鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理

 目前農(nóng)村水環(huán)境現(xiàn)狀特點

一、缺乏污水收集和處理設(shè)施，污水直排。我國以上村莊和以上的小集鎮(zhèn)都沒有完善的污水收集和處理設(shè)施，產(chǎn)生的生活污水和部分工業(yè)廢水，幾乎是未經(jīng)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。

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(jié)果就是不但水體喪失了應(yīng)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(xiàn)象。

三、水環(huán)境污染和破壞還會產(chǎn)生連帶污染效應(yīng)，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(guān)的。水體污染有可能促進一些惡性疾病的發(fā)生。

四、缺乏有針對性的適用污水處理技術(shù)。由于村鎮(zhèn)污水具有排水量小兒分散、水質(zhì)波動比較大等特點，以及與城市相比，村鎮(zhèn)在社會、經(jīng)濟和技術(shù)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(yīng)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(shù)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(lǐng)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(shù)與工藝作為重點研究領(lǐng)域。盡管城市生活污水二級生物處理技術(shù)發(fā)展比較完善，但目前很難普及應(yīng)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(xiàn)在也很少采用較復(fù)雜的二級生物處理技術(shù)，而通常采用一些相對簡單的生態(tài)化污水處理技術(shù)，包括人工濕地、氧化塘、土地處理系統(tǒng)等。但應(yīng)用這些生態(tài)化技術(shù)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，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(chǎn)生的污水濃度也較低，懸浮顆粒物較少。這樣就有條件在設(shè)計利用這些技術(shù)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(jīng)正常運行20年以上)。盡管這些生態(tài)化污水處理技術(shù)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(jīng)驗，但由于應(yīng)用的具體條件上的差異，使得我國很難直接利用這些技術(shù)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(shù)。二，我國村鎮(zhèn)的人均用水量，較城市地區(qū)人均用水量偏低，產(chǎn)生的污水濃度高，懸浮顆粒物多，經(jīng)常導(dǎo)致人工濕地系統(tǒng)堵塞，影響出水處理效果，甚至導(dǎo)致整個處理系統(tǒng)癱瘓。三，由于鄉(xiāng)村經(jīng)濟的發(fā)展，我國鄉(xiāng)村所產(chǎn)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(xiàn)實條件限制這些技術(shù)在我國的直接應(yīng)用，但可以對其進行改進，將其作為一種后續(xù)處理技術(shù)，與其他處理技術(shù)優(yōu)化組合。如高通量潛流人工濕地被可以設(shè)計為其他處理技術(shù)的后續(xù)處理工藝，由于其進水及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(zhì)。

目前，針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水每天-2000m3排水量)分散式處理，國內(nèi)外主要采用三大類技術(shù)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(jīng)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(yīng)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(shù)的角度來講，這些技術(shù)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(shù)和工藝通常都比較復(fù)雜，需要的設(shè)備也比較多。因此，投資相對較大、系統(tǒng)維護管理較為復(fù)雜、能耗及運行管理費用高，并且還可能產(chǎn)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(jīng)濟的實際情況很不適應(yīng)。其結(jié)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(yīng)的技術(shù)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(shù)，包括人工濕地、氧化塘、土地處理系統(tǒng)等。這類技術(shù)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(shù)。

土壤滲濾系統(tǒng)主要可用于水量較小(<20m3/天)的農(nóng)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(xué)、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(shù)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(nóng)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(nóng)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(chǎn)生的污水濃度高，懸浮顆粒物多，經(jīng)常導(dǎo)致滲濾系統(tǒng)堵塞，影響出水處理效果，甚至導(dǎo)致整個處理系統(tǒng)癱瘓。

人工濕地是一種具有較廣泛應(yīng)用的污水處理新技術(shù)，其特點是出水水質(zhì)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(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)和填料系統(tǒng)進行改進，形成高通量人工濕地技術(shù)，將其與其他處理技術(shù)優(yōu)化組合，作為一種后續(xù)處理技術(shù)，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(zhì)，同時還可以美化環(huán)境。

氧化塘(包括藻類塘和植物塘)技術(shù)也有類似的缺點和不足，在我國村鎮(zhèn)目前的社會經(jīng)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(shù)，與傳統(tǒng)的好氧生物技術(shù)相比厭氧生物處理技術(shù)具有工藝簡單、能耗低、產(chǎn)泥量小、營養(yǎng)需求少、對水源的適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點，因而厭氧技術(shù)受到了廣泛的重視。以厭氧反應(yīng)器為主的厭氧處理系統(tǒng)是一種低成本的廢水處理技術(shù)，同時又能回收利用能源。包括我國在內(nèi)的大多數(shù)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(shù)，因此厭氧生物技術(shù)特別適合我國國情。對于農(nóng)村生活污水處理來說，可以把人、畜糞便，農(nóng)作物秸稈、雜草、樹葉和農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)的有機廢水等加入到厭氧沼氣池內(nèi)與生活污水同時進行厭氧處理，產(chǎn)生的沼氣可以用作浴室和家庭用炊能源。污水厭氧產(chǎn)沼氣技術(shù)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(shù)還不能使處理出水滿足排水的要求，必須在經(jīng)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(shù)是一個很好的選擇。

二 技術(shù)工藝

1.組合式復(fù)合生物濾池

新型組合式復(fù)合生物濾池反應(yīng)器，新型復(fù)合生物濾池反應(yīng)器由于采用了特殊的組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計和復(fù)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(yīng)器的處理效率和穩(wěn)定性，具有處理效果好，處理效率高，結(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhì)水量日變化較大等特點村鎮(zhèn)污水處理。處理出水水質(zhì)可達到一級B(GB18918-2002)標準，可回用于農(nóng)田灌溉或綠化。由此可見，將此項技術(shù)用于我國村鎮(zhèn)污水分散式處理具有明顯的優(yōu)勢。

2.復(fù)合厭氧技術(shù)

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(diào)作用組成的微生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)對生活污水中污染物的無害化。合理的厭氧池結(jié)構(gòu)、污水回流比，優(yōu)質(zhì)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(fù)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(chǎn)泥量小、營養(yǎng)需求少、對水源的適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點。

3.高負荷人工濕地技術(shù)

通過精選填料和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，大大提高了人工濕地的水力負荷，污水進入到人工濕地內(nèi)，通過填料-土壤-植物系統(tǒng)在物理、化學(xué)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(yù)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(shè)備，是國內(nèi)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(yīng)用前景。污水寶的一體化設(shè)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。