分散式污水處理模式系統及工藝應用

1 分散式污水處理現狀

針對分散式污水處理，目前我國主要需要克服收集難度大、分散程度大、水質不穩定、水量波動大、N、P 含量高、農村經濟、技術及運行管理水平低等處理難點。目前農村分散式污水處理工藝較多，主要為生態處理工藝（人工濕地、穩定塘、污水滲濾凈化工藝）、生物處理工藝（好氧生物處理工藝、厭氧生物處理工藝、好氧厭氧組合）、生態處理與生物處理組合工藝、一體化裝置（凈化槽處理技術、一體化膜生物反應器），這些工藝在農村地區都有一定的研究和應用。如“厭氧水解+跌水充氧接觸氧化+折板潛流式人工濕地組合技術”，“厭氧發酵+生態土壤+蔬菜種植組合技術”等。

2 分散式污水處理模式系統與主要工藝

2.1 人工濕地

人工濕地是通過模擬自然濕地，人為加強設計與建造，將土壤、基質、植物、污水水體、微生物等組合而成的復合生態系統，主要通過利用“基質-微生物-植物”復合生態系統的物理、化學和生物的三重協同作用進行截留、吸附和生物降解，從而實現污水的凈化。人工濕地具有處理效果好、運行費用低、技術含量低和易于維護的特點。人工濕地分類較多，以污水在體系基質中布水方式和流動方式來區分，主要有水平潛流、表面流、垂直潛流人工濕地3 種形式。其中表面流人工濕地建造成本和運行費用低，維護也較為容易，但由于廢水在濕地基質表面流動，去污效果一般，且受自然氣候條件影響比較大，在炎熱夏天容易產生異味。水平流人工濕地，運行控制相對復雜，建造成本和運行費用也相對較高，但對BOD、COD 等有機物和重金屬去除效果佳，且保溫性能好，受季節影響較小。垂直流人工濕地運行控制更為復雜，建造成本和運行費用很高，但對N、P 去除能力較強。人工濕地出水水質一般只能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B 要求，目前人工濕地在我國一些農村地區都取得較好的試點研究。

2.2 穩定塘

穩定塘，又稱氧化塘，是利用自然凈化能力的一種生物構筑物，主要利用菌藻的共同作用，實現微生物降解、有機物吸附、有機顆粒沉降和截濾作用，對BOD5的去除率高達80%以上。隨著研究的逐步深入，針對穩定塘存在污水凈化效果受自然條件影響大、占地面積大、積泥嚴重和散發臭味等問題，現階段研發出許多新型塘和組合塘工藝，如活性藻類塘、多級串聯穩定塘、高級穩定塘、生態綜合系統塘等，這些工藝不僅保留傳統穩定塘的優點，同時能夠減少臭味和出水中的藻類數量，具有結構簡單、成本低廉、易于維護管理等優點。穩定塘能適應我國大多數南方農村地區的地理狀況，但由于存在出水水質不穩定和占地大等缺點，在具體應用過程中需要結合具體情況進行改造，如在穩定塘水面種植生態植物加強穩定塘的處理效果，通過建立生態塘實現對COD、NH4+-N、TN 和TP 較高的去除率。

2.3 序批式活性污泥法

SBR 技術是序批式活性污泥法工藝，完整的SBR 工藝包括進水、反應、沉淀、排水、閑置五部分。隨著污水不斷流入和反應器內污染物濃度的不斷升高，反應器內活性污泥的吸附、吸收和氧化等作用逐漸加劇，但應該注重控制充水時間，以避免由于污染物積累過多而造成對后續的反應過程產生不利的影響。SBR 工藝中污泥的沉降過程是在靜止的狀態下進行的，因而受外部干擾較少，泥水分離效率高。排水階段是將反應器內處理完的水排出池外，還能將部分污泥排出。閑置階段池內出現缺氧狀態，活性污泥經過內源呼吸，在下一個運行周期時，充分地發揮其較強的吸附能力。SBR 工藝技術與傳統的活性污泥法相比，存在運行操作靈活、有效防止污泥膨脹，操作簡便、沉淀效果好、出水水質穩定、耐沖擊負荷和抗病毒的能力強等優點。但也存在由于缺氧時間不足的因素，導致反應器N、P 污染物處理效率不高。

2.4 膜生物反應器技術

膜生物反應器（MBR）是由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，該工藝集合濾膜高效截留與傳統活性污泥法生物降解的特點，具有抗沖擊負荷能力強、處理效率高、極大提高固液分離效果的優勢，且MBR 工藝占地面積小，工藝設備集中，便于管理控制。目前在一些農村生活污水案例中，通過運用一體化MBR 工藝進行處理中，各指標均可以達到一級B 標準水平。但由于受到污泥含量和污泥特性、以及膜本身性質等影響，膜容易受污染，不僅導致膜使用壽命縮短，還會導致泵的抽吸水頭和曝氣量增加，增加能耗損耗。因此，較高的能耗和膜污染問題是導致MBR 系統運行成本增加的主要原因。因此，MBR 工藝主要適合在發達地區進行分散污水處理。分散式污水處理主要工藝對比見表1.

表1 分散式農村污水主要處理工藝對比

3 分散式污水處理工藝實際應用分析

在農村分散式污水實際處理應用中，基于農村經濟條件和當地自然環境，可以借助不同工藝的優勢，因地制宜研發一種具有低投資、低能耗以及操作管理方便的穩定高效生態組合式處理工藝。下面結合廣東地區某農村分散式污水處理工程進行分析。

以廣東地區某農村一個區組養殖廢水和生活污水為研究對象，該地區農戶建有化糞池及沼氣池，一定程度上可降低污染負荷，但整體運行不夠穩定。在綜合考慮當地環境，在滿足達標排放的前提下，同時結合能源消耗為考量因素，最終確定選用生物濾池-人工濕地-穩定塘的組合組合式生態處理工藝，具體工藝流程圖如圖1 所示。分散式污水通過總匯水管進入格柵池后，能去除污水中的大顆粒雜物、大的懸浮物和漂浮物；經過格柵池溢流出水進入調節池后，也能進一步沉淀截留泥沙和顆粒態懸浮物；水平流生物濾池主要是借助稻草和植物本身附著的微生物的代謝與其生長所需吸收養分等作用，能夠去除負荷的氮及COD，固定磷及重金屬等，具有較好的污水處理效果；人工濕地和穩定塘，其中人工濕地根據所種植物不同而分為兩級，而穩定塘在技術流程上通過“─”形直流排水管進行第二級表面流人工濕地出水的接收。

圖1

目前該工程已投入運行，達到《城鎮污水處理廠污染物 排放標準》一級 B 類標準，經過監測，工程進水水質變化較大，且不同月份之間進水濃度存在明顯差異，但整體上該工藝對于NH4+－N、TN、TP、COD 去除效率高于80%，其中COD、總氮、氨氮和總磷等各指標的平均去除率分別為88%、97%、98%和97%，污水處理效果達標穩定。整個工程的建設投資費用約為5 萬元，每年的運行費用約為0.5 萬元，運行費用低，且具備“零動力”和“清潔安全”特點，具有一定的推廣前景。

4 結語

目前我國農村地區，水污染的問題依然十分嚴峻，據《2016年城鄉建設統計公報》顯示，只有20%的行政村對生活污水進行處理。與城鎮不同，農村空間分布存在覆蓋面廣、隨機、相對分散的特點，出于成本的考慮，集中處理污水的方法不符合地方經濟的實際狀況，因此，在進行農村污水治理過程中，應結合農村居民聚居點水質水量波動大、水質成分復雜、污水排放點分散等特點，因地制宜地發展切實可行的分散式污水處理模式和工藝就地處理回用。