生活小區(qū)污水處理技術(shù)應(yīng)用研究

何立娟，高 猛，葛衍珍

(1.山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，濟(jì)南 250013；2.濟(jì)南歷下控股集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250101；3.泰安市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，山東 泰安 271000)

水是人類生存和發(fā)展的重要資源，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，使得城市用水量不斷增長，同時(shí)也產(chǎn)生了大量污水。生活小區(qū)是城市的基本組成單元，也是人民群眾生活的主要場所。隨著城市的不斷發(fā)展，生活小區(qū)也不斷發(fā)生變化，具備了更多的功能，朝更節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。同時(shí)，小區(qū)還配備了更多的生活、服務(wù)設(shè)施，如設(shè)置水景、洗車設(shè)施等。隨著居住小區(qū)各種功能的提升，用水量也相應(yīng)增加，同時(shí)產(chǎn)生很多污水，因此小區(qū)污水處理是城市發(fā)展的需求，也是水資源可持續(xù)發(fā)展的重要保證。

生活小區(qū)外排水主要是生活污水，其具有水質(zhì)水量變化較大、污染物濃度較低、可生化性好等特點(diǎn)。因此，處理難度較低，在選擇污水處理工藝時(shí)，人們既要確保環(huán)境效益，也要考慮經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過百余年的探索，人們已經(jīng)研發(fā)出一些成熟、穩(wěn)定的污水處理技術(shù)。在小區(qū)污水處理過程中，人們應(yīng)綜合考慮水質(zhì)、水量，工藝應(yīng)成熟穩(wěn)定、操作簡單，而且占地面積要小，投資基建費(fèi)用要低[1]。

1 生活小區(qū)污水處理特點(diǎn)

生活小區(qū)是城市中具有多種功能相對獨(dú)立的區(qū)域，隨著城市的發(fā)展，小區(qū)的建筑面積、建筑風(fēng)格、綠化程度等均有更高的要求，同時(shí)也帶來了小區(qū)污水量的變化。小區(qū)污水不同于城市污水，水質(zhì)水量變化較大，污染物濃度較低，可生化性好，這也影響污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

小區(qū)污水處理具有以下特點(diǎn)：污水處理工藝應(yīng)簡單實(shí)用，操作簡便，運(yùn)行可靠，便于維護(hù)，適應(yīng)小區(qū)水質(zhì)水量變化較大的特點(diǎn)；盡可能地采用高效、節(jié)能的污水處理技術(shù)；污水處理工藝應(yīng)減少對周圍環(huán)境產(chǎn)生二次影響，主要包括減少污泥產(chǎn)量，盡量采用無污泥或污泥產(chǎn)量少的工藝，降低處理污泥的二次費(fèi)用，減少污水處理中噪聲及異味對小區(qū)周圍環(huán)境的影響；污水處理工藝技術(shù)應(yīng)具備處理效率高、構(gòu)筑物少等優(yōu)勢，盡量多利用地下空間，以節(jié)省用地；污水處理設(shè)計(jì)外觀設(shè)計(jì)應(yīng)符合小區(qū)等建筑物的設(shè)計(jì)風(fēng)格，保證小區(qū)美觀；合理利用污水資源，應(yīng)最大限度考慮污水處理后的回用和再利用，結(jié)合小區(qū)景觀、綠化、洗車以及消防等進(jìn)行綜合考慮[2]。

2 生活小區(qū)污水處理技術(shù)

小區(qū)的污水處理技術(shù)應(yīng)結(jié)合實(shí)際特點(diǎn)及需要進(jìn)行選擇，以簡單實(shí)用、方便管理為原則，同時(shí)充分考慮不同工藝技術(shù)的特點(diǎn)，既要做到投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、除污效率高、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，同時(shí)在工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮定型化、智能化技術(shù)的應(yīng)用，讓其完美地融入小區(qū)環(huán)境中，以便以后的維護(hù)、管理和升級改造。

2.1 厭氧處理技術(shù)

厭氧處理技術(shù)是污水處理中常用的技術(shù)之一，其處理的關(guān)鍵是在反應(yīng)器中能夠保有很高的污泥量。隨著厭氧技術(shù)的不斷發(fā)展，新型填料應(yīng)用于厭氧處理技術(shù)中，為微生物提供了更佳的附著基質(zhì)，而且反應(yīng)器的傳質(zhì)效率更高。厭氧處理技術(shù)有多種形式，如UASB、ABR、EGSB等。一般情況下，厭氧生物處理用于COD濃度大于1000 mg/L以上的污水具有優(yōu)勢，而在近些年的研究中發(fā)現(xiàn)，在低于1000 mg/L的生活污水中，厭氧生物處理也具有良好的效果。厭氧生物處理技術(shù)在處理生活污水過程中的優(yōu)勢逐漸得到認(rèn)可，相比好氧生物處理技術(shù)，厭氧處理技術(shù)可以回收生物能源，而且運(yùn)行過程中能耗低或者不發(fā)生能耗，對環(huán)境要求低，污泥量少而且運(yùn)行穩(wěn)定，易于管理，因此其在生活污水處理中具有廣闊的應(yīng)用潛力[1]。

UASB是應(yīng)用較多的厭氧生物處理工藝，其水力停留時(shí)間短，具有獨(dú)特設(shè)計(jì)的三項(xiàng)分離器和較高的污染物去除效率，在生活小區(qū)污水處理中得到了較多的應(yīng)用。有研究者利用UASB處理小城鎮(zhèn)的污水，裝置內(nèi)設(shè)置隔墻，將整個(gè)池體分割成幾個(gè)串聯(lián)的UASB裝置，HRT從9.0 h到7.5 h，污染物的去除效率沒有變化，而且不影響其投資費(fèi)用。還有研究者采用UASB處理小區(qū)生活污水，在自然溫度下，其出水水質(zhì)非常穩(wěn)定，均滿足要求的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。ABR是厭氧折流生物處理工藝，在流態(tài)上呈現(xiàn)多級反應(yīng)，污水的上下流動提升了反應(yīng)器的傳質(zhì)效率，也起到了固液分離的效果。有研究者在ABR技術(shù)后設(shè)置填料，處理有機(jī)符合為0.4～0.6 kg/（m3·d），而且其污水處理效果更優(yōu)于UASB。EGSB是膨脹顆粒污泥床，通過出水回流而促進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)靜止的污泥達(dá)到膨脹狀態(tài)，對污泥形成良好的選擇，顆粒污泥留在反應(yīng)器內(nèi)，活性差、較松散的污泥而被淘汰，因此，EGSB除污性能非常穩(wěn)定。厭氧處理技術(shù)在處理生活污水中取得了一定的進(jìn)展，但其也存在一些缺點(diǎn)，在出水中容易出現(xiàn)氨氮、硫化物等還原性污染物處理效果差，有時(shí)也會出現(xiàn)BOD5偏高的現(xiàn)象，采用厭氧結(jié)合好氧等組合工藝可以有效避免以上現(xiàn)象的出現(xiàn)，能夠進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。

2.2 好氧處理技術(shù)

好氧處理技術(shù)有著良好的有機(jī)物去除效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)脫氮除磷功能，其工藝技術(shù)占地面積小，裝置簡單緊湊。20世紀(jì)80年代，歐美國家就開始利用好氧處理技術(shù)進(jìn)行小城鎮(zhèn)、社會等生活污水處理的深入研究，并且研發(fā)了一系列的一體化處理設(shè)備。

SBR處理工藝具有優(yōu)良的有機(jī)物去除能力，可以實(shí)脫氮除磷，一般不產(chǎn)生污泥膨脹，而且具有容易實(shí)現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn)，是常用的好氧處理技術(shù)。亞洲和歐洲一些國家將其廣泛應(yīng)用于小型污水處理中。SBR工藝結(jié)構(gòu)相對簡單，通常只需設(shè)置沉砂池、初沉池等，如果進(jìn)水量較小，可以不設(shè)置初沉池，直接由生物處理池來完成初沉功能。研究表明，SBR技術(shù)污泥停留時(shí)間與脫單除磷有直接關(guān)系，而較高的污泥停留時(shí)間能夠提高脫氮效果，減少污泥，但是會影響除磷效果。有研究者利用SBR技術(shù)處理生活污水，水力停留時(shí)間為24 h，結(jié)果表明，運(yùn)行期間幾乎不產(chǎn)生剩余污泥，在溫度為13℃條件下能夠完成硝化作用[2]。

生物膜法具有多種形式的反應(yīng)器，其節(jié)能、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)而且維護(hù)簡單，目前應(yīng)用最多的有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、移動生物床膜生物反應(yīng)等。有研究者利用生物膜技術(shù)，開發(fā)了高性能生物濾池和生態(tài)濾池技術(shù)應(yīng)用于小城鎮(zhèn)和生活小區(qū)污水處理中，利用反應(yīng)器中高比表面積、高負(fù)荷率、孔隙率的填料，形成了穩(wěn)定、高效的生物膜，在好氧段COD去除能力可達(dá)85%，SS去除率可達(dá)95%。還有在生物濾池中加入蚯蚓，不僅能夠防止蚊蟲和濾池的堵塞，還能夠?yàn)楹罄m(xù)污泥處理增加肥力。另外，有研究者研發(fā)了一種適用于農(nóng)村及小區(qū)污水處理的廉價(jià)生物濾床工藝，濾床分為好氧區(qū)和缺氧反硝化區(qū)，濾料采用廉價(jià)的秸稈、樹皮等農(nóng)作物材料，在好氧區(qū)添加了鐵屑以實(shí)現(xiàn)除磷，結(jié)果表明，出水中TN、TP均有良好的處理效果，缺點(diǎn)是出水BOD濃度較高。生物轉(zhuǎn)盤是生物膜技術(shù)的一種形式，該技術(shù)具有無臭、無噪聲、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于小規(guī)模的污水處理，常和其他技術(shù)組合來進(jìn)行污水處理。隨著生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)的深入研究，以太陽能作為其動力來維持運(yùn)行，既節(jié)省了能耗也擴(kuò)展了生物轉(zhuǎn)盤的適用范圍，以300 t/d為例的生物轉(zhuǎn)盤設(shè)備，能耗只需要0.07 kW·h/m3，遠(yuǎn)低于常規(guī)活性污泥及其他生物膜法。

2.3 生態(tài)處理系統(tǒng)

生活小區(qū)污水處理系統(tǒng)屬于“小型污水處理”的范疇，目前，在我國生活小區(qū)污水處理處于起步階段，僅有簡單的處理裝置在運(yùn)行，如化糞池。對于賓館、飯店、小區(qū)來說，只有極少數(shù)會采取專門的處理裝置來處理污水，而且對于出水沒有任何監(jiān)測。隨著環(huán)保力度的加大，人們對生活環(huán)境的重視度不斷提高，尤其作為城市居民生活環(huán)境的主要場所——生活小區(qū)，小型污水處理設(shè)施發(fā)展速度較快。

生態(tài)處理技術(shù)是應(yīng)該較為廣泛的處理技術(shù)之一，相比常規(guī)厭氧、好氧處理技術(shù)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：適用不同的處理規(guī)模，基建費(fèi)用低，處理構(gòu)筑物是由各種天然生態(tài)系統(tǒng)而組成，沒有復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備；設(shè)備出水穩(wěn)定，回用范圍廣；生態(tài)系統(tǒng)使用的材料廣泛，可就近取材；生態(tài)處理系統(tǒng)根據(jù)地形而建，污水可根據(jù)地形自留，能耗、運(yùn)行費(fèi)用低；管理簡單，易于操作。

歐美國家廣泛采用人工濕地處理小型社區(qū)污水，甚至是家庭產(chǎn)生的生活污水。隨著人工濕地技術(shù)的成熟，其逐漸應(yīng)用在生活小區(qū)中，而且取得了顯著的成效。人工濕地處理系統(tǒng)分為潛流式和表面流式，兩種不同的方式對污水中COD、BOD等均有較高的去除效率，但對總氮和氨氮的去除效率存在較大差異。相比城市污水，生活小區(qū)污水水質(zhì)水量不是特別穩(wěn)定，因此人工濕地運(yùn)行也存在一些弊端。首先，人工濕地系統(tǒng)需要占用大量的土地，而城市土地價(jià)格昂貴，從而增加了處理成本。此外，人工濕地還受氣候條件影響較大，我國北方與南方氣候差異較大，南方雨水較多，而北方冬季氣溫較低，它們都是影響人工濕地運(yùn)行的關(guān)鍵因素。還有人工濕地的應(yīng)用，需要考慮地下水污染問題，這也是限制人工濕地廣泛應(yīng)用的重要因素。

穩(wěn)定塘系統(tǒng)是生態(tài)處理技術(shù)中一種古老且不斷發(fā)展的污水處理技術(shù)，通過人工或利用自然池塘，在藻類或水生植物的綜合作用下實(shí)現(xiàn)污水凈化的目的。按照池塘內(nèi)溶解氧濃度的不同，其可以分為厭氧塘、兼性塘、好氧塘。根據(jù)不同的要求，可對塘內(nèi)進(jìn)行充氧，或者種植水生經(jīng)濟(jì)作物、養(yǎng)殖水生動物，即進(jìn)行綜合處理。在常規(guī)的處理工藝中，主要采用“厭氧塘—兼性塘—好氧塘”的處理流程，實(shí)現(xiàn)微生物的氧化、硝化、反硝化等作用，進(jìn)而去除污水中的有機(jī)物、氨氮、磷等污染物。有研究者以穩(wěn)定塘為基礎(chǔ)來處理村鎮(zhèn)、生活小區(qū)的污水，出水中TSS的去除率在55%～80%，COD的去除率在75%以上，但在冬季只有60%。穩(wěn)定塘中水生植物對污染物的去除有著重要的影響，在布置水生植物時(shí)，應(yīng)兼顧挺水植物、漂浮植物和沉水植物間的合理搭配，以求發(fā)揮植物的最大吸附性能，此外還需要控制塘內(nèi)藻類植物的生長。大量研究表明，穩(wěn)定塘系統(tǒng)出水水質(zhì)并不穩(wěn)定，往往藻類的控制不當(dāng)會造成SS、COD等指標(biāo)偏高，而且該系統(tǒng)占地面積較大，水體停留時(shí)間較長，受季節(jié)影響較大，因而在應(yīng)用中受到限制。隨著對其研究的不斷深入，人們研發(fā)出高級穩(wěn)定塘以及人工強(qiáng)化技術(shù)，不斷拓展穩(wěn)定塘技術(shù)，使其應(yīng)用更為廣泛及穩(wěn)定。

3 結(jié)語

我國淡水資源缺乏，水資源的有效利用對我國的發(fā)展有著重要的影響。隨著環(huán)保技術(shù)的不斷發(fā)展，目前應(yīng)用于生活小區(qū)的污水處理技術(shù)很多，不同的污水處理技術(shù)有其適用范圍和缺陷。針對生活小區(qū)污水設(shè)施的選擇，人們應(yīng)根據(jù)不同小區(qū)的特點(diǎn)選擇最佳工藝。生活小區(qū)的環(huán)境特殊，在今后的研究實(shí)踐中，人們不僅要考慮居民的生活方便，還要考慮建筑與自然環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。