趙清民

(江陵銀龍水務(wù)有限公司，湖北 荊州 434000)

曹榮華

(荊州區(qū)川店鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心,湖北 荊州 434033)

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小城鎮(zhèn)污水處理的現(xiàn)狀及其工藝比較

趙清民

(江陵銀龍水務(wù)有限公司，湖北 荊州 434000)

曹榮華

(荊州區(qū)川店鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心,湖北 荊州 434033)

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，小城鎮(zhèn)的發(fā)展十分迅速，但是其污水處理現(xiàn)狀堪憂。分析了小城鎮(zhèn)污水的特點(diǎn)及現(xiàn)狀，并比較了適合小城鎮(zhèn)污水處理傳統(tǒng)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，如A/O工藝或A2/O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝、BIOLAK工藝、生物接觸氧化工藝、穩(wěn)定塘工藝等；介紹了結(jié)合小城鎮(zhèn)特點(diǎn)發(fā)展起來的幾種新工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，如人工濕地處理工藝、蚯蚓生態(tài)濾池處理工藝、MST一體化處理工藝、STCC一體化污水處理工藝等，為小城鎮(zhèn)污水處理工藝的選擇提供了方向。

小城鎮(zhèn)；污水；處理；工藝

保護(hù)環(huán)境是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求，是我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要保障。在我國的2萬多個(gè)集鎮(zhèn)中，尚無完善的水處理設(shè)施或者工程[1]，小城鎮(zhèn)的高速發(fā)展使其基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)水平偏低的矛盾顯露出來，缺乏必要的市政管網(wǎng)和污水處理廠。當(dāng)?shù)鼐用袷褂煤蟮纳钗鬯蚴枪I(yè)廢水，未經(jīng)處理直接排入地表水體中或者滲入地下水體，對當(dāng)?shù)丶跋掠嗡w造成極其嚴(yán)重的污染。大多數(shù)小城鎮(zhèn)河段難以作為飲用水水源，造成污染性缺水，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厝嗣竦挠盟踩稗r(nóng)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也威脅到小城鎮(zhèn)及周邊大中城市的飲用水安全，尤其是下游流域的用水安全。小城鎮(zhèn)污水處理問題已成為當(dāng)今社會(huì)急需解決的重要問題。由于小城鎮(zhèn)的污水性質(zhì)不同于大城市的污水，各個(gè)小城鎮(zhèn)之間的污水水質(zhì)差異極大，無法照搬大城市污水處理的模式，只能根據(jù)不同水質(zhì)“量身定制”處理工藝，因此，了解小城鎮(zhèn)的污水特點(diǎn)是十分必要的。

1　小城鎮(zhèn)污水特點(diǎn)及水處理面臨的問題

1.1規(guī)模小、變化系數(shù)高

鑒于我國目前的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展程度，小城鎮(zhèn)居民生活水平較低，人均用水量比較少，加上人口密度較低，造成居民的生活污水規(guī)模較小。小城鎮(zhèn)的鎮(zhèn)域面積一般較小，且小城鎮(zhèn)居民生活習(xí)慣與大城市居民相差較大(比如夜間用水量較少)，污水的日變化系數(shù)較高。同時(shí)，由于農(nóng)業(yè)會(huì)隨季節(jié)變化，導(dǎo)致用水量也會(huì)隨季節(jié)產(chǎn)生較大的變化。因此，小城鎮(zhèn)的污水量存在規(guī)模小、變化系數(shù)高的特點(diǎn)，進(jìn)行污水處理時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇工藝。

1.2水質(zhì)差異大

我國的小城鎮(zhèn)由于地域、氣候及居民的生活習(xí)慣差異較大，同時(shí)城鎮(zhèn)的類型也各有不同，有的以農(nóng)業(yè)為主，有的以旅游業(yè)為主，有的主要產(chǎn)業(yè)為水產(chǎn)養(yǎng)殖，有的主要產(chǎn)業(yè)是畜牧業(yè)，因此，各個(gè)小城鎮(zhèn)的水質(zhì)差異較大。而且隨著我國改革開放的進(jìn)程，小城鎮(zhèn)為尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也積極根據(jù)現(xiàn)有的資源和條件發(fā)展農(nóng)業(yè)或者工業(yè)，某些小城鎮(zhèn)引進(jìn)工業(yè)企業(yè)為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┚蜆I(yè)機(jī)會(huì)并創(chuàng)造財(cái)富，同時(shí)，也引入了大量的工業(yè)廢水。由于小城鎮(zhèn)居民的生活污水量規(guī)模較小，而工業(yè)企業(yè)是用水大戶，因此，對本地的污水水質(zhì)影響較大，導(dǎo)致污水水質(zhì)會(huì)隨工業(yè)廢水水質(zhì)變化。同時(shí)，不同的工業(yè)廢水中含有的污染物質(zhì)差異極大，如果小城鎮(zhèn)中建有不同性質(zhì)工廠的工業(yè)園區(qū)，污水混合后很難將各種污染物分別去除，所以工業(yè)廢水在出廠之前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)標(biāo)后排放至市政管網(wǎng)。

1.3排水管網(wǎng)不完善

大部分小城鎮(zhèn)在建設(shè)時(shí)沒有系統(tǒng)的規(guī)劃，大多數(shù)采用雨污合流系統(tǒng)，或是沒有完整的排水系統(tǒng)，污水通過明渠就近排放至河流或湖泊中。而雨污合流系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致雨天大量雨水涌入排水系統(tǒng)或進(jìn)入污水處理廠，稀釋生活污水，使生活污水的BOD5(5d生化需氧量)濃度降低，不利于生化處理，影響處理效果。因此，在建設(shè)污水處理廠的同時(shí)，也應(yīng)該針對原有的排水體系，合理利用并改造，形成更先進(jìn)的排水系統(tǒng)。而且由于一部分小城鎮(zhèn)地形比較復(fù)雜，也增加了排水管網(wǎng)建設(shè)的困難，因此應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚刭|(zhì)情況綜合考慮，建設(shè)相應(yīng)排水管網(wǎng)。

1.4建設(shè)運(yùn)營資金不足

污水處理工程的建設(shè)包括污水處理廠與市政排水系統(tǒng)的建設(shè)，這2部分的建設(shè)需要投入大量的人力物力。而小城鎮(zhèn)的發(fā)展相對比較落后，經(jīng)濟(jì)水平不高，因此很難籌措足夠的資金建設(shè)完整的污水處理工程。雖然近年來國家對鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理工程投入了資金，加大了建設(shè)力度，但后續(xù)的運(yùn)營管理及技術(shù)維護(hù)也需要一定的資金，否則難以為繼[2]。建設(shè)資金不足是小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)和運(yùn)營的一個(gè)嚴(yán)重問題。

2　小城鎮(zhèn)水處理工藝分析

2.1傳統(tǒng)處理工藝

2.1.1A/O工藝或A2/O工藝

A/O工藝是一種厭氧-好氧工藝，或好氧-厭氧工藝，能夠在去除BOD(生化需氧量)的同時(shí)具有一定的脫氮除磷效果，主要優(yōu)點(diǎn)是BOD去除率高，無需加入碳源，污泥產(chǎn)量少，運(yùn)行成本低。其缺點(diǎn)是由于沒有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，難降解物質(zhì)的降解率較低。若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大了運(yùn)行費(fèi)用。

A2/O工藝是一種厭氧-缺氧-好氧工藝，在A/O工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)的，能夠同步脫氮除磷。該工藝具有以下特點(diǎn)：該工藝在厭氧、缺氧、好氧環(huán)境下交替運(yùn)行，有利于抑制絲狀菌的膨脹，改善污泥沉降性能，且污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效；一般不需要額外投加碳源，厭氧缺氧池只進(jìn)行緩慢攪拌，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用；該工藝脫氮除磷的效果受到混合液回流比大小的影響，除磷效果受回流污泥含有的溶解氧和硝態(tài)氮的影響，脫氮除磷效果相對不高，除磷效果能達(dá)到90%，而脫氮效果僅達(dá)到70%。

2.1.2SBR工藝

SBR工藝即間歇式活性污泥法系統(tǒng)，是通過間歇曝氣處理污水的技術(shù)，其主體是SBR反應(yīng)池，主要的處理過程是由流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機(jī)(也稱閑置)5個(gè)步驟組成，這5個(gè)步驟都在SBR反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行。由于SBR工藝特殊的運(yùn)行方式，使其具有以下優(yōu)點(diǎn)：SBR反應(yīng)池集調(diào)節(jié)池、初沉池、污水處理池、二沉池等構(gòu)筑物于一體，無污泥回流系統(tǒng)，占地面積小，造價(jià)低，而且設(shè)備簡單，易于維護(hù)管理，可自動(dòng)化操作；同時(shí)，SVI值較低，不易產(chǎn)生污泥膨脹；控制運(yùn)行方式，可以實(shí)現(xiàn)池內(nèi)好氧、缺氧、厭氧交替，達(dá)到脫氮除磷的效果，處理水質(zhì)效果較好；耐沖擊負(fù)荷，適應(yīng)水量彈性較大的污水，尤其是對間歇性排放的污水處理更具優(yōu)勢。

2.1.3氧化溝工藝

氧化溝又稱循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種改型。氧化溝一般設(shè)計(jì)為環(huán)形溝渠狀，長度可從幾十米至百米以上，溝渠中設(shè)有曝氣裝置，污泥和活性污泥混合液在其中進(jìn)行不斷的循環(huán)流動(dòng)，在流態(tài)上介于完全混合和推流之間。由于這種獨(dú)特的水流狀態(tài)，可以將整個(gè)氧化溝區(qū)分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)，污水在曝氣過程中可以進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)，處理效果比較穩(wěn)定，可以實(shí)行脫氮作用。其主要特點(diǎn)：處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，工藝流程簡單，水力停留時(shí)間長，有機(jī)負(fù)荷低，對水溫、水質(zhì)、水量的適應(yīng)性強(qiáng)，污泥齡長，污泥產(chǎn)率低。

2.1.4BIOLAK工藝

百樂克(BIOLAK)工藝是一種多級活性污泥處理工藝。BIOLAK工藝的核心是生化反應(yīng)池，池中設(shè)置浮在水面的移動(dòng)式曝氣鏈，反應(yīng)時(shí)微孔曝氣頭沿水流方向前后擺動(dòng)，在池中交替形成缺氧區(qū)和好氧區(qū)，從而形成具有脫氮除磷功能的多級活性污泥污水處理系統(tǒng)。由于百樂克生化池內(nèi)形成交替的缺氧區(qū)和好氧區(qū)，相當(dāng)于有多個(gè)單級A/O段，因此形成多個(gè)硝化區(qū)域和反硝化區(qū)域，進(jìn)行多級污水處理單元，能夠有效處理污水。其主要優(yōu)點(diǎn)：低負(fù)荷活性污泥工藝，出水水質(zhì)好；高效的曝氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)特殊，不易堵塞，使用壽命長，維護(hù)費(fèi)用少，能耗低；曝氣池、二沉池與除磷池一體建設(shè)，占地少，減少基建投資[3]。

2.1.5生物接觸氧化工藝

生物接觸氧化法是一種生物膜水處理方法，其核心是接觸氧化工藝，由填料和曝氣系統(tǒng)構(gòu)成。在有氧條件下，使填料表面附著生物膜，污水流經(jīng)填料，與生物膜充分接觸，通過生物膜的新陳代謝作用，使污染物中的有機(jī)物得到去除。同時(shí)，填料表面的生物膜由于曝氣作用不斷被吹脫，能夠保證生物膜的活性，抑制厭氧膜的繁殖，有利于提高氧的利用率。主要優(yōu)點(diǎn)是：池內(nèi)充氧條件好，可以達(dá)到較高的容積負(fù)荷，對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；不需要設(shè)污泥回流系統(tǒng)，不存在污泥膨脹問題，污泥量少，顆粒大，易于沉淀；耗能少，操作簡單、運(yùn)行方便、易于維護(hù)管理，對水質(zhì)水量的變化有較強(qiáng)的適用能力[4]。主要缺點(diǎn)是：如果設(shè)計(jì)或運(yùn)行不當(dāng)，填料容易發(fā)生堵塞，同時(shí)，布水、曝氣不易均勻，可能在局部部位出現(xiàn)死角。

2.1.6穩(wěn)定塘工藝

穩(wěn)定塘(又稱氧化塘或生物塘)工藝是一種利用自然生物凈化能力對污水進(jìn)行凈化污水生物處理技術(shù)。這種技術(shù)對污水凈化的過程與自然水體的自凈過程相似，通過污水中微生物代謝作用以及塘內(nèi)水生植物或動(dòng)物的綜合作用，使污水得到凈化。穩(wěn)定塘工藝是一種古老的污水處理技術(shù)，可以充分利用本地的地形，因地制宜，采用廢棄河道、沼澤、洼地等地段進(jìn)行穩(wěn)定塘建設(shè)，減少基建投資。由于其運(yùn)行時(shí)不采取實(shí)質(zhì)性的人工強(qiáng)化措施，使其具有運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)和維修簡單、便于操作等優(yōu)點(diǎn)。特別在缺水干旱地區(qū)，污水也是水資源的一種，穩(wěn)定塘工藝能夠?qū)崿F(xiàn)污水資源化利用[5]，不僅能夠凈化污水，減少污染，也能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

2.2小城鎮(zhèn)污水處理新工藝

小城鎮(zhèn)與中大型城市相比，在污水處理方面具有很大的區(qū)別，可以充分利用小城鎮(zhèn)的優(yōu)勢和特點(diǎn)發(fā)展新工藝。如人工濕地工藝，可以適用于具有大面積荒地，用地不緊張的小城鎮(zhèn)；蚯蚓生態(tài)濾池適用于資金緊張，以農(nóng)業(yè)種植為主的小城鎮(zhèn)；MST及STCC一體化污水處理工藝適用面比較廣，由于其占地面積小，可自動(dòng)化控制，對于小城鎮(zhèn)中的分散污染水源的處理具有一定優(yōu)勢。

2.2.1人工濕地處理工藝

人工濕地處理系統(tǒng)是將污水有控制的引入經(jīng)人工建造的濕地上，主要利用土壤、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物聯(lián)合作用，對污水、污泥進(jìn)行處理凈化的一種技術(shù)。其作用機(jī)理包括土壤的吸附、滯留、過濾，微生物分解、轉(zhuǎn)化、氧化還原，植物根系阻截、吸附與吸收、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動(dòng)物的作用。人工濕地主要由土壤、砂、礫石等透水性介質(zhì)，植物，無脊椎和脊椎動(dòng)物，水體及好氧微生物種群組成[6]，是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，它應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，獲得污水處理與資源化的最佳效益，既達(dá)到廢水處理的目的，也可利用污水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[7]。

人工濕地處理系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是污水處理效果好，尤其對氮磷去除率較高；初次投資小、后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、運(yùn)行簡單，便于管理。主要缺點(diǎn)是受到溫度的影響，冬季溫度偏低，微生物植物動(dòng)物活動(dòng)減少，處理效果較差，同時(shí)還有占地面積大，單位負(fù)荷小等缺點(diǎn)。

2.2.2蚯蚓生態(tài)濾池處理工藝

蚯蚓生態(tài)濾池由布水器、濾料床和沉淀室構(gòu)成，在濾料層的表層引入蚯蚓，通過蚯蚓和其他微生物的協(xié)同作用處理污水[8]。在國內(nèi)，同濟(jì)大學(xué)首先開展了蚯蚓生態(tài)濾池的研究，已在成功地進(jìn)行了中型試驗(yàn)和生產(chǎn)性規(guī)模的應(yīng)用[9]。生態(tài)濾池處理系統(tǒng)引入了蚯蚓這種吞噬能力極強(qiáng)的生物，由于其具有很強(qiáng)的污泥分解能力，所以在污水凈化的同時(shí)，也將剩余污泥進(jìn)行了減量，基本不外排剩余污泥，大幅降低了剩余污泥的處理費(fèi)用。這種工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是出水水質(zhì)好，剩余污泥少，減少污泥處置費(fèi)用，可以實(shí)現(xiàn)蚓糞污泥農(nóng)用，達(dá)到資源化利用的目的；工藝流程簡單，運(yùn)行管理十分簡單方便，能耗低，適用于資金缺乏的小城鎮(zhèn)。主要缺點(diǎn)是由于濾池中引入了蚯蚓，其適應(yīng)生存的條件有限，因此蚯蚓生態(tài)濾池運(yùn)行時(shí)受到溫度限制，不能太高或太低，同時(shí)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷不能太大，以免有機(jī)物腐爛影響蚯蚓生存環(huán)境。

2.2.3MST一體化處理工藝

MST(MiniSewageTreatment)即小型污水處理，不需設(shè)置二沉池等其他單元，實(shí)現(xiàn)了不同的物理、生化處理過程在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成，是一種新型一體化接觸氧化工藝[10]。這種工藝分為厭氧沉淀區(qū)和好氧生物反應(yīng)區(qū)2個(gè)部分，在好氧生物反應(yīng)區(qū)裝置設(shè)置了2個(gè)裝載填料的模塊：懸浮模塊和氣提模塊。污水首先通過厭氧沉淀區(qū)，進(jìn)行厭氧反應(yīng)，然后進(jìn)入懸浮模塊內(nèi)，并通過曝氣作用進(jìn)行好氧生物反應(yīng)，最后進(jìn)入氣體模塊內(nèi)，通過中心提升管，進(jìn)行三相(空氣、污水、生物載體)混合，并上升到頂部，再通過下降區(qū)回到底部，形成流體循環(huán)，完成有機(jī)物的降解及氨氮硝化作用，污泥定期用泵排出。這種工藝對COD的去除效果比較穩(wěn)定，氨氮及磷去除率不高，由于其一體化的設(shè)計(jì)，具有占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)氣提裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，無需污泥回流設(shè)備，投資小，施工快，維護(hù)簡單，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，適合小城鎮(zhèn)管網(wǎng)不完善的分散地區(qū)，具有一定優(yōu)勢。

2.3.4STCC一體化污水處理工藝

STCC是一種一體化污水處理技術(shù)，其構(gòu)造與曝氣生物濾池(BAF)相似，其特點(diǎn)是采用升流式，濾料采用粒狀或塊狀材料，浸沒入水中不懸浮，其核心部位是具有自凈功能的“不飽和炭”、“脫氮材料”和“除磷材料”等多種介質(zhì)的填料組成的復(fù)合填料床[11]，主要單元由配水裝置、填料、曝氣裝置、污泥提取裝置組成。該技術(shù)的特點(diǎn)表現(xiàn)在能深度凈化污水，不飽和炭的凈化分解能力不會(huì)飽和，污泥量少。主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、綜合建設(shè)費(fèi)用較低，維護(hù)管理方便，運(yùn)轉(zhuǎn)管理費(fèi)用低，可自動(dòng)化運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良，可作中水回用，且裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便于屏蔽或埋入地下，不影響市容。

3　結(jié)語

小城鎮(zhèn)水處理工藝的選擇需要“對癥下藥”，切不可盲目照搬已有的污水處理工藝，應(yīng)該實(shí)際調(diào)查污水量、日變化系數(shù)、水質(zhì)情況等數(shù)據(jù)，結(jié)合本地的實(shí)際情況綜合考慮。如當(dāng)?shù)赜锌衫玫奶烊粡U塘、洼地等，可以優(yōu)先考慮采用穩(wěn)定塘、人工濕地等生態(tài)處理工藝；如小城鎮(zhèn)資金不足，污水源比較分散且無毒性較大的工業(yè)廢水，可采用蚯蚓生態(tài)濾池這種投資較少，運(yùn)營費(fèi)用低的污水處理工藝；如有的小城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)較高，可采用SBR或BILOLAK等工藝對污水進(jìn)行二級處理。小城鎮(zhèn)的污水處理需要結(jié)合城鎮(zhèn)自身的實(shí)際情況，充分利用已有的優(yōu)勢，并最大化利用污水資源，在改善當(dāng)?shù)厮Y源和生態(tài)環(huán)境的同時(shí)也能獲得經(jīng)濟(jì)效益。

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[編輯]洪云飛

2016-04-27

趙清民(1972-)，男，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事給排水方面的研究工作；E-mail:825493256@qq.com。

X703.1；TU992.3

A

1673-1409(2016)22-0029-04

[引著格式]趙清民，曹榮華.小城鎮(zhèn)污水處理的現(xiàn)狀及其工藝比較[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(22)：29～32.