小城鎮(zhèn)污水處理

小城鎮(zhèn)污水處理

　　一、概述

　　小城鎮(zhèn)一般是指建制鎮(zhèn)政府所在地，具有一定的人口、工業(yè)、商業(yè)的聚集規(guī)模，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村、社區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，并具有較強(qiáng)的輻射能力。一般來講，小城鎮(zhèn)概念有兩個層次的意義：第一個層次是指除城市以外的建制鎮(zhèn)，包括縣城；另一層次是指除第一個層次外，還包括鄉(xiāng)政府駐地為主體的集鎮(zhèn)，由于后一層次強(qiáng)調(diào)了小城鎮(zhèn)發(fā)展的動態(tài)性和鄉(xiāng)村性，是目前我國小城鎮(zhèn)理論與實踐中更為普遍的觀點。

　　我國目前有各種規(guī)模和性質(zhì)的小城鎮(zhèn)超過48000個，其中建制鎮(zhèn)19200多個。隨著城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的增加，城鎮(zhèn)的污水排放量不斷增加，由于缺乏必要的污水收集和處理設(shè)施，生活污水、工業(yè)廢水一同排入水體，使得絕大多數(shù)小城鎮(zhèn)的水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，已成為區(qū)域性水環(huán)境的重要污染源頭。

　　根據(jù)2005年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)時我國的城市污水處理率在46%左右，主要指的是661個大中小城市，而縣城的污水處理率也就在11%左右，到鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級不超過1%。但是，縣、鎮(zhèn)、村的水量卻占全國總排水量的50%。盡管近幾年我國小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)和污水處理能力持續(xù)高速增長，但是小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施缺口仍然很大。來自住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的數(shù)據(jù)，截至2009年底，仍有18.3%的設(shè)市城市沒有建成污水處理廠；全國縣城污水處理廠覆蓋率約達(dá)32.6%，仍有1000多座縣城未建成污水處理廠。

　　可見，如果只注重大中城市污水處理工程的建設(shè)，而忽略了數(shù)量多、分布廣的小城鎮(zhèn)的污水處理，則區(qū)域水環(huán)境的改善目標(biāo)很難達(dá)到。因此，小城鎮(zhèn)的污水處理對于我國水環(huán)境狀況改善和可持續(xù)發(fā)展是十分重要和必要的。

　　我國現(xiàn)行的《城市污水處理工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中將污水處理工程的建設(shè)規(guī)模劃分為五類，其中Ⅴ類為1~50000m³/d。小城鎮(zhèn)產(chǎn)生的污水量一般在此范圍內(nèi)，但通常處理規(guī)模不超過20000m³/d。

　　二、小城鎮(zhèn)污水處理特點

　　（1）人口少，用水量標(biāo)準(zhǔn)較低，污水處理規(guī)模小。

　　大多數(shù)小城鎮(zhèn)人口數(shù)量少，人均排水量水平低，經(jīng)濟(jì)總量小，必然導(dǎo)致小城鎮(zhèn)污水處理廠的自身規(guī)模小。

　?。?）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)區(qū)域特定差異，受雨季影響較大，用水量時變化系數(shù)較大，污水水量、水質(zhì)變化大。

　　由于小城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施不完善，污水管網(wǎng)配套差，雨污分流不到位等實際問題和小城鎮(zhèn)企業(yè)規(guī)模小，外排廢水多呈間歇性等原因，使得小城鎮(zhèn)污水處理廠的實際進(jìn)水水量變化很大。就已經(jīng)運行的小城鎮(zhèn)污水處理廠而言，每天的晝夜間及每年的汛期和非汛期進(jìn)水量均存在較大變化。一般雨季進(jìn)水量大多超過設(shè)計值，其他時間進(jìn)水量多不足于設(shè)計值，非汛期夜間進(jìn)水有時甚至出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。

　　此外，小城鎮(zhèn)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)受當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響較大，導(dǎo)致小城鎮(zhèn)的工業(yè)排水成分復(fù)雜、水質(zhì)污染嚴(yán)重，部分地區(qū)工業(yè)廢水量超過當(dāng)?shù)氐纳钗鬯浚鬯幚韽S實質(zhì)上已變成工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。

　?。?）經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平偏低，經(jīng)濟(jì)承受能力弱，可供選擇的適用技術(shù)少。

　　與大中型城市相比，我國絕大多數(shù)小城鎮(zhèn)財政能力不足，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平偏低，甚至仍有部分貧困地區(qū)。污水處理廠工程的建設(shè)，會給地方財政增加一定的負(fù)擔(dān)，可供選擇的污水處理工藝技術(shù)受經(jīng)濟(jì)條件制約較大，工程建設(shè)費及運行費用不宜過高。

　?。?）維護(hù)管理技術(shù)人員及運行管理經(jīng)驗缺乏，運行管理能力薄弱。

　　受小城鎮(zhèn)自身發(fā)展水平、地理位置、交通條件、薪酬待遇、工作環(huán)境等因素影響，目前小城鎮(zhèn)污水處理廠的運行管理人員多從所在地常住人口中遴選聘用，專業(yè)人員隊伍不配套，員工學(xué)歷低、專業(yè)技術(shù)知識水平低且嚴(yán)重缺乏運行管理經(jīng)驗，導(dǎo)致污水處理廠生產(chǎn)管理水平總體偏低，設(shè)施正常運行和維護(hù)管理困難，難以實現(xiàn)按預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，對小城鎮(zhèn)污水進(jìn)行有效的處理。

　　三、小城鎮(zhèn)污水處理工藝技術(shù)選擇原則

　　針對我國小城鎮(zhèn)污水水質(zhì)、水量波動大，國家對小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)扶持較少以及小城鎮(zhèn)從業(yè)人員的技術(shù)水平和管理水平較低的實際情況，小城鎮(zhèn)污水處理工藝技術(shù)的選擇應(yīng)遵從經(jīng)濟(jì)、高效、簡便、易行等原則。

　　《小城鎮(zhèn)建設(shè)技術(shù)政策》規(guī)定：“小城鎮(zhèn)污水處理應(yīng)因地制宜地選擇處理方法。處于城鎮(zhèn)較集中地區(qū)的小城鎮(zhèn)宜在區(qū)域規(guī)劃的基礎(chǔ)上共建污水處理廠；經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、不具備建設(shè)污水處理廠條件的小城鎮(zhèn)，可結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件和要求采用簡單、低耗、高效的多種污水處理方式，如氧化塘、自然處理系統(tǒng)、一級處理或強(qiáng)化一級處理，以及其他實用的污水處理技術(shù)”。

　?。?）出水水質(zhì)穩(wěn)定、可靠

　　針對小城鎮(zhèn)污水水質(zhì)水量變化大的特點，應(yīng)選擇抗沖擊負(fù)荷、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)的工藝，要求工藝較成熟可靠，具有完整的工藝流程，合理、準(zhǔn)確的工藝參數(shù)，同時出水在去除有機(jī)污染物的同時還能部分實現(xiàn)脫氮除磷，防止水體的富營養(yǎng)化。

　　（2）基建投資少、運行費用低

　　應(yīng)選擇工藝流程短、占地面積少、工藝設(shè)備少的工藝，以節(jié)省土建費、征地費及設(shè)備費，從而減少總投資。應(yīng)盡量采用經(jīng)濟(jì)節(jié)能型工藝及設(shè)備，減少處理設(shè)施的數(shù)量。如采用厭氧型工藝、取消初沉池和污泥回流等，或采用適當(dāng)?shù)奶幚砉に嚋p少甚至無剩余污泥排放，從而減少運行費用。盡量不選擇運行費用較高的投藥工藝，以克服許多污水處理廠建得起但運行不起的矛盾。

　?。?）操作管理簡便

　　應(yīng)選擇對操作運行人員的水平要求不高的工藝，同時減少運行人員的數(shù)量，適應(yīng)小城鎮(zhèn)技術(shù)力量比較薄弱的特點，進(jìn)一步降低運行費用。

　?。?）處理工藝具有一定的靈活性

　　處理工藝應(yīng)具有可以方便地改變其處理流程的能力，以滿足眾多小城鎮(zhèn)的各種不同需求。所選工藝不僅要能較好地適應(yīng)現(xiàn)階段達(dá)標(biāo)處理排放要求，還要考慮未來進(jìn)行再生利用的需要。

　　四、小城鎮(zhèn)污水處理常用工藝

　　目前，在小城鎮(zhèn)的污水污水處理中常用的工藝有化學(xué)強(qiáng)化一級處理工藝、氧化溝工藝、A2/O工藝、SBR工藝、曝氣生物濾池工藝、生物穩(wěn)定塘及人工濕地處理工藝等。

　　（1）化學(xué)強(qiáng)化一級處理工藝

　　化學(xué)強(qiáng)化一級處理是在一級處理的基礎(chǔ)上開發(fā)的，通過投加一定濃度的化學(xué)藥劑促使污水的各種顆粒沉降、膠體脫穩(wěn)，對部分溶解性的污染物也有一定的去除能力。它能在很短的時間內(nèi)削減污染負(fù)荷，出水接近二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　化學(xué)強(qiáng)化一級處理運行過程中根據(jù)是否加藥和有無微生物活動可分為單純化學(xué)強(qiáng)化絮凝、生物絮凝和化學(xué)生物聯(lián)合絮凝三種方式。單純投加化學(xué)藥劑的強(qiáng)化一級處理，雖然除磷效果好，但是藥劑用量大，污泥量會有很大的增加；單純通過回流污泥實現(xiàn)生物絮凝效果，雖然也有一定的效果，但是幾乎沒有除磷能力；化學(xué)生物強(qiáng)化絮凝充分利用了微生物的快速吸附、代謝和胞外多聚物的絮凝作用，可最大程度地將膠體狀或溶解狀的污染物轉(zhuǎn)化成生物污泥。

　　化學(xué)強(qiáng)化一級處理技術(shù)用于小城鎮(zhèn)污水處理工程的優(yōu)勢是投資少、運行費用低，這些比較適合我國現(xiàn)階段小城鎮(zhèn)的實際情況。此外，化學(xué)強(qiáng)化一級處理技術(shù)的近期效益很突出，有利于緩解小城鎮(zhèn)現(xiàn)階段的資金困難。因此，這種方法很適合中等發(fā)達(dá)的小城鎮(zhèn)。經(jīng)濟(jì)水平中等的小城鎮(zhèn)的資金實力一般很弱，要一步到位建設(shè)污水處理工程可能會有很多的困難，可以先進(jìn)行強(qiáng)化一級處理，然后隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)實力的逐步壯大，待經(jīng)濟(jì)實力允許時，再考慮后續(xù)處理，這樣一方面減少了發(fā)展給環(huán)境帶來的危害，另一方面減輕了政府的財政負(fù)擔(dān)。

　　但是，化學(xué)強(qiáng)化一級處理技術(shù)不提倡長期使用，因為大量化學(xué)藥劑的投加可能會對水體產(chǎn)生危害，而化學(xué)污泥的處理還是一個未解決的難題。因此，化學(xué)強(qiáng)化一級處理工藝只是作為暫時的緩解。

　?。?）氧化溝工藝

　　氧化溝是一種曝氣池呈封閉的溝渠形的延時曝氣工藝，污水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道中不斷循環(huán)流動，又稱“循環(huán)曝氣池”，是傳統(tǒng)活性污泥法工藝的一種變形和改進(jìn)。

　　氧化溝工藝由于具有較長的水力停留時間，較低的有機(jī)負(fù)荷和較長的污泥齡，因此相比傳統(tǒng)活性污泥法，可以省略調(diào)節(jié)池、初沉池、污泥消化池，有的還可以省略二沉池。并且由于其曝氣裝置是定位的，在兩曝氣裝置之間溶解氧沿流程逐漸降低，混合液的狀態(tài)可以由曝氣裝置后的好氧狀態(tài)逐步過渡到下一個曝氣裝置之前的缺氧狀態(tài)，因此可以認(rèn)為在氧化溝中好氧厭氧交替出現(xiàn)，可以達(dá)到同步脫氮除磷的目的。

　　（3）A2/O工藝

　　A2/O工藝是厭氧/缺氧/好氧工藝的簡稱，該工藝在缺氧/好氧工藝的基礎(chǔ)上增設(shè)了厭氧區(qū)，具有脫氮除磷功能。

　　廢水首先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，聚磷菌在厭氧環(huán)境下釋放體內(nèi)多聚磷酸鹽，產(chǎn)生的能量吸收進(jìn)水中有機(jī)碳源轉(zhuǎn)化為貯能物質(zhì)儲存在體內(nèi)；厭氧出水進(jìn)入缺氧池，利用好氧池回流的硝酸鹽和厭氧池出水中的有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化，最后進(jìn)入好氧段氧化降解有機(jī)物和硝化反應(yīng)，一部分混合液回流進(jìn)入缺氧區(qū)反硝化，另一部分出水進(jìn)入二沉池，沉淀分離污泥后出水，污泥回流到厭氧段。

　?。?）SBR工藝

　　連續(xù)流工藝中污水先進(jìn)入反應(yīng)池，然后進(jìn)入沉淀池泥水分離，而間歇式活性污泥法SBR則是通過在時間上的交替運行來實現(xiàn)這一過程的，它在流程上只有一個基本單元，將調(diào)節(jié)池、曝氣池和二沉池的功能集于一池，進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機(jī)物和固、液分離等。經(jīng)典SBR反應(yīng)器的運行過程為：進(jìn)水→曝氣→沉淀→潷水→待機(jī)。

　　SBR工藝是二級生物處理工藝中較優(yōu)的工藝，也是目前小城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)采用最多的工藝之一。由于處理工藝流程簡單，處理效果好的獨特優(yōu)點，逐漸引起世界污水處理界的廣泛關(guān)注。在亞洲、北美和歐洲等很多國家廣泛應(yīng)用于小型污水領(lǐng)域，日本是使用最多的國家。隨著計算機(jī)和自控技術(shù)的發(fā)展，SBR工藝也有了很大的提高，開發(fā)了許多新的改良型工藝，如CAST工藝、UNITANK工藝等。

　?。?）曝氣生物濾池工藝

　　曝氣生物濾池是在20世紀(jì)80年代末90年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ)并借鑒給水濾池工藝開發(fā)的污水處理新工藝。它最初是應(yīng)用在污水處理的三級處理上，后發(fā)展成直接用于二級處理。它將生物接觸氧化與過濾結(jié)合在一起，不設(shè)沉淀池，通過反沖洗再生實現(xiàn)濾池的周期運行。在廢水的二級處理中其保持接觸氧化的高效性，同時又可通過過濾獲得高的出水水質(zhì)。90年代初得到了較大發(fā)展。

　　曝氣生物濾池對污染物質(zhì)的去除是基于生長在粒狀填料上的高濃度生物膜發(fā)揮的生物氧化分解、過濾截留和絮凝網(wǎng)捕作用，所以曝氣生物濾池?fù)碛泻軓?qiáng)的有機(jī)物、懸浮物去除能力，并且在進(jìn)水水質(zhì)適當(dāng)?shù)那闆r下?lián)碛辛己玫南趸芰Γ瑫r通過控制溶解氧等方式能實現(xiàn)一定程度的同步硝化反硝化。

　　曝氣生物濾池可以有多種運行方式，可以下向流的方式運行，也可以是上向流的方式運行，采用上向流的曝氣生物濾池往往采用輕質(zhì)濾料。曝氣生物濾池工藝也可以與其他生物處理工藝一樣采用多級串聯(lián)工藝。采用兩級串聯(lián)工藝為進(jìn)一步降解污水中難降解的有機(jī)污染物和達(dá)到嚴(yán)格的出水水質(zhì)提供了可靠的保證，可以獲得優(yōu)良的處理效果，保證了出水的穩(wěn)定性。

　?。?）生物穩(wěn)定塘工藝

　　生物塘是經(jīng)過人工適當(dāng)修整的土地，設(shè)圍堤和防滲層的污水池塘，主要依靠自然凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術(shù)。除其中個別類型的如曝氣塘外，在提高其凈化功能方面，不采取實質(zhì)性的人工強(qiáng)化措施。污水在塘中的凈化過程與自然水體的自凈過程相近。污水在塘內(nèi)緩慢的流動、較長時間的貯留，通過在污水中存活微生物的代謝活動和包括好氧、兼性和厭氧三種狀態(tài)。好氧微生物生理活動所需要的溶解氧主要由塘內(nèi)以藻類為主的水生浮游植物所產(chǎn)生的光合作用提供。

　　（7）人工濕地工藝

　　人工濕地是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)，它是一種由人工建造和監(jiān)督控制的、類似沼澤地的地面，是由在一定長寬比及地面坡度的洼地上由土壤、沙、石等級配而成的填料床和在床體上種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)、生長期長、美觀且具有經(jīng)濟(jì)價值的水生植物（蘆葦、香蒲、美人蕉、菖蒲等）及填料表面生存的動物、微生物所組成的獨特的生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地按污水在濕地床中流動的方式不同可分為三種類型：地表流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。

　　人工濕地對污水的凈化是填料、水生植物和微生物共同作用的結(jié)果。人工濕地成熟后，填料表面和植物根系中生長了大量的微生物，廢水流經(jīng)時，懸浮物被填料及根系阻擋截留，有機(jī)質(zhì)通過生物膜的吸附及同化、異化作用而得以去除。

　　濕地床層中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的微環(huán)境中依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮、磷不僅能被植物及微生物作為營養(yǎng)成分直接吸收，還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對磷的過量積累作用從廢水中去除，最后通過濕地填料的定期更換或收割使污染物質(zhì)最終從系統(tǒng)中去除。