西南村鎮生活污水處理技術適宜性研究分析

葉長兵，楊 勇，李 蘭

（1.玉溪師范學院資源環境學院，云南玉溪653100；2.中國科學院南京地理與湖泊研究所，江蘇南京210008；3.玉溪市環境監測站云南玉溪653100）

西南村鎮生活污水處理技術適宜性研究分析

葉長兵1，2，楊 勇3，李 蘭1

（1.玉溪師范學院資源環境學院，云南玉溪653100；2.中國科學院南京地理與湖泊研究所，江蘇南京210008；3.玉溪市環境監測站云南玉溪653100）

以玉溪市作為研究區，以CASS、DSTE、ABR－人工濕地集成處理工藝、厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝等常用村鎮生活污水處理工藝作為調查對象，在查明各工程實例運行功效的基礎上，分析探討了我國西南地區村鎮生活污水處理技術的適宜性。

村鎮污水；適宜性；工程實例

隨著研究的深入和工程實例的廣泛應用，我國城市生活污水處理技術已較為成熟，使所造成的環境污染得到較好地控制。與城市生活污水相比，村鎮生活污水具有收集系統欠缺、水量小而分散、濃度低、變化系數大等特點，加上村鎮的經濟發展相對較為落后，故城市生活污水處理技術不一定適用于村鎮生活污水處理。為探明經濟合理、環境可行、社會認可的村鎮生活污水處理技術，國內外一些專家和學者進行了村鎮生活污水處理技術的研究，如郭一令等人以耕作層下土自然凈化村鎮生活污水［1］；徐波以生態技術處理村鎮生活污水［2］；孫海如等人以沼氣池與人工濕地集成處理村鎮生活污水［3］。以往的村鎮生活污水處理研究取得了一定的成效，但目前尚未有針對西南地區村鎮生活污水處理技術適宜性分析研究的報道。若能基于以往的試驗研究成果，在充分考慮處理效率和經濟性的前提下進行西南地區村鎮生活污水的適宜性分析，可為優化研究區各條件下村鎮生活污水處理工藝的選擇提供依據。

1 西南村鎮治污工藝現狀

云南省玉溪市位于滇中，其環境特征和氣象條件在西南地區具有一定的代表性。為探明西南地區村鎮生活污水處理技術的適宜性，本研究以云南省玉溪市為研究區，調查分析多種村鎮污水處理工藝的運行效果。

經調查，研究區較為常見的村鎮生活污水處理技術有CASS、DSTE、人工濕地、厭氧處理技術等。隨著排放要求的進一步提高和污水處理技術的進一步發展，村鎮生活污水處理工藝出現了現有處理技術的適宜性改進和有機集成，較為常見的有厭氧－好氧技術集成工藝、ABR－人工濕地集成處理工藝、厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝等。

本研究根據研究區村鎮生活污水水質現狀及《城鎮污水處理廠污染物排放標準》要求，結合本課題組研究及調研所取得的成果，基于村鎮生活污水處理工程實例，分析各條件下村鎮生活污水處理工藝的適宜性。

由于西南村鎮經濟發展較為落后，人口較少而分散，從而形成了村鎮生活污水水量小，水質水量波動大，污水收集困難，技術及管理水平薄弱等特點。在選擇研究區村鎮生活污水處理工藝技術時，應從以下幾個方面考慮：

（1）首先考慮采用運行費用及基建費用便宜、操作管理簡便、能耗低、運行穩定、維修方便的成熟處理工藝；

（2）經實踐證明是可行有效的新技術、新工藝、新材料和新設備，必須持有積極、謹慎的態度；

（3）根據各村鎮的不同情況，在選擇處理工藝時要考慮其是否便于改變其處理流程，以滿足受納水體的不同處理要求；

（4）由污水水質水量的變化、受納水體環境承受能力等情況來選擇抗負荷沖擊能力較強的處理工藝；

（5）應該盡量保證所選擇的工藝處理村鎮生活污水后的水質符合國家和地方現行的標準要求。為達到這一目標，可有機集成現有成熟技術。

2 研究區村鎮生活污水處理工程實例及適宜性

根據試驗結果，玉溪市村鎮生活污水主要包括沐浴水、衛生潔具排水和洗滌水，排水量約為80L／（d·人）。其中：CODCr＝98～550mg／L，BOD5＝45～320mg／L，總氮＝27～89 mg／L，總磷＝1.4～6.8mg／L。現分析西南地區常用的村鎮生活污水處理工程實例及其適宜性。

2.1 CASS工藝及適宜性

CASS全稱為周期循環活性污泥法，其最大的特點就是在反應器的進水端增加了一個生物選擇區，運行方式為連續進水，間歇排水，工作過程可分為曝氣、沉淀和排水三個階段。由于CASS具有工藝流程簡單、占地面積少、出水水質好、運行可靠、對水質水量變化有較強適應能力等優點［4，5］，在中國和日本村鎮地區應用較為廣泛。玉溪市江川縣江城鎮污水處理廠采用了CASS工藝，其工程設計水量為10000m3／d，占地面積約2.14hm2。該工藝常年污水處理效果如表1所示。

表1 CASS工藝處理效果分析表 （mg／L）

由表1可知，城鎮污水處理廠采用CASS工藝，污水出水水質可達到 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）中的一級B標準。

自2010年建成后運行的結果表明，該工藝具有出水水質較穩定，抗負荷沖擊能力強，運行費用相對較高（基本維持在1.2元／m3），基建投資較高等特點。對于人口集中、排水管道配置健全的村鎮，以及受納水體環境功能較高，經濟條件較好的風景旅游區可使用該工藝處理所產生的生活污水。

2.2 DSTE工藝及適宜性

DSTE工藝是一種以厭氧為主、好氧為輔的組合式污水處理系統，由一系列的厭氧濾池和接觸氧化池組成。由于該工藝節能降耗的效果較為明顯，故在國內外得到廣泛的應用。玉溪市澄江縣祿充旅游度假區污水處理站采用DSTE工藝，其工程設計水量為2000m3／d。該工藝常年污水處理效果如表2所示。

表2 DSTE污水處理效果分析表 （mg／L）

由表2可知，祿充旅游度假區污水處理站采用DSTE工藝，污水出水水質可達到 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）中的一級B標準。

自2001年建成后運行的結果表明，該工藝具有出水水質較穩定，抗負荷沖擊能力強，污泥產量少，建設方式靈活，運行費用較低 （基本維持在0.5～0.7元／m3），基建投資較高等特點。對于人口集中、排水管道配置健全的村鎮，以及受納水體環境功能較高，經濟條件較好的風景旅游區可使用該工藝處理所產生的生活污水。

2.3 ABR－人工濕地集成處理工藝及適宜性

人工濕地在國內外已多有研究和應用，濕地植物的生長穩定性是系統污染物去除穩定性的關鍵因素［6，7］。云南省玉溪市四季溫度變化不大，季節變化對濕地植物的影響很小，故研究區村鎮治污工程已廣泛應用人工濕地處理系統。在人工濕地的實際工程應用過程中，由于村鎮生活污水中的SS濃度較高，從而導致人工濕地在運行過程中介質堵塞，造成其在運行一定時間后無法持續高效運行。若能夠在人工濕地系統前集成一個能高效去除SS的反應器，則可大大提高人工濕地的長期高效穩定性。本課題組曾進行大量的ABR試驗研究，研究結果表明，ABR對SS的平均去除率為81.6%［8］。鑒于ABR具有顯著的SS去除能力，本課題組設計了ABR－人工濕地集成污水處理工藝，通過ABR段顯著減輕后續人工濕地單元的SS負荷而達到維持系統長期高效穩定的目的。本課題組設計并建成的ABR－人工濕地集成污水處理工藝應用于玉溪市東風水庫北岸小矣資村，其工程設計水量為50m3／d，占地面積約1250m2。其處理效果如表3所示。

表3 ABR－人工濕地集成污水處理效果分析 （mg／L）

由表3可知，ABR－人工濕地集成污水處理工藝的污水出水水質可達到 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》 （GB18918－2002）中的一級B標準。

長期的運行結果表明，該工藝具有運行費用中等（0.4～0.6元／m3），長期高效穩定，占地面積大，抗負荷沖擊能力強等特點。根據其所具有的特點，該工藝適用于人口密度較低、污染物排放較少、生活污水中懸浮物較多、經濟相對較差、土地面積大、管理水平不高的村鎮治污。

2.4 厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝及適宜性

土壤凈化槽工藝國內外已多有研究和應用實例。通海縣河西鎮漢邑村采用厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝處理生活污水。其中厭氧段為普通化糞池，體積約30m3；土壤凈化槽處理系統槽體深度為0.83m，長20.74m，寬14.74m，處理規模35t／d。其處理效果如表4所示。

表4 厭氧段－土壤凈化槽集成污水處理效果分析（mg／L）

由表4可知，厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝污水出水水質可達到 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）中的一級A標準。

長期的運行結果表明，該工藝具有運行費用中等（0.4～0.6元／m3），長期高效穩定，占地面積大等特點。根據其所具有的特點，該工藝適用于人口密度較低、污染物排放較少、生活污水中懸浮物較多、經濟相對較差、土地面積大、管理水平不高的村鎮治污。

2.5 西南地區村鎮生活污水處理技術適宜性對比根據村鎮生活污水處理工藝技術的選擇要點以及各工程實例的處理實效，結合研究區的環境特點，現將所推薦的幾種處理工藝的處理性能及其適用范圍作對比分析，具體如表5所示。

表5 村鎮生活污水處理工藝適宜性對比分析

3 結論

生活污水處理是村鎮建設中迫切需要解決的環境問題，選擇村鎮生活污水處理工藝技術時應作適宜性分析。根據西南地區經濟力量比較落后、管理技術較為低下的實際情況，村鎮生活污水處理工藝技術的選擇應以結構簡單、費用低廉、易于管理、實施方便為宜。根據對比分析的結果，ABR－人工濕地集成處理工藝、厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝應作為西南地區普遍村鎮生活污水處理相對適宜的工藝選擇；而對經濟技術實力相對雄厚的村鎮地區來講，其污水的處理也可以考慮選擇處理效果優且效率高的CASS、DSTE等處理工藝。

［1］郭一令，王森，高愷，等.耕作層下土自然凈化技術處理村鎮生活污水［J］.中國給水排水，2009，25（10）：59－62.

［2］徐波.生態技術處理污水的研究與應用 ［J］.環境科學導刊，2009，28（1）：64－66.

［3］孫海如，周虎城，王俊玉.村鎮生活污水處理技術整合研究［J］.給水排水，2006，（7）：509－512.

［4］楊亞靜，李亞新.CASS工藝的理論與設計計算［J］.科技情報開發與經濟，2000，15（13）：89－95.

［5］曾艷.CASS工藝用于城鎮中小型污水處理廠的探討［J］.西南給排水，2008，30（1）：12－15.

［6］白曉慧，王寶貞.人工濕地污水處理技術及其應用發展 ［J］.哈爾濱建筑大學學報，1999，32（6）：88－90.

［7］于榮麗，李亞峰，孫鐵珩.人工濕地污水處理技術及其發展現狀［J］.工業安全與環保，2006，32（9）：29－31.

［8］韓相奎，葉長兵，莊金鵬，等.異波折板復合厭氧污水處理中試研究［J］.環境科學，2008，29（11）：3077－3080.

［9］楊勇，葉長兵，曾維慶，等.厭氧段－人工濕地處理污水高效穩定機理研究［J］.環境科學與技術，2011，34（3）：37－40.

A Research of Adaptability of Rural Wastewater Treatment Technology in Southwest China

YE Chang-bing1，2，YANG Yong3，LI Lan1
（1.College of Resources and Environment，Yuxi Normal University，Yuxi Yunnan 653100 China）

The CASS，DSTE，ABR-constructed wetland integrated sewage treatment technology and the integrated sewage treatment technology of anaerobic soil infiltration beds which are applied in Yuxi Municipality are studied.Based on the investigation of their performance，the adaptability of these technologies is analyzed for the southwest China.

rural domestic sewage；adaptability；engineering case

X703

：A

：1673－9655（2013）02－0075－03

2012－08－28

云南省科技廳項目（2009CD099）；云南省教育廳重點項目（2012Z147C）；玉溪市科技局項目。

葉長兵 （1975－），男，博士，副教授，研究方向為污水處理。