“先污染、后治理、先破坏、后恢复”的老路必须先行治污,恢复和保持良好的生态环境,促进小城镇和农村经济的可持续发展。但是,至今我国小城镇污水处理工程相关的技术政策和法规仍然是空白。

随着小城镇建设进程的加快,小城镇环境治理也逐渐得到重视,并被提到议事日程上来。目前,我国“小城镇环境规划编制技术指南”已于2002年12月正式出版;国家发改委已经立项并正在编制“小城镇生活污水处理、生活垃圾处理处置工程技术指南”;国家建设部、国家环保总局均设立了与“小城镇污染治理”相关的研究课题或项目;国债项目中所涉及的小城镇污水处理厂比例大,如:三峡库区及影响区、南水北调、21世纪首都污染防治等相关的污水处理工程等都急待出台相应的小城镇污水处理技术规范、标准、法规及政策等,启动该项工作已是当务之急。

由于我国地域广阔,差异较大,各地的地域条件、经济水平、技术力量等相差悬殊。需要进行充分的调查研究,找准主要问题,同时参考国外经验和相应技术政策,制定适合我国国情的技术政策、法规及标准等,用以指导我国小城镇污水处理工程的设计、建设和运营。

小城镇污水处理特点及需要探讨的问题

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