污水處理工程
鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理
一 目前農村水環(huán)境現狀特點
一、缺乏污水收集和處理設施，污水直排。我國95%以上村莊和90%以上的小集鎮(zhèn)都沒有完善的污水收集和處理設施，產生的生活污水和部分工業(yè)廢水，幾乎是未經任何處理直接排入村鎮(zhèn)的水體(河道、池塘、地下水等)，造成村鎮(zhèn)水體的嚴重污染。
第二、水體污染嚴重。由于污水長期直接排入水體，加之村鎮(zhèn)水體通常較小，地區(qū)水體的流動性也較小，環(huán)境容量十分有限，造成的結果就是不但水體喪失了應有的功能，而其還嚴重破壞了村鎮(zhèn)的整體環(huán)境和景觀。黑臭河道、池塘和富營養(yǎng)化的湖泊已成為普遍現象。
第三、水環(huán)境污染和破壞還會產生連帶污染效應，影響健康。研究表明，許多疾病的發(fā)生都是與水環(huán)境休戚相關的。水體污染有可能促進一些惡性疾病的發(fā)生。
第四、缺乏有針對性的適用污水處理技術。由于村鎮(zhèn)污水 具有排水量小兒分散、水質波動比較大等特點，以及與城市相比，村鎮(zhèn)在社會、經濟和技術等條件上的差異，在村鎮(zhèn)污水處理上不宜采用較為成熟的城市污水工藝，而一些所謂的生態(tài)型工藝往往不能滿足處理要求，或缺乏實施的條件(如土地資源)。而應采用一些工藝簡潔、處理效果好，占地省、能耗低、運行管理簡便、二次污染少的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工藝方案，采用分散式方式進行處理。
從技術層面上來講，造成我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理率非常低的另外一個原因就是缺乏實用的處理工藝，環(huán)境保護領域“十五”計劃和“十一五”規(guī)劃都將開發(fā)因地制宜的小規(guī)模廢水處理與資源化技術與工藝作為重點研究領域。盡管城市生活污水二級生物處理技術發(fā)展比較完善，但目前很難普及應用于村鎮(zhèn)生活污水的治理，這主要是因為城市污水處理廠投資高，而且在建成后運行費用較大。
即使是在歐美等發(fā)達，針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水分散處理，現在也很少采用較復雜的二級生物處理技術，而通常采用一些相對簡單的生態(tài)化污水處理技術，包括人工濕地、氧化塘、土地處理系統(tǒng)等。但應用這些生態(tài)化技術處理污水，通常要在一定的條件下才能取得穩(wěn)定的處理效果和維持系統(tǒng)的長期正常運行，如較低的水力負荷和有機負荷及較長的HRT，這就要求有較大的可以利用的場地。而歐美的發(fā)達鄉(xiāng)村的人口密度低，有大量可以利用的土地資源，同時人均用水量較高(可達200-300 L/d)，產生的污水濃度也較低，懸浮顆粒物較少。這樣就有條件在設計利用這些技術來處理村鎮(zhèn)污水時，采用很低的水力負荷和污染負荷來保證系統(tǒng)的處理效果和正常運行。如在法國常常采用二級或三級組合人工濕地來處理鄉(xiāng)村污水，這樣既可以使處理出水達到一個較高的標準，有可以保證系統(tǒng)的長期正常運行(有的系統(tǒng)已經正常運行20年以上)。盡管這些生態(tài)化污水處理技術在歐美等發(fā)達處理鄉(xiāng)村污水上取得了很好的效果，并且具有比較成熟的經驗，但由于應用的具體條件上的差異，使得我國很難直接利用這些技術來處理村鎮(zhèn)污水。一，我國人口密度高，土地資源緊缺，除部分西部地區(qū)以外，在華東、華南、華中及華北等地區(qū)，很難采用這些占地面積很大的技術。第二，我國村鎮(zhèn)的人均用水量50-100 L/d，較城市地區(qū)人均用水量150-200 L/d偏低，產生的污水濃度高，懸浮顆粒物多，經常導致人工濕地系統(tǒng)堵塞，影響出水處理效果，甚至導致整個處理系統(tǒng)癱瘓。第三，由于鄉(xiāng)村經濟的發(fā)展，我國鄉(xiāng)村所產生的污水不僅僅是生活污水，常常包括部分工業(yè)廢水，這必然增加污水污染負荷，而在我國大部分村鎮(zhèn)，在目前階段很難實行分流制排水系統(tǒng)。以上現實條件限制這些技術在我國的直接應用，但可以對其進行改進，將其作為一種后續(xù)處理技術，與其他處理技術優(yōu)化組合。如高通量潛流人工濕地被可以設計為其他處理技術的后續(xù)處理工藝，由于其進水COD及SS等濃度已大大降低，這樣就基本解決了濾床堵塞問題，同時也為提高水力負荷提供了可能。同時通過增大填料的粒徑，一方面達到保證濾床不堵塞的目標，另一方面，可以大大提高水力負荷，減少占地面積。另外通過選擇功能性脫氮除磷填料，分段配置，達到分別去除有機物、氨氮和溶解性磷的目的，從而提高人工濕地的脫氮除磷效率，提高出水水質。
目前，針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水(每天10m3-2000m3排水量)分散式處理，國內外主要采用三大類技術和工藝。一類是借鑒城市污水處理廠二級生化處理的成功經驗，將一些傳統(tǒng)的城市污水處理廠二級生化處理工藝小型化，應用于村鎮(zhèn)分散式污水處理。如SBR、氧化溝、A/O，甚至A2/O，甚至MBR等等。僅從技術的角度來講，這些技術和工藝都比較成熟，可以滿足污水處理的要求。但是，這些技術和工藝通常都比較復雜，需要的設備也比較多。因此，投資相對較大、系統(tǒng)維護管理較為復雜、能耗及運行管理費用高，并且還可能產生一些二次污染問題。這樣的處理系統(tǒng)與我國村鎮(zhèn)社會經濟的實際情況很不適應。其結果是化了大量投資，建成的污水處理廠(站)，也因為高昂的運行費用、缺乏正常的維護管理(沒有相應的技術力量)等原因而處于非正常運行或停止運行的狀態(tài)，根本沒有起到處理污水，保護水環(huán)境的作用。即使是在歐美等發(fā)達，這種情況也很普遍。
第二類是采用一些相對簡單的生態(tài)化污水處理技術，包括人工濕地、氧化塘、土地處理系統(tǒng)等。這類技術的優(yōu)點是工藝簡單、投資小、低能耗、維護簡便、環(huán)境友好等，缺點是處理效率較低，通常要在一定的條件下才能取得穩(wěn)定的處理效果和維持系統(tǒng)的長期正常運行，如較低的水力負荷和有機負荷及較長的HRT，這就要求有較大的可以利用的場地。以下列舉幾種常用的技術。
土壤滲濾系統(tǒng)主要可用于水量較小(<20m3/天)的農村污水處理，它主要基于自然生態(tài)原理，通過將污水有控制地投配到土壤中，利用物理、化學、微生物的降解和植物的吸收利用使污染物得到處理和凈化。該技術對懸浮物、有機物、氨氮、總磷和大腸桿菌的去除率均較高, 一般可達70%～90%, 而且基建投資少、運行費用低、維護簡便, 整個系統(tǒng)埋在地下, 不會散發(fā)臭味, 能保證冬季較穩(wěn)定的運行, 便于污水的就地處理和回用。但是，該系統(tǒng)地處理效率很低，水力負荷通常小于0.04m/天，這就需要很大的單位土地面積。在上海地區(qū)的農村污水處理工程中，通常要求每戶10m2或每立方米污水30m2的占地面積。即使農村地區(qū)，也沒有這么多土地資源可供利用。另一方面，由于村鎮(zhèn)的人均用水量50-100L/d，較城市地區(qū)人均用水量150-200L/d偏低，產生的污水濃度高，懸浮顆粒物多，經常導致滲濾系統(tǒng)堵塞，影響出水處理效果，甚至導致整個處理系統(tǒng)癱瘓。
人工濕地是一種具有較廣泛應用的污水處理新技術，其特點是出水水質好、具有較強的氮磷處理能力、運行維護方便、管理簡單、投資及運行費用低，比較適合于資金少、能源短缺和技術人才缺乏的中小城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村。但同土壤滲濾系統(tǒng)相似，傳統(tǒng)的人工濕地技術也存在處理效率較低、占地面積過大、容易堵塞造成系統(tǒng)癱瘓等缺點。但是，接合我國村鎮(zhèn)的具體情況，可以通過對人工濕地結構和填料系統(tǒng)進行改進，形成高通量人工濕地技術，將其與其他處理技術優(yōu)化組合，作為一種后續(xù)處理技術，這樣既可以克服人工濕地系統(tǒng)易堵塞占地面積大等固有缺點，保證系統(tǒng)正常運行，又可以提高出水水質，同時還可以美化環(huán)境。
氧化塘(包括藻類塘和植物塘)技術也有類似的缺點和不足，在我國村鎮(zhèn)目前的社會經濟條件下，單獨使用很難取得滿意的效果。
第三類是厭氧處理技術，與傳統(tǒng)的好氧生物技術相比厭氧生物處理技術具有工藝簡單、能耗低、產泥量小、營養(yǎng)需求少、對水源的適應范圍廣等優(yōu)點，因而厭氧技術受到了廣泛的重視。以厭氧反應器為主的厭氧處理系統(tǒng)是一種低成本的廢水處理技術，同時又能回收利用能源。包括我國在內的大多數發(fā)展中都面臨嚴重的環(huán)境問題，且能源短缺、資金不足，需要既有效、簡單而費用低廉的技術，因此厭氧生物技術特別適合我國國情。對于農村生活污水處理來說，可以把人、畜糞便，農作物秸稈、雜草、樹葉和農產品加工企業(yè)的有機廢水等加入到厭氧沼氣池內與生活污水同時進行厭氧處理，產生的沼氣可以用作浴室和家庭用炊能源。污水厭氧產沼氣技術已在我國一些地方得到了有效推廣和使用。但是，單獨的厭氧污水處理技術還不能使處理出水滿足排水的要求，必須在經過必要的后續(xù)處理的才能達到排放標準。因此，對我國村鎮(zhèn)污水處理而言，在一些有條件的村鎮(zhèn)，尤其是那些既有生活污水污染，又有工業(yè)或養(yǎng)殖廢水污染的村鎮(zhèn)，將厭氧生物處理作為一項前處理技術是一個很好的選擇。
二 技術工藝
1.組合式復合生物濾池
新型組合式復合生物濾池反應器，新型復合生物濾池反應器由于采用了特殊的組合式結構設計和復合濾料，不僅克服了傳統(tǒng)生物濾池易堵塞等缺點，還極大地提高了反應器的處理效率和穩(wěn)定性，具有處理效果好，處理效率高，結構簡潔，建造成本低廉，占地省,低能耗(僅水力提升，無其他能耗)，操作管理簡便，運行費用低等多方面的優(yōu)點，同時反應器還具有一定的脫氮除磷能力，并且耐沖擊負荷。因此，特別適合于具有水量較小、水質水量日變化較大等特點村鎮(zhèn)污水處理。處理出水水質可達到一級B(GB18918-2002)標準，可回用于農田灌溉或綠化。由此可見，將此項技術用于我國村鎮(zhèn)污水分散式處理具有明顯的優(yōu)勢。
2.復合厭氧技術
利用多種厭氧微生物的生理生態(tài)作用特性相互依賴和協(xié)調作用組成的微生態(tài)系統(tǒng)實現對生活污水中污染物的無害化。合理的厭氧池結構、污水回流比，優(yōu)質的填料增強了系統(tǒng)的微生物截留能力，保障了系統(tǒng)良好的水力混合條件，從而使復合厭氧池具有高效的污水處理能力。具有工藝簡單、能耗低、產泥量小、營養(yǎng)需求少、對水源的適應范圍廣等優(yōu)點。
3.高負荷人工濕地技術
通過精選填料和優(yōu)化結構，大大提高了人工濕地的水力負荷，污水進入到人工濕地內，通過填料-土壤-植物系統(tǒng)在物理、化學和生物綜合作下有效去除有機物、氮和磷。工藝簡單，維護方便。
此外，污水寶發(fā)展集預處理、二級處理和深度處理于一體的中小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理一體化設備，是國內外污水分散處理發(fā)展的一種趨勢，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理中具有廣闊的應用前景。污水寶的一體化設備主要采用厭氧-好氧-二沉池組合工藝，兼具降解有機物和脫氮的功能, 其出水BOD5<20mg/L、TN<20mg/L，能很好的解決鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的問題。
