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小型污水處理工藝及其應(yīng)用展望
日期：2025-04-18 05:50
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摘要：
小型污水處理工藝及其應(yīng)用展望
一、總論
一、總論
我國(guó)《水污染防治法》第19條規(guī)定：“城市污水應(yīng)當(dāng)集中處理”。但隨著小城鎮(zhèn)和農(nóng)村的發(fā)展，小型污水處理也提到議程上來。在歐洲和北美有20-30%的人口利用小型污水處理系統(tǒng)[1]，而我國(guó)有80%的人口分布在農(nóng)村，城市郊區(qū)也有很多城市管網(wǎng)難以延伸到的地方，在人口密度較低的城鎮(zhèn)地區(qū)，下水道使用效率較低的地方，發(fā)展小型污水處理更具現(xiàn)實(shí)意義。
1、小型污水處理廠規(guī)模
對(duì)于小型污水處理廠規(guī)模的規(guī)模劃分，不同國(guó)家和地區(qū)有不同的標(biāo)準(zhǔn)。在歐洲國(guó)家一般認(rèn)為服務(wù)于小區(qū)、賓館等日處理能力在100-2000人口當(dāng)量污水的處理廠為小型污水處理廠[2]。我國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)則認(rèn)為小型污水處理廠的規(guī)模應(yīng)在10000人口當(dāng)量以下或4000m3/d以下。理所當(dāng)然，服務(wù)于單戶家庭、單體建筑物、社區(qū)等分散地區(qū)的污水處理設(shè)施應(yīng)屬于小型污水處理范疇。
2、國(guó)內(nèi)建設(shè)小型污水處理廠的必要性
2000年5月29日，建設(shè)部、國(guó)家環(huán)?？偩帧⒖萍疾柯?lián)合頒布了《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》提出我國(guó)近期污水處理的目標(biāo)：2010年國(guó)內(nèi)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)污水平均處理率不低于50%，設(shè)市城市的污水處理率不低于60%，重點(diǎn)城市污水處理率不低于70%，并規(guī)定對(duì)不能納入城市污水收集系統(tǒng)的居民區(qū)、旅游景點(diǎn)、度假村、療養(yǎng)院、機(jī)場(chǎng)、鐵路車站、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等分散的人群聚居地排放的污水和獨(dú)立工礦區(qū)的工業(yè)廢水應(yīng)就地處理達(dá)標(biāo)排放。這就為我國(guó)的水污染治理工作，也為廣大環(huán)保工作者提出了更高要求。
下水道系統(tǒng)是制約我國(guó)污水治理的關(guān)鍵。迄至1992年，我國(guó)城市排水管網(wǎng)普及率約為60%，發(fā)達(dá)國(guó)家如英國(guó)等早已達(dá)到90%以上[3]，并且我國(guó)已建成的排水系統(tǒng)多數(shù)已超過服務(wù)年限，容量嚴(yán)重不足。由于城市排水體制不合理，排水管網(wǎng)不配套，排水溝道不完善，許多已建成污水處理廠不能滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。而在我國(guó)大部分農(nóng)村地區(qū)基本沒有下水道系統(tǒng)及污水處理措施。在水污染亟待改善的今天，建設(shè)小型污水處理廠，對(duì)不能納入城市集中管網(wǎng)的分散污水進(jìn)行處理，投資省、建設(shè)快，不僅可以有效地控制點(diǎn)源污染，還能較容易地實(shí)現(xiàn)污水的資源化。
3、小型污水處理廠的特點(diǎn)
小型污水處理廠除了規(guī)模較小外，還具有如下特點(diǎn)：
(1)入流水質(zhì)、水量變化大，需要設(shè)置調(diào)節(jié)池減少?zèng)_擊負(fù)荷的影響；
(2)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低；
(3)處理效果穩(wěn)定，產(chǎn)泥量少，剩余污泥以回歸自然的處理方法為宜；
(4)較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行；
(5)與環(huán)境協(xié)調(diào)性好，大多數(shù)情況下尾水能就近排放，可作為地面水體的補(bǔ)充水源。
二、小型污水處理廠設(shè)計(jì)要求
確定小型污水處理廠的處理規(guī)模時(shí)，應(yīng)考慮長(zhǎng)期規(guī)劃，設(shè)計(jì)年限可選用5-10年。根據(jù)實(shí)際情況可采取分期建設(shè)的辦法。
污水廠集水系統(tǒng)應(yīng)雨污分流，盡量避免雨水匯入形成較大的水力負(fù)荷。但設(shè)計(jì)流量應(yīng)考慮雨季雨水滲透的影響。
如果集水區(qū)有小型企業(yè)廢水排入，應(yīng)搞清廢水的組成和排放規(guī)律，廢水中如含有酸堿等有毒物質(zhì)，應(yīng)采取有針對(duì)性的處理措施。
對(duì)于污水排放具有明顯季節(jié)性或時(shí)段性的場(chǎng)所，如旅游景點(diǎn)、夏令營(yíng)等，污水處理構(gòu)筑物難以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)選用調(diào)試容易、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活的工藝。
三、小型污水處理的常用工藝
1、化糞池
化糞池處理污水已有一百多年的歷史，經(jīng)過化糞池處理能夠降低懸浮物含量達(dá)70-75%和BOD5的30-35%，但仍難以達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此還要經(jīng)集中污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放。這樣就造成重復(fù)建設(shè)投資，而且降低了污水處理廠的效率，現(xiàn)在許多城市規(guī)定新建小區(qū)禁止使用化糞池。
無(wú)動(dòng)力污水處理裝置作為一種改良型的化糞池，正在許多南方城市中推廣使用。該裝置無(wú)需動(dòng)力，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活[4]。但土建費(fèi)用較高，運(yùn)行過程中不能適應(yīng)水質(zhì)、水量的波動(dòng)，也難以保證出水水質(zhì)，在日本已禁止使用。
2、穩(wěn)定塘
用穩(wěn)定塘處理污水已有一百多年的歷史，但直到二戰(zhàn)后才得以廣泛應(yīng)用。歐美國(guó)家中穩(wěn)定塘特別應(yīng)用于小型污水處理，美國(guó)1983年穩(wěn)定塘數(shù)目就達(dá)7000座以上，其中90%建在人口少于5000的小城鎮(zhèn)。1986年穩(wěn)定塘被列入我國(guó)“七五”攻關(guān)課題，穩(wěn)定塘在我國(guó)迅速發(fā)展起來[5]。
利用穩(wěn)定塘處理污水可以充分利用地形，基建和維護(hù)費(fèi)用低，并能實(shí)現(xiàn)污水的資源化，但占地面積大，處理效果易受氣候影響。我國(guó)北方土地多，但氣候寒冷不適合使用；而南方土地資源寶貴，又不利于使用。這使得穩(wěn)定塘在我國(guó)一直難以普及。
3、污水的土地處理
污水的土地處理系統(tǒng)有慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地、地下滲濾等形式，經(jīng)常同氧化塘結(jié)合在一起使用。我國(guó)在“七五”期間對(duì)污水土地處理進(jìn)行了深入的研究，并編寫了污水土地處理手冊(cè)。土地處理系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用有沈陽(yáng)西部城市污水慢速滲濾土地處理系統(tǒng)、北京市昌平縣污水快速滲濾土地處理系統(tǒng)、天津城市污水濕地處理系統(tǒng)等[6]。
污水灌溉在我國(guó)已有很長(zhǎng)的歷史，但隨著污水成分的日益復(fù)雜和有毒物質(zhì)的出現(xiàn)，污水灌溉利用的空間越來越小。
人工濕地污水處理技術(shù)對(duì)小型污水處理具有獨(dú)到的優(yōu)越性，可充分利用自然條件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用僅為傳統(tǒng)工藝的1/10-1/2[7]。我國(guó)從南向北分布著大量的自然濕地，將這些濕地經(jīng)過適當(dāng)?shù)娜斯ぬ幚恚l(fā)展人工濕地技術(shù)，具有廣闊的空間。
污水土地處理投資省，可以實(shí)現(xiàn)污水的資源化。在我國(guó)廣大的農(nóng)村地區(qū)和小城鎮(zhèn)地區(qū)，要將污水土地處理和利用結(jié)合起來。
4、活性污泥法
由于小型污水處理廠的水量、水質(zhì)變化較大，活性污泥法對(duì)沖擊負(fù)荷又特別敏感，因此規(guī)模太小的污水廠不宜采用活性污泥處理工藝。瑞士東部地區(qū)的127個(gè)小型污水處理廠中（<1000人口當(dāng)量），只有8個(gè)利用了活性污泥工藝[8]。挪威環(huán)境污染控制局1987年對(duì)現(xiàn)有的小型污水處理廠調(diào)查后認(rèn)為，活性污泥法經(jīng)常會(huì)因沖擊負(fù)荷引起污泥流失，運(yùn)行難以控制。因此建議采用生物膜法處理小型污水，如選用活性污泥法，需要設(shè)置單獨(dú)的污泥池[9]。
氧化溝和SBR作為活性污泥法的發(fā)展，對(duì)小型污水來說難以控制，也很少應(yīng)用。延時(shí)曝氣工藝水力停留時(shí)間長(zhǎng)，處理成本高。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，在我國(guó)也不宜推廣使用。
5、生物膜法
生物濾池在小型污水處理應(yīng)用不是很多，在我國(guó)關(guān)于曝氣生物濾池、蚯蚓生物濾池[10]的研究很多，但實(shí)際工程應(yīng)用較少。
生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)始于德國(guó)，在西方國(guó)家得以廣泛應(yīng)用。瑞士規(guī)模小于1000人口當(dāng)量的小型污水處理廠近50%采用了生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)，英格蘭西北部的29個(gè)小型污水處理廠中，有21個(gè)利用了生物轉(zhuǎn)盤[11]。生物轉(zhuǎn)盤在我國(guó)已有應(yīng)用，濟(jì)南市南郊賓館污水處理及回用工程利用了三級(jí)和四級(jí)轉(zhuǎn)盤并聯(lián)，運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
新型合成材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了以此作為填料的生物接觸氧化的發(fā)展。生物接觸氧化技術(shù)是我國(guó)小型污水處理的主要工藝。東莞市珠江花園小區(qū)污水治理工程、鹽城市毓龍小區(qū)污水治理工程、山西省洛安礦物局五陽(yáng)煤礦工人新村生活污水治理工程以及北京西客站建筑中水工程都利用了生物接觸氧化技術(shù)[12]。
四、二次沉淀池
活性污泥法和生物膜法一般都需要設(shè)置二次沉淀池，對(duì)污水和污泥（或脫落生物膜）進(jìn)行固液分離。
二次沉淀池的形狀多以圓形為主，其次是矩形。小規(guī)模污水處理廠如果沒有設(shè)置沉砂池和初沉池，一般采用周邊驅(qū)動(dòng)或中心驅(qū)動(dòng)刮泥的圓形或正方形沉淀池。
一般污水處理廠的二次沉淀池應(yīng)設(shè)置兩池以上，小型污水處理廠可設(shè)置一池，但應(yīng)另設(shè)置污水貯存設(shè)施，以便貯存沉淀池設(shè)備檢修時(shí)不能處理的污水。
五、污水除磷脫氮
治理三湖三河為主的水體污染，控制水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為我國(guó)水污染控制的重要目標(biāo)。我國(guó)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）**標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氨氮15mg/L，磷酸鹽0.5mg/L，在水源保護(hù)區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域，污水處理應(yīng)增加除磷脫氮措施。
除磷脫氮有化學(xué)法和生物法兩種。混凝除磷較適合小型污水處理廠，通常使用的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽和石灰。用石灰除磷時(shí)在混凝沉淀與再碳酸化之間設(shè)置氨氣吹脫裝置可以除氨。生物除磷脫氮*常用的是A2/O工藝。許多專業(yè)人員在A2/O工藝的基礎(chǔ)上，提出了許多改進(jìn)工藝。有關(guān)研究表明倒置A2/O工藝比常規(guī)A2/O工藝可以取得更好的脫氮除磷效果[13]。
目前小型污水脫氮在工藝上已經(jīng)能做到，因?yàn)橥顿Y的限制除磷還難以實(shí)現(xiàn)。
六、污泥處理
小型污水處理廠在運(yùn)行過程中產(chǎn)生污泥的數(shù)量約占處理水量的0.5%-2.5%左右。若小型污水處理廠處理水量以1000m3/d估計(jì)，則每天產(chǎn)生的污泥量為幾方到幾十立方。盡管污泥量較少，但為保證污水廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)污泥進(jìn)行妥善處理和處置。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較為薄弱，污泥的*終出路應(yīng)回歸自然，用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、綠化等，而小型污水處理更有條件實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
一般小型污水處理廠都設(shè)置重力濃縮池。經(jīng)濃縮后的污泥集中到附近大型污水處理廠或污泥塘處理。
孤立而偏僻的小型污水處理廠，其污泥應(yīng)就近處理，常用的處理方法有：
1、污泥干化床
適用于氣候適宜，冬季不結(jié)冰的地區(qū)。干化后的污泥用作農(nóng)肥或填埋。
2、污泥塘
污泥經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間靜置沉淀后，上清夜回流至初級(jí)處理構(gòu)筑物，沉積污泥定期清掘后堆肥或填埋。
3、脫水車
污泥吸入脫水車進(jìn)行混凝和脫水，泥餅由脫水車運(yùn)走。這種脫水車在瑞典和挪威的小型污水處理廠較常見[14]。
七、小型污水處理廠的應(yīng)用和維護(hù)管理
解決我國(guó)的水污染問題要堅(jiān)持集中處理為主，集中和分散相結(jié)合的道路。在建設(shè)大中型污水處理廠的同時(shí)，也要重視小型污水處理廠的建設(shè)，因地制宜選擇小型污水處理工藝。
1、適用地區(qū)
小型污水處理廠對(duì)于城市新建小區(qū)、獨(dú)立社區(qū)、水源保護(hù)區(qū)、漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)、名勝風(fēng)景區(qū)、小鄉(xiāng)鎮(zhèn)、中小企事業(yè)等分散地區(qū)都可適用。有條件的地方不僅要滿足治污要求，還要考慮回用可能。
2、工藝選用
小型污水處理的不同工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)。各個(gè)國(guó)家分別有不同的主導(dǎo)工藝，但容易控制和管理的工藝如生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化等，以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用工藝如穩(wěn)定塘、土地處理等應(yīng)用較普遍。
在我國(guó)已建成的小型污水處理廠中，以生物接觸氧化技術(shù)為主。隨著污水處理技術(shù)的發(fā)展，各種新的工藝設(shè)備層出不窮。筆者認(rèn)為究竟采用何種工藝要以當(dāng)?shù)貙?shí)際條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，不能千篇一律。特別是在我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)，由于資金和技術(shù)水平限制，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)貤l件發(fā)展穩(wěn)定塘和土地處理等系統(tǒng)，將污水處理和利用結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)污水的資源化。
3、維護(hù)管理
小型污水處理廠規(guī)模較小，設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)定型化生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用自動(dòng)化設(shè)備，減少人員操作。國(guó)外如日本、英國(guó)等國(guó)家，大多對(duì)小型污水處理裝置實(shí)行自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)，只需要定期派人到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)工作，極大的降低了人力需求和維護(hù)管理費(fèi)用。因此要做好自動(dòng)化處理裝置的研制和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)小型污水處理廠自動(dòng)化運(yùn)行和專業(yè)化管理。
