村鎮污水處理解決方案及應用

梁學穎

(上海泓濟環保科技股份有限公司，上海 200433)

截止2016年底，我國共有58.5萬個行政村、270萬個自然村，近4萬個集鎮，覆蓋人口9.57億人，占我國人口的大多數。到2016年，城市污水處理率已達90%以上，縣城污水也達到85%以上，而村鎮污水的處理率僅為20%[1]。建設美麗鄉村，保護綠水青山，改善人居環境直接關系到人民生活幸福感。而污水治理是農村人居環境改善的重點任務，也是流域及區域水環境改善的關鍵。

1 村鎮污水的處理現狀

我國以往關于污水治理的研究主要集中于城市污水及工業企業排放的污水，技術發展及處理程度遠遠超過農村污水。村鎮生活污水具有排放源分散、人民環保意識薄弱、設施和經濟條件不足、區域差異大等特點，對于村鎮污水的處理缺乏深入、系統的研究，很多水源地、河流等均流經村鎮地區，受村鎮環境的影響，也受到了不同程度的污染，對于人民的供水安全和身體健康具有很大的影響。因此，研發和推廣適應我國村鎮特點和經濟力量的村鎮污水處理系統，具有十分重要的理論和應用意義[2-3]。

2 村鎮污水處理存在的主要問題

根據實地村鎮調研情況，泓濟環保認為村鎮污水處理目前存在的問題概括來講主要為四點 “建不起”、“建不好”、“用不起”、“用不好”。

2.1 建不起

農村房屋建設較為分散，管網建設成本較高。傳統土建形式污水處理設施由于擴建難度大成本高，在設計之初需要考慮遠期規劃，留有較多裕量，而在實際運營中，污水收集往往達不到設計負荷，一定程度上造成了設施和資金的浪費，增加了建設投資。

2.2 建不快

村鎮地區由于自然條件所限，許多施工需要人工進行作業，加大了建設施工難度。傳統土建形式污水處理設施土建工作量大，施工周期長，建設速度快不起來也是農村污水處理的一大難題。

2.3 用不起

處理設施建好后，農村地區運營仍然面臨問題，傳統站點需要配備專門管理技術人員，對人員專業水平要求較高，村鎮地區處理規模一般較小，缺乏專業的技術人員，人力成本較高。同時，一些地區在建設污水處理設施時，對實際需要考慮不足，對處理工藝選擇不當，也會增加運行費用。此外，迫于資金壓力，設施建設質量不高，增加了后期維護費用。

2.4 用不好

許多地區農村污水治理處于初步探索階段，由于專業技術人員缺乏，已經建設好的污水處理設施的運行狀況不能保證，部分設施損壞之后得不到及時修繕，難以達到長效。

3 泓濟環保對于村鎮污水處理解決方案

泓濟環保通過實地調研和對以上問題的思考，結合項目實踐經驗，認為農村水環境治理應將收集系統和處理系統作為一個整體，綜合考慮建設期和運營期的問題特點，系統性地思考解決方案。

3.1 解決方案

3.1.1 建得起

居民排水主要通過管網來收集，在建設期優化管網的布局，因地制宜，分散和集中處理相結合，以設備來代替部分主要管網，減少污水主管網及中間泵站的建設費用，降低建設投資。不留過多設計裕量，后期擴建可通過增加設備數量來實現，提高了現有系統的利用率，減少一次性投資。

3.1.2 建得快

處理系統想要建得快，需要縮短設計和建設周期，泓濟環保將以往定制化的方案標準化，標準化的方案產品化，節約了設計階段時間。模塊化設計，可根據需求靈活配置不同數量的設備，標準集裝箱外形便于運輸和安裝，大大簡化了建設施工過程，節省建設周期。

3.1.3 用得起

借鑒跨界共享模式，處理系統實現遠程監控，采用集約式管理和分片運維相結合的模式，專業技術人員可以遠程監控多個站點運營情況，現場無需專人值守，大大節約運維人力成本。耗能設備只有小型風機和水泵，節約運行費用。產品標準化的生產流程可以控制和保障產品質量，進一步降低了后期維護保養成本，解決分散式污水處理對于運行費用承受能力低的問題。

3.1.4 用得好

借鑒家用產品的設計理念，以產品化的視角來提供好的服務，為客戶提供整體解決方案。處理系統實現遠程監控，專業技術人員可以通過移動端遠程查看設備運行情況，保障設備的正常運轉。簡便的操作降低了對現場人員的技術要求，維護修繕能夠及時響應。

3.2 處理系統產品化解決方案

泓濟環保經過多年研發創新，將在工程中成功實踐的先進水處理工程技術，集成于一個標準集裝箱體內，開發出了iCUBE一體化污水處理設備系列產品，如圖1所示。主體工藝采用泓濟自主研發的復合式HBF工藝，為村鎮污水提供因地制宜的系統解決方案。

圖1 iCUBE一體化污水處理設備Fig.1 iCUBE Integrated Sewage Treatment Equipment

4 村鎮污水處理應用實例

4.1 項目簡介

項目所在地為四川某鎮，全鎮總人口2.98萬人，幅員面積48.5 km2。經調查統計，確定規劃區設計污水量為1 000 m3/d，近期為800 m3/d，遠期新增200 m3/d，其中出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)標準中一級A類標準。參照國家有關規定和泓濟公司在四川省內設計的污水處理廠實際運行情況，綜合確定污水處理廠進水水質如表2所示。

表2 設計進水水質Tab.2 Design Influent Water Quality

4.2 傳統土建與一體化形式方案對比

本項目設計了傳統土建形式和一體化形式兩種方案，二者污水處理工藝流程如圖2所示，一體化設備將多個工藝段集成于設備中，以集成的模塊代替土建工程。

圖2 傳統土建形式(a)和一體化形式(b)工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Traditional Civil Engineering (a) and Integrated Process (b)

由于后期增加水量規模較小，故采用傳統土建形式時，后期不再重新建設水站，主體工藝設計規模為1 000 m3/d。采用一體化污水處理設備為主體時，選用200 m3/d型號的設備，近期安裝4臺，滿足近期800 m3/d的處理規模，并預留遠期200 m3/d的設備基礎，當遠期人口增加到規劃人數，水量達1 000 m3/d，再增加一臺200 m3/d型號設備即可滿足處理要求。

傳統土建形式與一體化形式兩種方案的經濟性對比如表3所示。

表3 傳統土建形式與一體化設備形式方案經濟性對比Tab.3 Economic Comparison between Traditional Civil Engineering and Integrated Equipment

經過對比，項目最終采用了產品化的設計方案，整體方案具有良好的經濟性。采用一體化設備形式可以節省約40%的一次性投資，大大降低了當地政府的財政壓力，降低客戶的成本。設備采用標準化產品，將多段工藝的土建工程濃縮于模塊化產品中，只需簡單的設備基礎土建，大大縮短建設與安裝時間。傳統土建形式在近期運行時不能滿負荷，設備型號等均為設計規模，造成了一定程度的能耗浪費；一體化設備可根據近期水量安裝，幾乎可以實現滿負荷運行，平均運行能耗更低，每天節省電耗96 kW·h。一體化設備集成了遠程監控系統，無需專業人員現場值守，也可以享受遠程專業技術服務。

4.3 運行結果

污水處理站采用產品化方案，建成運行后，水質、水量逐步達到設計值，出水水質穩定達標，COD去除率達90%以上，NH3-N去除率95%以上，穩定后出水連續2月的平均值如表4所示。

經環保部門抽樣檢測的出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)標準中一級A類標準，可直接進行排放或回用。

表4穩定后出水水質
Tab.4 Effluent Water Quality

編號項目平均數值一級A標準1BOD5/(mg·L-1)9.1102SS/(mg·L-1)10.1203CODCr/(mg·L-1)38.5504TN/(mg·L-1)1.5155NH3-N(以N計)/(mg·L-1)1.15(8)6TP/(mg·L-1)0.320.5

注：括號外數值為水溫大于12 ℃時的控制指標，括號內數值為水溫小于12 ℃時的控制指標。

5 結語

綜上所述，村鎮污水處理是改善農村人居環境的重點任務，建得起、建得快、用得起、用得好的解決方案是我國村鎮生活污水處理的發展方向。泓濟環保從建設期和運營期全面考慮，將收集系統和處理系統定制化的方案標準化、產品化，系統地解決村鎮污水處理難題，已成功應用并逐漸發展成熟，是當前村鎮污水處理較為理想的整體解決方案。