分散式污水處理技術應用研究

胡杰HU Jie

（中國水利水電第八工程局有限公司，長沙410000）

0 引言

現階段我國絕大多數污水管網建設主要為廣大城鎮污水處理服務，但是很多農村地區與城鎮距離較遠，產生的生活污水無法通過指定的排水管網排入城市污水處理廠進行集中處理，而此類不能被排入污水管網或者是無法進行集中處理的生活污水即為分散式生活污水。本文主要圍繞分散式污水處理技術應用展開分析。

1 分散式污水處理要求

鄉村振興戰略在十九大報告中首次提出，重視關系國計民生的“三農問題”，大力開展農村基礎設施建設任務，改善村民的生活環境，提高農村地區的生活水平，提供更加便利居住條件，加速推進“廁所革命”。分散式污水處理是環境保護和鄉村振興的重要抓手，環境治理與廁所革命都與農村地區水污染防治問題密切相關。

分散式生活污水大多地廣人稀，如偏遠鄉村、高速公路服務區、風景區等地產生的生活污水，這些地區的污水基本沒有納入雨污管網，污水未經處理或處理未達標直接排放，對水環境造成嚴重的污染。針對分散式農村生活污水處理，當前存在的難題主要如下：①收集難度高。分散式農村住戶居住較為分散，大多一戶或幾戶聚居，絕大多住戶沒有鋪設污水收集管道，污水排放較為混亂，污染嚴重。②水質不穩定。主要體現為不同時段居民排水水質差別較大，污染物眾多，常見的有COD、N、P 及致病微生物等。③水量變化大。農村生活污水排放特征為夏季多、冬季少，白天排放量大、夜晚少。④我國人口眾多，擁有56 個民族，因此農村風俗習慣，生活條件差異較大，要針對不同經濟、民族風俗習慣，建立適用于當地的污水處理系統。⑤運行管理差。因農村經濟發展水平低，未建立現代化污水處理站，所用設備老舊，日常管理未專人專崗。

2 幾種常見的分散式污水處理技術

2.1 物理化學法

2.1.1 混凝

混凝法對水中懸浮物和雜質去除需要經過混合和絮凝兩個過程。該工藝操作簡單，經濟投入低，效率高。混凝劑是混凝法的核心，經過壓縮雙電層、吸附架橋等系列反應，出現凝聚，失穩膠體分化成微小顆粒，隨后進一步形成較大絮凝體，沉底去除。混凝劑作用受水質條件影響較大，水體酸堿度、水溫以及水利條件等影響較大，同時混凝劑的投加量在水質水量波動較大時缺乏針對性，在水質水量波動較大的分散式生活污水處理中適應性較低。混凝法雖操作簡單，技術成熟、但單獨采用對污染物去除能力有限，距離排放或回用要求有一定距離。

2.1.2 吸附

吸附法的核心是吸附劑，吸附劑又稱吸收劑，呈現為大比表面、多微孔結構，可吸附大量的顆粒附著在表層，對污染物進行富集，凈化污水。膨潤土、硅藻土等作為常用吸附劑可以對包含有毒重金屬物質在內的污廢水進行有效處理。吸附法是指投入一定量的吸附劑，利用溶質與吸附劑之間產生的范德華力、靜電力和化學鍵等，對污染物進行吸附去除。吸附法主要針對微量污染物，在除臭味、脫除重金屬等方面效果顯著。吸附法對濃度相對較高的生活污水中的有機物污染去除能力有限，且吸附劑價格昂貴，容易造成二次污染，在農村地區投入使用較困難。

2.2 生態處理法

2.2.1 人工濕地

濕地的作用可謂之地球之腎，它可以保護生物的多樣性，改良水質，維護生態系統穩定，同時也可作為區域特色旅游資源。利用土壤、砂石、生物等構建人工濕地。生活污水匯入后，污染物會被大量吸附，隨后經過沉淀，植物吸收作用，系統內微生物分解作用等對污水處理和排放。社會發展需要，土地需求率增高，農村的土地利用率亦不斷提高，大面積的建設人工濕地，會造成資源的浪費。

2.2.2 穩定塘

穩定塘是利用人工建設的水塘中的生物對污染物進行吸附降解，并經過系列的過濾和沉淀對污水進行處理。不同種類的植物和微生物可對不同性質的污水起到穩定的處理作用，污染物去除率在80%以上。但是占地面積大，處理耗時長，不適合大范圍推廣和普及。

圖1 工藝高程布置

2.2.3 土壤滲濾

土壤滲濾工藝是通過土壤、植物、微生物組成自然降解系統，對注入的生活污水進行處理。通過植物和土壤組成的復合系統對進入的污水進行緩慢分布，降解處理。該方式處理量小，負荷低，因而大范圍使用受限。土壤滲濾工藝充分發揮土壤的自然凈化作用，成本低廉、運行管理要求低。然而，該工藝也可能存在土壤堵塞、缺氧、污水過多、地下水污染以及對周圍居民居住環境產生影響。

2.3 生化處理法

2.3.1 化糞池

化糞池是在農村地區最為常見污水處理設備。化糞池主要通過微生物沉淀和厭氧發酵來凈化生活污水。但化糞池作用單一，只能初步對高濃度的生活污水進行一定的分解，出水污染濃度依舊較高，距離國家城鎮污水排放標準有較大差距，同時衛生條件較差，對周圍居住環境影響較大。

2.3.2 日本凈化槽

日本凈化槽是比較知名的一種一體化污水處理設備，集合常用的傳統生活污水處理工藝于一體，對生活污水進行凈化，去除其中的污染物，使得水質達到排放標準。但是該設備造價較高，單套設備的成本較高，在經濟欠發達的地區推行可能性較小。

2.3.3 SBR 法

SBR 活性污泥生物反應器，該工藝可以省略二次沉淀池，不需要污泥回流。反應器通過連續進水，調整曝氣時段，然后沉淀排水，循環往復。

SBR 反應器占地面積較小，投資少，對生活污水處理效果好且穩定，并且該工藝發生污泥膨脹的幾率較小，針對小水量的分散式農村生活污水具有很好的適用性。

2.3.4 膜生物反應器

膜生物生物反應器由膜分離與生物處理相結合。膜分離取代傳統二次沉淀作用，維持生物量，提高系統有機負荷，增強抗沖擊能力，提升污水處理效果。節省占地面積，但是也存在造價較高、運行費用較高、膜組件容易被污染等問題。

當前，我國常州、無錫等地村落已經開始全面投入和使用分散式污水處理設備，成效漸佳。部分區域生態環境得到修復，水環境污染問題已在一定程度上得到解決。新形勢，新政策，新要求下，各地陸續出臺法規政策，積極宣傳推廣分散式污水處理，提高分散式生活污水處理要求。常見的分散式生活污水處理方式人工濕地、穩定塘等，在經濟性、實用性、出水效果等方面存在缺陷和不足。研究開發針對性更強，處理效果更好，更加經濟可行的一體化污水處理設備成為分散式污水處理研究的新方向。

3 實例探析分散式一體化污水處理技術

3.1 工程概況

某農村生活污水處理工程原處理能力為50t/d，可滿足全村500 戶污水處理要求。污水處理流程為：廢水流入化糞池，沉淀多日后排入市政管網，利用一體化設備進行去污、凈化處理，符合標準后排放。該地所用設備采用地埋式設計，占地面積為110m2，工藝高程布置如圖1 所示。

3.2 設計進、出水水質

該項目設計方案中進水、出水水質要求如表1 所示。項目污水處理設施出水均嚴格按照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級B 標準，設備均為自動化程式，無需專人值守。

表1 項目設計進、出水水質 （單位：mg/L）

3.3 一體化設備主要設計參數

該工程選用一體化設備，設備設計為玻璃鋼結構，頂部蓋板材料為碳鋼，鋼板表層均勻噴漆。設備設計參數如表2。

表2 主要設計參數

3.4 工藝流程

工藝流程如圖2 所示。

圖2 分散式污水處理工藝流程

接觸氧化出水回流，回流比設置為0-300%，全部埋于地下，減少總工程占地面積。

工藝流程如下：①污水因自身重力自然流入格柵井，格柵井內部安裝有兩層提籃格柵，便于篩出大顆粒污物。②格柵井提高至一定高度時，污水流入調節池，水質經調節后便可進入一體化設備進行進一步處理。③污水先進入一體化設備中的初沉單元，該階段可初步去除污水中的部分顆粒物，如砂、渣等。④污水經初沉單元處理后流入核心生化單元，該階段通過生物接觸氧化法去除污水中的有機物、氨氮等。該工藝的突出優勢為硝化效果良好、產生的污泥較少，同時該單元會使用到填料或者濾料，材料表層的微孔結構可吸附大量的異養菌及硝化菌，后通過曝氣，利用溶解氧可去除污水中的有機物與氨氮，處理效率高。最終生化單元末端流出的水會回流至初沉池。該工程核心生化單元選用的均為新型組合生物填料，填料表面積大，水頭損失也可控制下10cm 以下，管道極少出現堵塞問題。⑤核心生化單元處理后的污水流入快混單元，該單元處理時會添加適量的PAC，經設備均勻攪拌后產生磷酸鋁、氫氧化鋁絮體。后污水進入流入除磷單元對固體、液體進行分離，再經過短暫沉淀后投放清液，便可將污水排入脫氮單元。⑥無論沉淀單元出水如何，脫氮單元都可對水質處理起積極作用。若沉淀單元出水氮含量符合排放標準，該單元可進行過濾；若出水氮含量低于排放標準，則該單元會添加碳源，產生反硝化作用達到脫氮目的。⑦脫氮單元出水流入紫外消毒設備，經消毒后便可排放至清水池。⑧沉淀池底部積聚的污泥應定期排入至儲泥池，需濃縮方可與柵渣一起運出。由此可見，與傳統處理工藝相較，該工程選用工藝建設周期短，占地面積小，安裝便捷，但運行效果極佳。實踐表明，一體化處理設備和過濾材料的應用有效解決了該區域污泥處理難題，且無需安排專人看守，衛生條件良好。

3.5 處理效果分析

一體化設備使用效果理想，系統運行狀態穩定，對試運行階段的水質進行檢測，結果顯示均符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級B 標準。主要污染物及進、出水指標見表3。

表3 主要污染物進、出水指標 （單位：mg/L）

3.6 經濟效益分析

該工程經濟效益分析著重于直接運行費用及投資費用的統計與計算。經分析，污水處理設備涉及的直接運行費用（主要為電費、藥劑費）約為0.64 元/t，工程投資費用如表4所示。

表4 工程投資直接費用

4 結語

綜上所述，水資源污染破壞逐漸成為我國建設發展中要面對和解決的新問題。生活污水產量伴隨著生活方式和生活水平的提高，問題越發嚴重，尤其是分散式生活污水對水環境的污染程度日漸提高，全面整治分散式生活污水污染問題勢在必行。針對分散式生活污水的處理與排放，需逐步完善政策法規，推廣分散式污水處理技術，鼓勵分散式一體化污水處理設備的應用，切實改善地區水環境。