1、小城镇、农村污水处理适用技术及应用 一、概述随着我国经济快速发展，农村地区生活水平不断提高，但与城市相比，由于底子薄、基础差，环境安全隐患与问题突出，尤其是乡村聚居点生活污水引起的环境污染问题也日益严重。据统计，全国农村生活污水日排放量为2320.5万吨，其中总氮日排放量约为283.1吨，总磷约为56.6吨造成河流、水塘污染，影响村民居住环境，严重威胁农民的身体健康。农村生活污水造成的环境污染不仅是农村水源地潜在的安全隐患，还会加剧淡水资源的危机，使耕地灌溉得不到有效保障，危害农民的生存发展。我国迅速发展起来的规模化畜禽养殖带来的污染问题也日渐突出。据统计，截止2009年底，全国畜禽粪便的排放
2、量超过40亿吨，约为工业固体废弃物产生量20.39亿吨的2倍。因此，加强畜禽粪便资源化利用和环境保护具有重要意义，远远超过工业废水和生活废水COD排放量之总和。由于绝大多数养殖场没有污水处理设施直接超标排入农业环境，畜禽污染造成了水体富营养化，水质恶化，致使土壤板结和盐渍化。二、适合农村生活污水处理的方法v1.1高效藻类塘高效藻类塘（HighRateAlgaePond，HRAP）是由美国加州大学伯克利分校Oswald教授提出并发展的，试验流程见图1。高效藻类塘技术在国外已经得到了广泛应用，如以色列、摩洛哥、法国、美国、南非、巴西、比利时、德国、新西兰等，而我国还停留在实验研究阶段。案例一同济大
3、学对高效藻类塘处理太湖地区农村生活污水的效果进行了研究，结果表明，太湖地区农村生活污水的水质受季节影响变化较大，秋、冬季的有机物浓度较夏季高3倍4倍；高效藻类塘内存在的菌藻共生体系，使塘内溶解氧浓度较高（保持好氧状态），而pH值则存在周期性变化；对COD的平均去除率可达70%，氨氮主要通过硝化作用去除，去除率90%，磷酸盐主要通过沉淀作用去除，去除率为50%。案例二李旭东等采用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水，CODcr的平均去除率在70%以上，氨氮（NH3及TN）的平均去除率高达93%，磷的平均去除率为55%；陈鹏采用高效藻类塘处理城市生活污水，取得了稳定的处理效果:CODcr，BOD
4、5，NH3，TN和TP的平均去除率分别达到75%，60%，91.6%和50%。v1.2生物滤池生物滤池（BiologicalAeratedFilter，BAF）是一个相对较新的水处理工艺，已在欧美和日本广为应用，在我国的研究规模也日益扩大。其最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池，厌氧水解高负荷生物滤池处理系统集初沉池、曝气池、污泥回流设施以及供氧设施等于一身，大大简化了污水处理流程。该工艺运行管理十分方便，并能承受较强的冲击负荷，对于我国的农村污水处理有着特别重要的意义。有关研究表明，厌氧酸化高负荷生物滤池处理系统的COD去除率高达75%85%，BOD去除率高达85%9
5、5%，SS去除率高达85%95%。v1.3人工湿地人工湿地是利用人工水生态系统内多级生物的稀释降解作用来去除或削减水中污染物的方法。欧美国家广泛采用人工湿地系统处理村镇地区及小型社区的污水，取得了显著的成效。人工湿地作为一种新型生态污水处理技术具有投资和运行费用低、抗冲击负荷能力强、处理效果稳定、出水水质好、水生植物有一定经济价值等诸多优点。用于农村生活污水处理的主要是潜流人工湿地清华大学刘超翔等采用表面流和潜流式两种人工复合生态床对滇池地区低浓度农村污水进行的处理试验结果表明,在高水力负荷（30cm/d）条件下,潜流式床体对COD，TN，NH4N和TP的去除率分别为70.6%，60.6%，8
6、0.9%和66.0%,表面流床体则分别为63.1%，61.2%，90.2%和60.2%。v1.4无动力地埋式生活污水处理装置生活污水首先进入厌氧消化池，污水中的悬浮物沉降下来成为污泥，污泥通过一定时间的自然发酵，有机物得到降解。工艺流程见图4。浙江大学沈东升等采用内充空心球状填料的地下厌氧管道式或折流式反应器为处理设备，经过小试、中试及实际应用，结果表明:在水力停留时间1天及常温条件下，UUAR对农村生活污水中COD，BOD5，SS，TN，TP和大肠菌群、细菌总数及蛔虫卵的平均去除率分别达到66%68.3%，70%76.8%，80%90.2%，18%23.0%，33%35.2%，95%99.8
7、%，37%82.9%和78.7%100%，出水水质稳定达到国家二级排放标准。v1.5生活污水净化沼气池新型生活污水厌氧净化池（或称城镇生活污水净化沼气池）是一种小型分散化污水处理装置。生活污水净化沼气池是在化粪池和沼气池的基础上发展起来的，解决了化粪池处理效果差、沉积污泥多、沼气池沼气回收率低的弊端，其工艺流程见图5v1.6地下土壤渗滤系统该系统将污水投配到土壤表面具有一定构造的渗滤沟中，污染物通过物理、化学、微生物的降解和植物的吸收利用得到处理和净化。该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的去除率均较高，一般可达70%90%，污水土地处理技术对BOD，COD、氨氮、总氮和总磷有着较高的
8、去除率，并且投资省，运行费用低，管理简单，维护方便，有净化污水、美化绿化环境和节约水资源的综合效果，适用于我国中部地区广大农村的污水处理。工艺流程见图6。清华大学在2000年科技部重大专项中，首先在农村地区推广应用地下土壤渗滤系统，取得了良好效果:对生活污水中的有机物和氮、磷等均具有较高的去除率和稳定性，CODcr，BOD5，NH3，TN和TP的去除率分别大于80%，90%，90%和98%。地下土壤渗滤法在我国日益受到重视。中科院沈阳应用生态所“八五“”九五”期间的研究表明，在我国北方寒冷地区利用地下土壤渗滤法处理生活污水是可行的，且出水能够作为中水回用。三、各种处理方法的比较及优缺点l高效藻
9、类塘：高效藻类塘较传统的稳定塘停留时间短，占地面积小；建设容易，维护简便，基建投资少，运行费用低；BOD5，NH4N和病原体去除效率高。但是它易受温度和pH等环境因素影响。l生物滤池：BAF抗冲击负荷能力强，耐低温，无污泥膨胀，可避免微生物流失，保持较高的微生物量，日常运行管理简单，处理效果稳定。工艺简单，基建费用低，受气温影响小。由于BAF为半封闭或全封闭构筑物，其生化反应受外界温度影响较小，因此适合于北方寒冷地区。l人工湿地：人工湿地系统处理污水具有一系列的显著优点，适合不同的处理规模，基建费用低廉，处理构筑物由各种天然生态系统或经简单修建而成，没有复杂的机械设备，易于运行维护与管理。表面
10、流人工湿地成熟期短，只需要3个月4个月。表面流人工湿地通常是利用天然沼泽、废弃河道等洼地改造而成，因而其建设费用较低，根据当地地形落差采用合建式污水处理系统，池体采用砖混结构，可减小占地面积，节约成本。l无动力地埋式生活污水处理装置：UUAR无日常运行费用，适宜于农村生活污水的分散处理。反应系统对大水量冲击敏感，暴雨对其的影响极大，北方建设项目需要考虑防冻，增加投资成本l净化沼气池：生活污水净化沼气池是在化粪池和沼气池的基础上发展起来的，克服了化粪池处理效果差、沉积污泥多、沼气池沼气回收率低的弊端。l土壤渗滤系统污水处理工艺:该技术利用土壤的自然净化能力，具有基建投资低、运行费用低、操作管理简
11、便等优点，而且还能够利用污水中的水肥资源，把污水处理与绿化相结合，美化和改善区域生态环境，特别适合中国国情。小城镇污水处理技术v城市化是不可抗拒的经济和社会发展规律，是工业化的必然结果。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。v我国小城镇数量众多，分布宽广，地点分散，污水无害化处理设施缺乏，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
12、不断加剧已危及到城镇供水安全及人身健康，因此建设排水体系，治理水污染，已提上议事日程。v因地制宜采取集中与分散相结合的治理模式，探索，开发和采用适合小城镇地区能耗低、效率高、投资省、易管理的污水处理新工艺势在必行。小城镇污水处理工程建设现状及存在主要问题v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%。v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
13、的相关规范、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：l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0.60.9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。l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有向小城镇转移的趋势，为降低生产成本，
14、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。l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。l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表明，小城镇
15、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。处理工艺方案选择l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。l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。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、分析化验能力都
16、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。适合小城镇污水的处理技术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。l氧化沟工艺l百乐卡工艺lSBR工艺2）、生物膜法生物接触氧化法曝气生物滤池活性污泥与生物膜法的复合技术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（ConstructedRapidInfiltrationSystem
