凈化槽技術(shù)及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用進(jìn)展和前景

南 洋 劉 永

（連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料集團(tuán)有限公司 江蘇連云港 222006）

引言

隨著國(guó)家新農(nóng)村建設(shè)和城鄉(xiāng)一體化工作的不斷推進(jìn)，很多農(nóng)村的生活方式和生活習(xí)慣發(fā)生了很大的改變，但因?yàn)檗r(nóng)村的污水處理設(shè)施和環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)總體上處于較低水平，農(nóng)村的水環(huán)境污染問題并沒有得到有效解決，而且隨著人們生活水平的不斷提高，矛盾日益凸顯。目前，全國(guó)絕大多數(shù)的農(nóng)村沒有專用的污水排放管網(wǎng)和處理系統(tǒng)，大量人畜污水直接就近排入河道、池塘及水庫(kù)，造成河道、池塘、水庫(kù)等水體的嚴(yán)重污染，嚴(yán)重影響村民的居住生活環(huán)境，威脅村民的身體健康和生態(tài)環(huán)境安全[1]。

由于我國(guó)幅員遼闊，各地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差距較大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模也各不相同，農(nóng)村污水具有產(chǎn)生量小、排放分散、水質(zhì)及水量波動(dòng)大等特點(diǎn)，同時(shí)傳統(tǒng)化糞池只能對(duì)污水起到最基本的預(yù)處理作用，不能滿足排放要求，而建污水排放管網(wǎng)及處理系統(tǒng)投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，因此，在解決農(nóng)村污水處理的過程中，需要因地制宜地選擇投資費(fèi)用少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單且成本低的分散式處理工藝。經(jīng)過對(duì)比分析及借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，誕生于日本的凈化槽技術(shù)，作為一種非常具有代表性的分散式污水處理工藝，非常適合我國(guó)農(nóng)村的污水排放特點(diǎn)，研究和發(fā)展凈化槽技術(shù)，將為解決我國(guó)農(nóng)村的水污染問題提供一種非常好的處理途徑。

1 凈化槽技術(shù)簡(jiǎn)介

凈化槽是運(yùn)用物理與生物技術(shù)對(duì)污水予以有效處理的一類設(shè)施[2]，凈化槽技術(shù)本質(zhì)上是一系列單元處理工藝所構(gòu)成的技術(shù)組合，其通過科學(xué)合理的空間及排列設(shè)計(jì)，集各種傳統(tǒng)污水處理工藝的功能于一體。該設(shè)施占地小、見效快、操作管理簡(jiǎn)單、尤其適用于居住分散、管網(wǎng)收集難度高的地區(qū)[3-5]。

凈化槽技術(shù)起源于日本20 實(shí)際60 年代，從最初的單獨(dú)處理式凈化槽，到后來的合并式凈化槽和高性能污水凈化槽，其不僅可以對(duì)各種生活污水進(jìn)行處理，有效去除水中的有機(jī)物、懸浮物、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮磷，同時(shí)還具備殺菌能力，有效提高出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)多種用途的中水回用[6]。從日本各主要廠家生產(chǎn)的凈化槽來看，采用的主要工藝包括沉淀分離接觸曝氣工藝，厭氧濾床接觸曝氣工藝和脫氮濾床接觸曝氣工藝等。凈化槽運(yùn)行過程中，污水從槽的一端進(jìn)入系統(tǒng)，通過內(nèi)部的沉淀分離室去除污水內(nèi)懸浮物如無(wú)機(jī)固體廢物、寄生蟲卵及部分懸浮有機(jī)物等，可以減輕后續(xù)處理有機(jī)污染物工藝的負(fù)荷。經(jīng)過沉淀分離后的污水可以進(jìn)入?yún)捬醴蛛x室，也可以直接進(jìn)入好氧生化處理室進(jìn)行生化處理，詳見圖1。

圖1 典型凈化槽的工藝流程

2 凈化槽分類

2.1 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造型凈化槽

“標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造型凈化槽”是根據(jù)日本《凈化槽構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)制造的凈化槽，分為小型凈化槽和中大型凈化槽。

2.1.1 小型凈化槽

小型凈化槽主要用來處理單戶家庭的污水，處理工藝主要有三種：厭氧濾床接觸曝氣工藝、沉淀分離接觸曝氣工藝和脫氮濾床接觸曝氣工藝，如圖2 所示。

厭氧濾床接觸曝氣工藝（處理水質(zhì)：BOD≤20 mg/L）

沉淀分離接觸曝氣工藝（處理水質(zhì)：BOD≤20 mg/L）

脫氮濾床接觸曝氣工藝（處理水質(zhì)：BOD&T-N≤20 mg/L）

圖2 “標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造型凈化槽”的小型凈化槽有三種處理工藝

厭氧濾床接觸曝氣工藝是小型凈化槽采用最多的一種處理工藝。污水通過管道進(jìn)入?yún)捬鯙V床池，池內(nèi)濾材將污水中固體廢物和污泥的大部分截留儲(chǔ)存。厭氧濾床池的主要功能一是截留儲(chǔ)存被分離的固體廢物和污泥，二是通過濾材里的厭氧微生物分解污水中的有機(jī)污染物，達(dá)到降低污泥產(chǎn)量作用。在接觸曝氣池，由鼓風(fēng)機(jī)將空氣注入水中，使池內(nèi)形成好氧狀態(tài)，利用好氧微生物的凈化作用，將污水中某些小分子有機(jī)物及氨氮去除。經(jīng)過接觸曝氣處理后的污水流入沉淀池，懸浮物沉入池底，上層處理過的污水流入消毒池，再經(jīng)過氯片消毒后排放[7]。

2.1.2 中大型凈化槽

中大型凈化槽主要用來處理人數(shù)在51 人以上的樓房或住宅小區(qū)的污水，可分為兩種類型：生物膜法類和活性污泥法類。生物膜法分為接觸曝氣，旋轉(zhuǎn)接觸板和滴水濾床三種處理工藝；活性污泥法分為標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法和高強(qiáng)度活性污泥法兩種處理工藝。比如采用生物膜法的凈化槽，其一級(jí)處理由沉淀池、格柵和流量調(diào)節(jié)池組成，二級(jí)處理由接觸曝氣池、轉(zhuǎn)盤和濾池組成，二級(jí)處理之后，還需要沉淀池、污泥濃縮蓄存池或污泥濃縮池來蓄存污泥。

2.2 性能認(rèn)定型凈化槽

性能認(rèn)定型凈化槽是由凈化槽廠家根據(jù)市場(chǎng)需求自主設(shè)計(jì)制造，其性能經(jīng)日本國(guó)土交通大臣認(rèn)定，與標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造型凈化槽相比，其大多有流量調(diào)節(jié)功能、水泵和鼓風(fēng)機(jī)多為自動(dòng)控制運(yùn)行，具有處理水BOD 及總氮濃度在10mg/L 以下的高度處理性能，多采用新型生物反應(yīng)器，如生物膜濾池、填料流動(dòng)池、生物濾床流動(dòng)池、膜反應(yīng)器等。性能認(rèn)定型凈化槽通過采用生物反應(yīng)器，使凈化槽達(dá)到小型化、功能多樣化和處理深度化的目的。

3 凈化槽應(yīng)用

3.1 凈化槽技術(shù)在日本的應(yīng)用

在日本，凈化槽主要應(yīng)用于污水無(wú)法接入排水管網(wǎng)進(jìn)行集中統(tǒng)一處理的偏遠(yuǎn)地區(qū)。在日本凈化槽技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的過程中，凈化槽不僅可以處理糞便污水，還可以處理廚房、浴室等生活污水，其在治理分散性污水方面發(fā)揮了重要作用。目前，日本的高性能深度處理凈化槽技術(shù)也已非常成熟，出水水質(zhì)可達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：BOD 在10mg/L 以下，COD 在15mg/L 以下，TN 在10mg/L 以下，TP 在1mg/L 以下[8]。

日本水環(huán)境的改善，不僅得益于日本政府的大力支持，更與日本生活污水治理技術(shù)的發(fā)展、法律法規(guī)和服務(wù)體系的不斷完善密切相關(guān)。1980 年，日本完善了凈化槽標(biāo)準(zhǔn)，1983 年又出臺(tái)了《凈化槽法》，《凈化槽法》規(guī)定凈化槽使用者的義務(wù)，明確了凈化槽的定期檢查、維護(hù)維修及最大清掃周期等，并分別于2000 年、2005 年、2014 年進(jìn)行了3 次修訂。經(jīng)過多年的發(fā)展，日本農(nóng)村污水處理用凈化槽，形成了一套完善的管理體系，包括政策法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)估認(rèn)證和維護(hù)管理等方面的管理制度和要求。截至2013 年底，日本污水全國(guó)平均污水處理率達(dá)88.9%，其中下水道普及率76.98%，凈化槽普及率達(dá)8.88%，凈化槽技術(shù)惠及人口1121 萬(wàn)，尤其是在5 萬(wàn)人以下的村落，凈化槽普及情況發(fā)展迅速，普及率達(dá)到18.3%。

3.2 凈化槽技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例

為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)污染源的達(dá)標(biāo)排放，近些年來，國(guó)家提供了大量低息或無(wú)息國(guó)債資金予以支持集中式污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。但隨著湖泊河流富營(yíng)養(yǎng)化問題得日趨嚴(yán)重,分散污染源的治理亦迫在眉睫。國(guó)內(nèi)各地根據(jù)凈化槽技術(shù)在處理分散污染源上的優(yōu)勢(shì)，開展了積極的研究、試驗(yàn)和探索工作，并進(jìn)行了大量的示范性應(yīng)用項(xiàng)目研究，如天津市農(nóng)委開展的“小型高效家庭生活污水凈化槽的開發(fā)和應(yīng)用”項(xiàng)目、中國(guó)醫(yī)藥研究開發(fā)中心開展的“無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽”項(xiàng)目、中日兩國(guó)政府合作的“太湖水環(huán)境修復(fù)示范項(xiàng)目”和“貴州化肥廠生活污水處理站項(xiàng)目”等[9]。

近幾年，江蘇部分經(jīng)濟(jì)發(fā)到地區(qū)、上海崇明島等地，積極嘗試規(guī)模化應(yīng)用凈化槽應(yīng)用技術(shù)開展分散式農(nóng)村生活污水治理，如揚(yáng)州廣陵區(qū)在2 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)9 個(gè)行政村先后試點(diǎn)建設(shè)186 臺(tái)1m3/d 凈化槽，包括1m3/d、2m3/d、5m3/d 和10m3/d 四種規(guī)格；蘇州常熟市先后在783 個(gè)行政村配套建設(shè)11421 臺(tái)凈化槽，包括1 m3/d、2m3/d、5m3/d 和10m3/d 四種規(guī)格；上海崇明島地區(qū)積極推進(jìn)世界級(jí)生態(tài)島建設(shè)，自2017 年開始規(guī)模化建設(shè)凈化槽，覆蓋農(nóng)戶23.2 萬(wàn)戶[10]。

雖然目前國(guó)內(nèi)凈化槽在部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，但從全國(guó)來看，農(nóng)村污水處理工程建設(shè)的步伐仍然十分緩慢，嚴(yán)重落后于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的腳步及國(guó)民生活水平的提升速度。部分規(guī)模化示范應(yīng)用凈化槽的地區(qū)，凈化槽應(yīng)用仍面臨布局不合理、施工質(zhì)量差、運(yùn)行維護(hù)監(jiān)管不到位、資金投入不足、受益農(nóng)戶參與建設(shè)設(shè)施保護(hù)的主動(dòng)性不強(qiáng)等問題。

4 凈化槽技術(shù)在國(guó)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用前景

近些年，我國(guó)城市污水處理系統(tǒng)由零到逐漸完善實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，但是占我國(guó)國(guó)土大部分面積的廣大農(nóng)村地區(qū)，水環(huán)境問題十分復(fù)雜，既有點(diǎn)源污染，也有面源污染，雖然我國(guó)地域發(fā)展的不平衡，導(dǎo)致不同地域間農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地理位置、氣候因素等差別很大，但農(nóng)村的生活污水基本都是直接排放，嚴(yán)重污染了天然水體的水質(zhì)，因此我國(guó)農(nóng)村生活污水的處理，形勢(shì)十分嚴(yán)峻。隨著國(guó)內(nèi)水資源短缺問題的日益加劇以及國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)問題尤其是生態(tài)文明建設(shè)的重視，污水經(jīng)處理后排放或回用越來越成為一種實(shí)際需求；其次對(duì)于我國(guó)中西部地區(qū)、缺水地區(qū)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)污水回用，將大大提高當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钣盟健?/p>

凈化槽技術(shù)集多種水處理技術(shù)為一體，具有設(shè)備費(fèi)用低，安裝簡(jiǎn)單便捷，投資見效快等特點(diǎn)，其安裝采用地埋方式，不受地形與環(huán)境影響，可與自然凈化相結(jié)合，確保水體生態(tài)平衡。因此，凈化槽技術(shù)是一種十分適合農(nóng)村生活污水分散處理的設(shè)施，具有不可比擬的優(yōu)越性，該技術(shù)將具有極其實(shí)用的市場(chǎng)前景[11]。

結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村生活污水已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的瓶頸之一，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)可行的處理技術(shù)迫在眉睫。相對(duì)于傳統(tǒng)處理工藝，凈化槽具有高效、一體化、污泥少和出水可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)的凈化槽應(yīng)用技術(shù)大多還處于試驗(yàn)研究、規(guī)模化應(yīng)用示范推廣階段，與國(guó)外成熟的凈化槽技術(shù)相比，差距巨大，凈化槽及其技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣依然任重道遠(yuǎn)。若在國(guó)外凈化槽技術(shù)的基礎(chǔ)上改造或研制出符合我國(guó)國(guó)情的生活污水處理系統(tǒng)，同時(shí)不斷完善相關(guān)的法律法規(guī)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、建立適合我國(guó)農(nóng)村特點(diǎn)的污水防治體系，既能避免對(duì)外國(guó)經(jīng)驗(yàn)的生搬硬套，又能很好地解決我國(guó)農(nóng)村生活污水的排放問題，對(duì)保證我國(guó)廣大農(nóng)村的生活污水治理系統(tǒng)的長(zhǎng)效有效運(yùn)行具有重要意義。