行業新聞/ Industry news
淺析新技術突破：農村生活污水處理技術
一、概述
水資源短缺和水污染嚴重地制約著我國國民經濟的健康持續發展，基礎設施滯后和管理水平低下抑制了農村地區居民生活質量的改善和提高，農村地區的水環境治理應成為我國環境綜合治理的重要組成部分。
(一)分類及定義、污水處理水平
污水處理一般劃分為初級處理、生化處理(二級處理)和深度處理(三級處理)三個處理水平。
初級處理是指通過格柵或沉淀池等除去部分懸浮固體和有機質的過程。通過初級處理，懸浮物、生物化學需氧量(BOD)以及病菌一般可降低50％左右。在沉淀池中加入一些化學或微生物絮凝劑以及石灰等可加速懸浮物質的沉淀(強化初級處理)。
傳統的二級污水處理一般采用生化技術。二級處理的目的是利用污泥中各種細菌或真菌的氧化作用破壞有機質的結構，進一步降?低污水中的BOD。如果采用厭氧處理技術，污泥中有機質在厭氧菌作用下可產生沼氣。利用活性污泥技術的二級處理可使病菌數量降至10％。
三級處理是在二級處理的基礎上對污水進行更高一級的處理過程。其處理方法主要包括投放化學絮凝劑、活性炭或交換樹脂、反滲透工藝以及各種殺菌處理技術。處理目的主要是除去污水中的碳水化合物、糖類、鹽分，以及對污水進行消毒等。
污水處理技術的選用必須綜合考慮當地的社會經濟發展水平、污水來源及其處理后的用途。不同的污水來源以及處理后污水(再生水)的不同用途要求采用不同的處理水平和處理技術。農村地區生活污水主要含有各種有機污染物以及病原菌等污染物，再生水主要用于各類作(植)物的灌溉用水、景觀或環境用水等方面。根據再生水的具體用途，確定污水需要處理的深度或水平。
2．生活污水處理系統
目前污水處理系統主要是根據污水處理水平的要求，采用一種或幾種處理技術或工藝聯合處理污水。按照污水處理技術的適用條件，農村地區生活污水處理系統可分為集中處理和分散處理兩大類。
(1)集中處理系統。集中處理系統主要是指(小型化)污水處理廠、人工濕地系統或土地處理系統等，通過一系列的物理、化學以及生物措施減少污水中的污染物，從而達到污水凈化和資源化利用的目的。
(2)分散處理系統。分散處理系統是一個高度濃縮的微型化污水處理廠。它采用各種物理、化學或生物措施組合工藝，將各種處理技術高度集成在一個較小的空間范圍內。隨著各種工藝和技術的發展，分散處理系統的產品種類和型號越來越多。
(二)投入和產出效益分析
1．工程投資
(1)集中處理系統的投資。污水處理費用隨處理方法的不同而不同。污水處理廠的工程投資以及運行費用一般較高，人工濕地系統和土地處理系統的處理費用相對較低。一級處理的基建費為500元／立方米，傳統二級處理的建設投資一般為l000～2000元／立方米，污水處理成本約0．5～1．4元／立方米。污水深度處理的工程費主要與要求的出水水質有關。
人工濕地污水處理系統的工程投資和運行費一般分別為傳統二級處理工藝的1／3～2／3和1／6—1／3。人工濕地污水處理費可降低至0．1元／立方米以下。
(2)分散處理系統的投資。哈爾濱工業大學環保科技股份有限公司生產的生活污水納濾膜污水處理設備，每套售價7．2萬元。廈門藍博科技開發有限公司生產的生活污水處理設備，運行費為o．5元／立方米左右。
2．效益分析
(1)經濟效益。污水處理的直接經濟效益與當地水資源的短缺程度密切相關。處理后的生活污水可作為灌溉水或其他用途使用，從而節約淡水資源。同時，農村地區環境條件的改善可降低與污染有關疾病的傳播，減少由此引起的經濟損失。
(2)能源效益。污水處理廠需要一定的能源消耗，如果采用厭氧分解工藝，將產生的沼氣收集發電可解決部分能源問題。人工濕地或土地處理系統一般不需要消耗能源或耗能極少。分散污水處理設施需要消耗一定的電能。
(3)環境效益。農村生活污水處理的最直接效果就是環境條件的改善，特別是當采用人工濕地處理技術時，通過居民區生態環境的綜合治理，可提高居民的生活環境質量。
(4)社會效益。污水處理既可提高水資源的重復利用率、緩解水資源供需矛盾、促進農業生產的發展，又可改善農村地區的生態環境條件、緩解城市的人口壓力、促進社會的和諧發展，對我國社會經濟的健康持續發展具有積極的作用。
(三)我國技術研發現狀
我國污水處理設施始建于20世紀初期。自20世紀80年代以后，我國投入了大量的人力、物力開展水污染治理的研究工作，污水處理技術和處理設備也隨之逐步完善起來。為推動環境保護和污染治理技術的發展和應用，國家環境保護總局于2006年發布了《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄》，將人工濕地等六種污水處理技術列為城鎮生活污水污染控制技術的重點扶持對象。
我國的污水處理技術基本上是以生化技術為主，傳統的活性污泥工藝及其各種改進方法占主導地位。總體來講，目前我國污水處理技術的理論水平與發達國家基本處于同一檔次，但在新技術開發應用以及綜合處理效果方面有較大的差距。
20世紀80年代以來，我國陸續興建了一大批污水處理廠。至2004年底，我國已建成708座污水處理廠，設計處理能力為4912萬立方米／天。但由于這些設施主要針對大中城市，縣城一級的污水處理率僅有11．2％。除經濟發達地區外，我國農村地區的污水處理率基本為零。
近幾年已完成了10余項人工濕地污水處理工程，對農村居民區生活污水以及河道湖泊環境進行綜合治理。土地處理系統目前在國內的應用不多。
我國分散污水處理設備近些年來得到了較快的發展，適用于生活污水處理的各種型號和工藝的處理設備已投放市場。
(四)國外發展情況
從理論上講，污水處理技術的發展目前已趨于成熟，并處于大規模的應用階段。至20世紀70年代，發達國家已基本普及了污水的二級處理。
1．發展過程和現狀
污水處理技術的發展過程基本上經歷了初期、發展和提高三個階段。為了阻斷傳染源，人們最初對飲用水僅采用自然沉淀等方法進行處理。
19世紀末至20世紀70年代，工業革命以及城市化快速發展，污水數量迅速增大，因水污染而引發的重大公共事件時有發生，簡單處理過程已不能滿足水質要求，生物處理技術、生物膜法、離子交換法、電化學法以及各種膜處理法等相繼問世，污水處理技術體系逐步建立和成熟。目前所使用的處理技術和工藝大部分都是在此階段發展起來的。
20世紀70年代以后，隨著點源污染治理的完善，水污染治理的重點逐步轉向面源污染的治理。改進型的厭氧生物處理技術、厭氧好氧聯合處理工藝、脫氮除磷技術、由各種混合工藝組成的三級處理系統以及以生態學理論為基礎的各種土地處理系統等迅速發展，污水處理技術逐步向綜合化和低能高效方向發展。
2．發展趨勢
高效低能和環境友好型處理工藝是污水處理技術發展的主要趨勢。隨著生物技術的發展，生物處理技術與其他技術的組合工藝如生物一活性炭工藝(或膜反應器)等是污水處理技術的研究熱點之一。傳統厭氧好氧技術的改進型處理工藝在污水處理技術中仍將占據重要位置。各種高新技術如膜分離處理技術(反滲透、超濾、微濾、納濾、離子交換膜、電滲析等)以及微波、超聲波、紫外線和光催化等技術在污水深度處理中將起重要的作用。
二 、主要技術
1．技術路線
污水處理廠是目前集中處理污水的主要方式之一。
人工濕地污水處理技術通過物理過濾、生物降解和植物截留等作用機理除去有機質，并通過水生植物與微生物的協同作用除去N和P，特別適用于生活污水、河道和自然湖泊水系的處理與回用等。
2．主要技術環節
(1)關鍵部件和設備。在給定污染物負荷(單位時間單位面積上輸入的污染物數量)和水力負荷(水力停留時間)條件下，影響二級污水處理出水質量的關鍵因素是微生物細菌對有機污染物降解的有效性。不論是厭氧處理還是好氧處理，良好的菌種及其生存環境影響微生物的降解效果。三級處理主要與所選擇的深度處理技術有關。土壤質地及水文地質條件影響土地處理系統的處理效果。填料和植被性質以及氣溫等因素影響人工濕地處理系統的處理效果。
(2)主要性能參數。污水處理廠的出水質量一般按《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GBl8918—2002)一級A設計，人工濕地處理系統按《城市污水再生利用景觀環境用水水質》(GB／T18921—2002)、《地面水環境質量標準》(GB3838—1996)Ⅳ類或《污水綜合排放標準》(GB8978一1996)中的城鎮二級污水處理廠一級標準設計。潛流式濕地系統的一般水力負荷為2～15厘米／天。生活污水經濕地系統處理后其出水BOD5(5日生物化學需氧量)<10毫克／升。
(3)推廣中需要注意的事項。污水處理廠占地面積大，一次性投資高，污泥處理困難。人工濕地將污水處理工程與生態環境綜合治理有機地結合起來，且工程投資和運行成本低，出水水質穩定，易于管理和維護，是一種較為適宜我國農村地區的污水處理技術。
(4)應用情況。集中污水處理系統一般自動化程度高、便于管理，出水水質好且穩定，滿足國家的排放要求。除土地處理方式外，各種集中污水處理方式在國內都有較多的工程實例，已積累了一定的建設和管理經驗。
(二)分散處理系統
1．技術路線
與集中處理系統相比，分散污水處理系統較多地采用了一些高新技術，從而使得污水處理設備的體積相對較小。圖9—3顯示了重慶市利迪現代水技術設備有限公司生產的生物反應器小型生活污水處理設備工藝流程。
2．主要技術環節
(1)關鍵部件和設備。分散污水處理系統的關鍵部件是設備采用的具體處理技術及工藝，系統處理效率的高低和出水水質的穩定性主要由其關鍵組件如(生物)膜和活性炭的性能決定。
(2)主要性能參數。分散污水處理系統的性能參數一般按《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)中的城鎮二級污水處理廠一級標準設計。
(3)推廣中需要注意的事項。目前分散污水處理設備的價格相對較高，較適合于小型企事業單位、餐館和經濟較發達地區的農村小型居民點使用。推廣時應考慮居民的經濟承受能力、設備耐久性以及電力供應等問題。
(4)主要產品研發和應用情況。我國目前已能生產0．5～500立方米／天處理能力的多品種污水處理設備，生活污水(BODs≈200毫克／升)經處理后的出水BOD5一般小于20毫克／升。產品體積小、處理效率高、出水水質穩定、自動化程度高、運行管理方便，但單價和運行費用較高。
三、適宜推廣情況分析
污水處理技術和工藝較多，根據自然條件和經濟狀況選擇適宜于本地區的最佳處理工藝才能取得最大的投資效益。
對于人口較集中的經濟較發達地區，宜采用污水處理廠；對于人口較集中的經濟欠發達地區，宜采用人工濕地處理技術；對于有經濟能力的小型居民點或獨立單位可采用分散處理設施；對于欠發達地區的小型居民點可采用土地處理技術或小型人工濕地技術。
寒冷地區應偏重于采用物理化學處理技術，一般地區則可采用生物技術。山區居民可利用地勢條件采用無壓自流工藝，平原地區可利用坑洼地帶以減少土地占用和能源消費。電力不足地區宜采用人工濕地處理系統。
我國農村水污染的治理工作應首先從人口集中且經濟較發達的地區開始。經濟發達地區一般人口較為密集、污染較為嚴重，同時居民也有經濟實力建設污水處理工程，污水治理工作易于推廣、見效快且環境和社會效益顯著。通過同步的給排水管網等基礎設施的建設，加速農村城鎮化步伐，促進農村居民生活水平的提高。通過示范作用以及工程建設和管理經驗的積累，為其他地區污水治理工作的推廣奠定基礎。
來源：慧聰水工業網
