分散式污水處理技術(shù)應(yīng)用分析

徐鋒，石張，張釗彬

（深圳市瑞清環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東深圳 518073）

1 引言

近年來(lái)，國(guó)家相繼出臺(tái)了《農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動(dòng)方案（2021—2025 年）》 《“十四五”土壤、地下水和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》《農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)方案（2021—2025 年）》（環(huán)土壤〔2022〕8 號(hào)）等相關(guān)要求，農(nóng)村生活污水治理成為農(nóng)村人居環(huán)境綜合整治工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容， 關(guān)系到農(nóng)村人居和生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善，事關(guān)農(nóng)民群眾健康，以及美麗中國(guó)建設(shè)。 因此，迫切需要加大農(nóng)村污水治理技術(shù)的研發(fā)力度，以提高污水治理效率，盡可能實(shí)現(xiàn)農(nóng)村污水的全收集、全處理目標(biāo)。

2 農(nóng)村生活污水排放問(wèn)題

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2020 年的村鎮(zhèn)污水排放總量達(dá)337.1 億t，但污水處理率卻僅約為31%，其余近69%均直接就近排放至周圍受納水體。 農(nóng)村污水治理仍存在點(diǎn)多面廣、隨機(jī)性強(qiáng)、處理模式單一、資金缺乏、效益低等問(wèn)題。 隨著人們生活水平的提高， 農(nóng)村生活污水的水質(zhì)發(fā)生了很大的改變， 富含氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還存在著許多細(xì)菌、蟲卵、病毒，各污染物濃度明顯提高。 污水直接排入周圍河道受納水體，會(huì)導(dǎo)致河道水體發(fā)臭變黑、蚊蠅滋生等問(wèn)題的大量爆發(fā)，因此，必須對(duì)農(nóng)村污水采取行之有效的治理措施后，再進(jìn)行排放。

農(nóng)村生活污水主要來(lái)源為廚房污水、衛(wèi)生間污水、洗滌污水、養(yǎng)殖污水、公共廁所污水、餐飲經(jīng)營(yíng)污水等，排放時(shí)間主要以白天排放污水為主，夜間污水排放量較少，且白天一般集中在早中晚三餐時(shí)間段，排放不具連續(xù)性，且水質(zhì)波動(dòng)大。

我國(guó)地域遼闊，加之農(nóng)村地形復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，各村鎮(zhèn)距離遠(yuǎn)，因此，污水不能通過(guò)市政管網(wǎng)統(tǒng)一收集，具有高度分散的特點(diǎn)[1]。

3 分散式污水處理技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 一體化A2O污水處理技術(shù)

A2O 技術(shù)是一種典型的脫氮除磷工藝，主要由厭氧段、缺氧段、好氧段組成。而一體化A2O 污水處理技術(shù)則是將3 段生化反應(yīng)集中于一體化設(shè)備內(nèi)完成，設(shè)備在加工廠完成加工，現(xiàn)場(chǎng)直接吊裝就位即可，設(shè)備占地面積少，施工周期短、靈活性強(qiáng)。 采用該污水處理技術(shù)，厭氧、缺氧、好氧三段式生化反應(yīng)分工明確， 能夠根據(jù)進(jìn)水條件和出水要求人為控制3 段運(yùn)轉(zhuǎn)條件，保證污水處理的質(zhì)量和效率。

一體化A2O 污水處理技術(shù)全工藝流程為： 污水首先經(jīng)污水管網(wǎng)收集，然后依次進(jìn)入格柵井、沉砂池、調(diào)節(jié)池、一體化A2O 污水處理設(shè)施，最后經(jīng)沉淀處理后達(dá)標(biāo)排放。 工藝流程簡(jiǎn)單。

一體化A2O 污水處理技術(shù)較為成熟：

1）具有完整的脫氮除磷環(huán)節(jié)，總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝；

2）污染物去除效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，有較好的耐沖擊負(fù)荷；

3）在厭氧—缺氧—好氧交替運(yùn)行下，絲狀菌不會(huì)大量繁殖，污泥體積指數(shù)SVI 一般小于100 mL/g，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹；

4）采用一體化建造方式，有利于總成本控制和運(yùn)營(yíng)管理，對(duì)周邊環(huán)境影響較小，不會(huì)造成太大干擾。

但是脫氮效果因?yàn)槭芑旌弦夯亓鞅却笮〉挠绊懀?除磷效果則受回流污泥中夾帶溶解氧和硝酸態(tài)氧的影響， 因而脫氨除磷效率不是很高，且污泥中磷含量高，一般為2.5%以上[2]。

3.2 一體化MBR污水處理技術(shù)

MBR 技術(shù)全稱為膜生物反應(yīng)器， 有效結(jié)合了膜分離技術(shù)和活性污泥法，在20 世紀(jì)末得以發(fā)展應(yīng)用。 一體化MBR 污水處理技術(shù)同樣采用了一體化設(shè)計(jì)方法， 在節(jié)約用地、 安裝施工、運(yùn)維管理等方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。 采用該技術(shù)不需要沉淀池進(jìn)行固液分離，使用微濾膜分離技術(shù)，替代傳統(tǒng)活性淤泥法中的沉淀單元和過(guò)濾單元，活性污泥不會(huì)隨出水流失，污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集后，依次通過(guò)格柵井、集水井、調(diào)節(jié)池，到達(dá)一體化MBR 污水處理設(shè)備進(jìn)行處理后，即可達(dá)標(biāo)排放。

一體化MBR 污水處理技術(shù)具有較高的污染物去除效率，可抗污泥膨脹，出水效果好；而且處理工藝流程較短，便于靈活操控；減少了沉淀池和過(guò)濾池，占地面積更小；且能通過(guò)保持較低污泥負(fù)荷的方式降低污水中的污泥量。 但在一體化MBR 設(shè)備中，膜組件成本較高，系統(tǒng)運(yùn)行能耗和費(fèi)用高，需要運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理人員具有較強(qiáng)的專業(yè)性[3]，且單一的MBR 處理工藝對(duì)氮磷的去除率較低， 通常是將其與其他工藝相結(jié)合，比如，淹沒(méi)式MBR、序批式MBR、間歇式活性污泥法MBR 等[4]。

3.3 COF 污水處理技術(shù)

COF 無(wú)動(dòng)力分散式污水處理設(shè)備， 是基于廣大農(nóng)村地區(qū)項(xiàng)目特點(diǎn)以及對(duì)無(wú)動(dòng)力設(shè)備的需求開發(fā)的一種新型污水處理設(shè)備。 其核心采用多級(jí)AO+高效填料，使微生物附著生長(zhǎng)，極大地提高了設(shè)備的處理效率及運(yùn)行穩(wěn)定性。 同時(shí)，根據(jù)實(shí)際建設(shè)和運(yùn)維需求，以及節(jié)能減排的政策要求，研發(fā)出了SSU 太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有供電穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)的特性，徹底解決了接電難、設(shè)備邊界不清的問(wèn)題[5]，實(shí)現(xiàn)了有效運(yùn)行的無(wú)動(dòng)力和無(wú)人值守目標(biāo)。 污水自管道進(jìn)入一體化設(shè)備，設(shè)備中設(shè)有預(yù)沉淀段，將污水中的垃圾、浮渣等進(jìn)行截留，后流至多級(jí)AO 段，AO 段內(nèi)均采用獨(dú)特的高生物載量的固定生物填料，使微生物大量附著生長(zhǎng)，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，通過(guò)復(fù)合微生物高效生化處理，去除水中的污染物，然后流經(jīng)混合設(shè)備和沉淀設(shè)備，進(jìn)一步去除污水中的總磷和SS 后達(dá)標(biāo)排放。 由于采用集成設(shè)備形式，此類工藝的建設(shè)成本會(huì)比常規(guī)工藝高一些。

3.4 CAF 應(yīng)急污水處理技術(shù)

CAF 污水處理技術(shù) 是在傳統(tǒng)的BAF 工藝的基礎(chǔ)上，通過(guò)新型填料設(shè)計(jì)，擴(kuò)大填料比表面積及傳氧率，從而極快地實(shí)現(xiàn)去除COD、氨氮等黑臭水體的影響因子，結(jié)合高密度沉淀或者磁混凝沉淀等單元使用，可進(jìn)一步去除TP、SS 等其他污染指標(biāo)， 適用于占地面積有限， 建設(shè)周期短的污水處理需求項(xiàng)目，在黑臭河道處理、應(yīng)急污水處理等方面體現(xiàn)出了較強(qiáng)的適用性。

CAF 技術(shù)是在曝氣生物濾池的基礎(chǔ)上，通過(guò)水力優(yōu)化、微生物強(qiáng)化等技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了對(duì)COD、氨氮等污染物的同步、深度去除。 CAF 保留了BAF 效率高、占地省的優(yōu)點(diǎn)，解決了易堵塞、曝氣不均、運(yùn)行管理復(fù)雜等缺點(diǎn)，無(wú)須設(shè)置反沖洗水池，反沖洗周期延長(zhǎng)10 倍以上[6]。CAF 技術(shù)填料填充比高，前段需要單獨(dú)配套預(yù)處理工藝聯(lián)合使用。

3.5 人工濕地技術(shù)

人工濕地技術(shù)是依照自然濕地模擬建造人工生態(tài)系統(tǒng)，采用填料—水生生物—微生物的三重協(xié)同作用，以基質(zhì)吸附、過(guò)濾、襯墊、植物吸收、離子交換與微生物降解為基礎(chǔ)，污水經(jīng)過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀等一系列系統(tǒng)的處理后，達(dá)標(biāo)排放。 水生生物是利用光合作用將溶解氧從根莖傳輸至桿部， 構(gòu)成好氧環(huán)境，而距離根部較遠(yuǎn)的位置則形成厭氧環(huán)境，因此，人工濕地能夠依次產(chǎn)生好氧和厭氧環(huán)境， 為處理污水提供了良好的生物反應(yīng)條件。

采用人工濕地污水處理技術(shù)，初期投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，且對(duì)運(yùn)營(yíng)管理要求較低，比較適用于中小型村莊污水處理。 通過(guò)多樣性的植物選擇，不僅能夠獲得良好的景觀效果，還可以達(dá)到調(diào)節(jié)氣候、緩解熱島效應(yīng)的目的。 但是，人工濕地技術(shù)對(duì)濕地面積要求較高，對(duì)于用地緊張的村莊，存在較大的土地協(xié)調(diào)難度，而且在氣候、溫差較大的區(qū)域，植物的吸收能力存在明顯變化，難以保證穩(wěn)定的污水處理效果[7]。

3.6 高負(fù)荷生物濾池技術(shù)

高負(fù)荷生物濾池技術(shù)是生物濾池技術(shù)中的一種， 主要通過(guò)菌種在濾料上截留掛膜、繁殖，形成成熟的生物膜，然后利用生物膜進(jìn)行污水處理。 與普通生物濾池相比，高負(fù)荷生物濾池技術(shù)具有更強(qiáng)的水力負(fù)荷和BOD5 負(fù)荷承受能力，因此，污水處理效果更好。

該技術(shù)有效結(jié)合了懸浮物濾床截留和生物接觸氧化功能，在濾池中分布著較高濃度的微生物，可以高效去除水中的懸浮物、COD 等物質(zhì)。

高負(fù)荷生物濾池技術(shù)對(duì)進(jìn)水的SS 要求較高，所以需增設(shè)預(yù)處理設(shè)備；對(duì)曝氣要求高，曝氣量不足，將會(huì)影響污水處理工藝的穩(wěn)定性，曝氣量過(guò)高，又會(huì)導(dǎo)致后續(xù)反硝化碳源不足，額外增加運(yùn)行費(fèi)用[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 農(nóng)村生活污水治理是全面提升農(nóng)村生活環(huán)境質(zhì)量的重要途徑， 是農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)及鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要組成部分，因此，必須對(duì)其進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后方可排放。 農(nóng)村環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，南北方差異大，不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平地區(qū)的水質(zhì)情況也不盡相同。 各種農(nóng)村污水處理工藝各有其工藝特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，農(nóng)村生活污水治理需針對(duì)地區(qū)環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)水平、污水的排放規(guī)律及水質(zhì)特點(diǎn)，選擇合適的處理工藝、處理方式和建設(shè)方式，在出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，應(yīng)綜合考慮農(nóng)村的實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況， 所選工藝需具有低建設(shè)成本、低運(yùn)行費(fèi)用、低運(yùn)行管理及低技術(shù)要求，以保證污水處理站長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠、有效的運(yùn)行。