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小城镇污水处理厂建设对策

小城镇污水处理厂建设对策

我国目前有各种规模和性质的小城镇近48000多个,其中建制镇19200多个。 污水处理技术和原理按污水来源分类,污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。 生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等,而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物, 包括:①漂浮和悬浮的大小固体颗粒;②胶状和凝胶状扩散物;③纯溶液。 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。 乡村污水处理技术农村污水由于地区分散,人口数量较大,收集难等原因造成农村污水成为水污染的主要组成因素,农村污水中还有大量的有机物和有氮、磷等无机盐类。 随着城镇经济的迅速发展和人口的增加,城镇的污水排放量不断增加,由于缺乏必要的污水收集和处理设施,生活污水、工业废水一同排入水体, 使得绝大多数小城镇的水环境污染日益严重,已成为区域性水环境的重要污染源头。 小城镇污水治理已成为我国水污染控制的重点,其治理问题已经迫在眉睫。 鸿淳环保拟对此提出一些浅见,供决策者参考。

1  城镇污水的收集

污水处理的前提是污水的收集,而城镇的建设与发展,无不是以其基础设施的建设为起点的。 现代城镇的基础设施网站内容很多,但最主要的是道路工程、桥梁工程、给水工程、排水工程、电力工程和通讯工程。 城镇基础设施的规划以道路为龙头,而排水工程中的污水收集系统则是重要的组成部分,因为污水管线的走向和埋深往往控制了地下管线的综合设计, 而地下管线的综合设计又极大地影响着基础设施的整体效益(benefit)。 因此,可以说城镇污水收集系统是城镇极为重要的基础设施之一。 应该说,污水收集的难度要比污水处理本身的难度大得多,对此,城镇建设的管理者应有足够的认识。 由于长期以来我国的城乡政策偏向城市,小城镇人居环境建设没有得到应有的重视,结果导致小城镇公共设施与服务普遍滞后、基础设施水平较低。 中国城市规划设计研究院2005年曾对四川、重庆和云南三省(市)16个小城镇环境基础设施建设经济适用技术及示范项目的小城镇进行环境基础设施建设调查, 由于各个小城镇的社会经济发展水平,工业布局、地理位置以及经济状况不一样,城镇污水收集与处理系统都不完善。 16个县城中仅有4个已建有城市污水处理设施,其它城镇多数才编制了相应规划、尚停留在筹建或待建中。 已建成的污水收集管网系统,大多为合流制,只有一小部分新建城区采用分流制。 排水管网不完善,管网建设质量低劣,污水收集率较低,或者雨水和地下水大量混入污水收集管网。 出现了污水处理设施建成但不能正常运行的情况。

污水处理厂在城镇的规划面上只是一个点的问题,而污水收集系统本身却是一个面,其管线也是一条线,往往涉及城镇建设的各个方面,笔者认为, 一个确有实效的污水处理系统,污水收集管道的建设应是重中之重。 城镇建设应抓住规划,紧跟道路建设,修路先埋管,系统不能乱。 污水管线的建设,不怕慢,就怕停。 坚持数年,收集污水的系统就能功到自然成。

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2  排水工程的分流制

室外排水设计规范规定:“新建地区的排水系统宜采用分流制。 ”这是自国家在1954年成立北京给水排水设计院以来一贯的政策,目的是实行分流制可根据当地规划实施情况和经济情况,分期建设污水系统和雨水系统。 污水系统收纳污染严重的那部分污水输送到污水处理厂处理;雨水由雨水系统就近排入水体,可达到花钱少,环境效益高的目的,故几十年来都推荐新建地区采用分流制。 最近建设部和科技部发布的《小城镇建设技术政策》,对小城镇排水管网也作了一般宜优先选择分流制的规定。 不幸的是不少新建的分流制地区,因为建设管理不到位,“雨水就近入河”变成“污水就近入河”。 污水管错接入雨水管的有之;污水管下游设有出路,临时改成合流管就近入河有之;背景工程污水管强行“暂时”接入雨水管道有之;地下管线档案管理混乱错接入雨水管有之; 阳台雨水管因阳台改成厨房成污水管污水流入雨水管有之;污水管堵塞污水外溢流入雨水井进入河道的有之……。 有的大城市,排水管理部门数千员工,设计、施工、管理队伍强大,新建的污水管却进大量雨水,暴雨后街道积水,上游雨水进入污水管,下游污水往路面上冒, 造成群众下班淌水淌的不是雨水,而是黑臭的污水……。 有的雨水泵站旱季积满黑臭的污水污泥,大雨一来全部入河排泄,造成河道污染。 因此,不少新建的分流制地区,结果却都成了合流制污水需进行截流才能进入污水厂。

笔者认为,分流制的优越性是十分明显的,要采用分流制,必须提高建设管理的水平,全面推进质量监督工作规范化。 针对质量监督工作的程序、方式、内容等不规范等问题,采取一些切实的措施,确保分流制排水管网的经济和环境效果。

① 严格地下管线档案的责任制,档案管理者后任承担前任者的责任,否则前任不准离岗。 档案丢失要负法律责任。

② 100m×100m的街坊内不设雨水管,雨水由地面径流排泄(道路设纵坡),街坊外道路路面增多雨水口,保证雨水不进污水管。 街坊内下水道全部是污水管,接入区外道路所埋设的市政污水干管。

③ 环境要求较高区域,雨水管出水口设截流井,截流初期雨水进污水干管。

④ 凡发现污水入河事故,必须追查设计、施工、管理的责任。

当然小城镇污水在收集系统上采取何种方式,还应按地域、城镇的现状及发展规划综合考虑。 根据《小城镇建设技术政策》的规定,对于经济力量较薄弱(解释:单薄而不坚强)的小城镇,近期可采用不完全分流制,有条件时过渡到分流制; 某些条件适宜或特殊地区的小城镇可采用截流式合流制,并在污水排入系统前采用适当方法进行处理。 譬如(比如,好比)对降雨量小的西部小城镇,就可以考虑采取合流制,再在设计中具体作技术经济比选。 而对一些老城区排水系统的改造,则可以根据实际情况采用分流制、截流式合流制或合流制。 对于旧镇近期改造地段、新区建设及工业开发区建设还是应坚持高起点、高标准,实行雨污分流制。

3  城镇排水规划

我国是一个水资源贫乏的国家,人均水资源仅为世界平均水平的1/4。 随着经济发展和城市化进程的加快,城市缺水问题尤为突出,城市污水的资源化势在必行。 “国民经济和社会发展第十个五年计划纲要”中将搞好污水处理回用明确写入纲要。 我国现有的污水处理厂,大多是按照沿袭多年的污水收集-处理-排放的排水工程规划设计建设,远离城市中心区,比邻河边、湖边、海边,基本上都是方便排放的老模式。 现在的新观念是污水收集、再生、回用。 因此,排水规划应在新观念的指导下进行。 那就是规划要从污水的再生回用出发,要使排水工程与再生回用工程一致,为水资源的再生利用创造条件。 笔者见到有的城市编制了污水回用规划,数年后仍束之高阁。 究其原因,是因为排水规划,基本上没考虑再生水的综合利用问题。 按污水收集-处理-排放的规划原则,从经济上分析,污水处理厂规模越大,其单方造价、管理费用都比修建小型污水处理厂显得经济。 但是,要修建大型污水处理厂,首先要建设一个庞大的排水系统,包括几百至上千公里管道及许多中途泵站,才能将污水收集后集中输送到污水处理厂。 这个污水收集系统的投资(意义:是未来收益的累积)往往大大超过污水处理厂的建设投资。 污水再生回用就是要实现污水从哪儿来,再生后再回用到那儿去!可以设想,污水通过几百至上千公里管道及许多中途泵站好不容易流到污水处理厂, 然而再生后要再回去,谈何容易!当然水价也是回用难的一个原因,但回用管线的投资确是很大的障碍。 因此,从污水再生回用出发,排水工程的污水处理规划应该令污水收集系统规模不宜过大,使污水能就近处理以实现污水的就近再生回用。

另外,污水再生回用不能仅指进入工厂用于生产或进入家庭用作冲厕,再生水进入河道作为补给水源,满足河道生态需求,也是回用。 某城市市内缺河,以改善环境,将位于城市下游的污水处理厂出水,作为再生水修专用的管道加压后流至上游,供新开挖的河道作补给水, 并流经公园人工湖,美化了城市,结果带动了沿河房价的增值。 南方某市一热带海滨风景区。 从规划开始,就投资1500万元,兴建一座日处理污水5000吨的现代化再生水厂。 将全部再生水成功地回用于景区园林系统。 每年节约自来水60多万吨,价值200多万元。

总之,排水规划是城镇总体规划的重要组成部分,建设管理者应予足够的重视,备有必要的费用,切勿重硬轻软,没有足够的经费,规划就很难编制好。

4  工程设计

污水处理厂设计涉及水、电、自动控制、建筑、结构及微生物学等许多专业知识,1995年10月25日,参加中美工程技术研讨会的美方主席洪胜男先生在参观天津东郊污水处理厂时指出, 如把世界上的污水处理厂分为十级,他认为目前还没有达到十级的污水处理厂。 可见要设计、建设、管理运行好一座污水处理厂是很不容易的。 规划、可行性研究、初步设计等都是项目建设的前期工作,水质水量调查、地质勘察、环境影响评价都需要备有必要的经费,有的项目由于经费短缺, 造成前期工作不扎实,工程很难建设好,建成后也往往留下许多“遗憾”。

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现在经过20多年的实践,各市政工程设计院、工业设计院等都积累了丰富的污水处理厂工程的设计经验,但对于小城镇污水处理厂的工程设计, 笔者认为,不能因为污水量少,工程量小,就轻视其技术的难度。 实际上,在某种意义上说,水量越少,设计、运行的难度更大。 因为大型污水处理厂各类处理构筑物容积大,一般讲较为耐冲击负荷,比较容易保持正常运行。 而污水量少的污水处理厂,池容小,有点“风吹草动”,运行就易出现问题。 所以,设计小城镇污水处理厂不仅“五脏俱全”,更需要有一定设计经验的专家主持,才能保证设计成功。 要避免委托大设计院承担设计任务,而实现操作的项目负责人缺乏经验,造成设计失误。 就是通常说的“进了大医院,遇到实习医生来负责诊断,结果误了大病”。

5  污水处理工艺

《小城镇建设技术政策》规定:小城镇污水处理应因地制宜地选择处理方法。 处于城镇较集中地区的小城镇宜在区域规划的基础上共建污水处理厂;经济欠发达、不具备建设污水处理厂条件的小城镇, 可结合当地具体条件和要求采用简单、低耗、高效的多种污水处理方式,如氧化塘,自然处理系统,一级处理或强化一级处理,以及其它实用的污水处理技术。

我国大量的小城镇产生的污水量一般小于2万m3/d,通常在2000~5000m3/d之间,由于各个小城镇的工业布局、地理位置以及经济状况不一样,因而水质和水量变化很大。 再加上有经济发展水平偏低和运营管理经验严重缺乏等方面的问题,与大中型城市污水处理厂相比,小城镇污水处理厂的设计、建设和运营难度更大。 若照搬城市污水的处理体系显然是不现实的,必须针对小城镇的资源与环境条件,根据小城镇的特点,推广切实可行、因地制宜的较低成本的污水处理技术。

污水处理技术随科技发展,新工艺不断涌现,目前,已在我国应用的和正在推广的各类工艺技术有四十多种,应该说为了追求高效,不断采用新技术是社会潮流, 事实也证明,新技术带来污水处理的投资下降、耗电减少、用地节省,尤其对小型城镇污水处理项目,好像采用新技术的灵活性更大了。 但笔者认为,采用新技术,必须慎重,应该先有样板工程,取得经验,才能推广。 这方面,国内也有实例,某项目用国外新技术,在国外也并无实例,为此,外方提供银行担保,规避了国家投资的风险,结果证明,该技术是可信的。 最后受益的是项目本身。

所以,污水处理的工艺选择有以下几个方面应该注意:

① 小城镇污水处理厂的特征是规模小,水质水量变化大,其工艺设计绝不能套用大中城市污水处理厂和工业废水处理厂的经验。 我们对于小城镇污水处理厂的工程设计,还缺乏很成功的实践。 现在已经建成的不少工业废水处理设施运行不正常的教训,足以引起我们对小城镇污水处理设计难度的警惕。

② 具有脱磷(P)功能的厌氧-好氧组合处理工艺,充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势,已成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。 各种形式的厌氧-好氧组合工艺在节能和处理功能、效率等方面也各有所长。 但究竟采取何种组合工艺形式,则需要由污水的水质、水量和所要达到的排放标准来决定。 对于后续好氧工艺可选择普通曝气池、间歇曝气、生物接触氧化、氧化沟和深井曝气,也可以选择高效节能且有良好脱氮功能的曝气生物滤池。 据多年的实践,笔者认为,厌氧-好氧组合工艺应该作为小城镇污水处理工艺的优先选择。

③ 现在国内采用的各种污水处理工艺技术基本都自国外引进,属于自主知识产权的技术是少之又少。 小城镇污水处理规模小的这个特点,给我国水处理业界带来了一个科研攻关,开发有自主知识产权的污水处理工艺技术的机会。 污水处理厂规模小,建设需要的投资就少,建设采用有自主知识产权的新技术的污水厂的投资风险就小。 国家应该鼓励高新企业开发有自主知识产权的污水处理工艺技术。

④ 小城镇污水处理规模小,水质水量变化大的特征给小城镇污水处理工艺设计提出了更高的要求,因此对小城镇污水处理工艺的探索对推进我国水处理技术发展具有很大的积极意义。 设计单位应加强对已建成污水厂的设计回访,经常了解运行过程中的实际情况,及时解决出现的问题,总结经验,不断创新。 对此,国家应给以切实的政策支持。

6  污泥处理与处置

GB 50014—2006《室外排水设计规范》规定“城镇污水污泥,应根据地区经济条件和环境条件进行减量化、稳定化和无害化处理,并逐步提高资源化程度。 ”又规定“污泥处理的流程应根据污泥的最终处置方式选定。 ”小城镇污水处理厂由于规模偏小,污泥量少,又受工业废水的影响较大,污泥消化宜采用好氧消化的方法进行减量和稳定化处理。 对城镇较集中地区的小城镇在区域规划的基础上共建的污水处理厂,由于规模相对较大,污泥消化可以采用厌氧消化, 也可以采用加拿大VERTAD工艺技术使污泥进行节能的好氧消化(有机物氧化发热,使泥温达65℃)进行减量、稳定和无害化处理。 稳定化或无害化处理后的污泥处置,按照GB 50014—2006《室外排水设计规范》中污泥处置“宜考虑综合利用”的规定,进行综合利用。

① 农用。 一谈到污泥农用,大家马上就会联想到重金属,殊不知城市污水污泥中的重金属往往是因为个别工厂的个别车间所排放的工业废水进入而造成的, 小城镇的工业结构相对大中城市来说比较单一,只要加强监管力度,严格限制工业企业排入重金属等有害物质,完全可以控制城镇污水污泥中的重金属等有害物质, 使污泥达到《农用污泥中污染物控制标准》,用作农业肥料(按规定不能用于蔬菜地和放牧草地)。 污泥的土地利用应该是污泥处置最合理的方式

② 含有80%水分的污泥,具有500—800大卡/公斤的热值,10吨污泥经能量置换后相当于1.4吨原煤的发热量,每1吨污泥可以发电50度。 将其以20%—30%的比例,与高热值煤进行掺烧发电(循环流化床锅炉),可以充分利用污泥中的有机物热值,燃烧后形成的粉煤灰,可以作为建材原料进行综合处理。 这在江苏、浙江、上海都已有成功的实例。

③ 污泥中含有约60%的有机物,其中脂肪和蛋白质的含量约占一半以上,氮、磷含量还高于大部分农家肥,将污泥进行好氧堆肥就是循环利用这种生物资源的最经济有效的方式。 我国对污泥堆肥化发酵工艺的研究已有30多年的历史,过去由于大中城市污水污泥中重金属含量难以控制,再加上堆肥需要一定量的农副产品下脚料作辅料以及堆肥产品销售半径短的要求。 因此,作为土壤肥料或土壤改良剂,堆肥化产品的推广在一定程度上受到了限制。 小城镇污水厂以处理生活污水为主,污泥中重金属及有害物质的含量容易控制,加之小城镇有可以就近利用的原料,又具有实现本土化生产、本土化销售的地域优势。 污泥进行好氧堆肥应该是最经济有效的污水污泥处理的对策。 对于污水污泥全年处理而肥料季节销售的矛盾,政府应该加大政策引导,开辟大田作物、果树林木、园林绿化、土壤改良和生态修复等多方面的渠道,确保污水污泥的及时处理。 目前,国内多个污水污泥好氧堆肥进行资源化利用的示范工程已经建成投产。

污泥的处置决定污泥的处理过程,按照2、3进行污水污泥处置,污水处理厂对污水污泥只要进行脱水处理即可,污水厂建设投资也可以相应降低。

总之,我国城市污水走污水再生回用、污泥无害化用作改良土壤,这是走循环经济的必由之路。

小城镇污水处理厂建设对策

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