從統計數據分析鄉鎮生活污水處理方法的選擇原則

李凱，張良繪，羅柯

1.荊州市建設公用事業服務中心；2.荊州市招商服務中心

一、引言

鄉鎮生活污水具有體量小，水質水量波動大的特點，且由于雨污分流不徹底，雨季易給污水處理廠造成沖擊負荷，同時鄉鎮受專業人才欠缺、資金不充足等因素的影響，也給污水處理廠的運營和后期管理帶來了不少的問題。從而，如何選擇經濟實用、操作簡便、處理效果好、運營費用低、利于后期提標升級和擴建的處理方法和工藝，也就成為鄉鎮污水處理廠建設的關鍵。

2017年2月，湖北省印發了《關于全面推進鄉鎮生活污水治理工作的意見》，由此拉開了湖北省鄉鎮生活污水處理廠建設的大潮。截至目前，共建成并運營近千座鄉鎮污水處理廠，基本覆蓋了所有建制鎮（鄉）。本文根據現場調查和相關統計數據，分析了鄉鎮污水的組成、污染因子、處理方法和工藝的特性及要求，嘗試總結鄉鎮生活污水處理廠處理方法和工藝選擇的基本原則。

二、基本概況

湖北省鄉鎮生活污水治理項目共立項996項，其中新建污水治理項目（廠網同建）735項，改（擴、續）建污水治理項目162項，只建管網99項。以上項目共完成投資317.38億元，其中廠站完成投資95.43億元，管網完成投資221.95億元。主支管長度約為11303Km，接戶數共為2159628戶。所有污水處理廠進水設計標準皆為生活污水，出水標準均采用《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。

三、污水處理廠相關統計

新建污水治理項目和改（擴、續）建污水治理項目共建設有污水處理廠897座，污水處理設計規模為1440860噸/日，全部采用二級處理+深度處理方法。據不完全統計，采用的污水處理工藝有29種，其中A2/O共有379座污水廠采用，占比42.25%，排名第一；生物接觸氧化共有90座污水廠采用，占比10.03%，排名第二；采用較少的如CAST和AOF等5種僅分別只有一座污水廠采用，占比皆為0.11%。具體情況如表1（僅統計占比較多的前十種）。

表1 工藝統計表

四、鄉鎮生活污水的組成

通過對部分鄉鎮現場實地走訪了解，鄉鎮生活污水的收集服務范圍基本為鎮（鄉）城區全部，部分建設在鎮（鄉）城區以外的污水處理廠其收集服務范圍還包括從城區到污水廠管線所經過的部分村莊污水。

按照污水的來源，主要分為下面五類：

（1）生活污水。隨著經濟條件的逐步改善，大部分鄉鎮制定了建設規劃，按照新農村建設的要求，為居民修建了化糞池和污水排放溝渠（管），生活污水由以前的隨意排放變為統一排放。居民廚房、洗滌等生活廢水基本上進入了排放溝渠（管）；而洗手間的沖洗污水則會進入化糞池，部分會最終作為肥料用于菜地澆灑，部分會排入排放溝渠（管）。該部分污水約占60-80%。

（2）養殖屠宰廢水。鄉鎮養殖和屠宰基本上是家庭經營或是聯戶經營的一些小型作坊，大部分和住家合在一起，采用前店后廠模式，且規模小、水質水量隨著經營情況和季節變化的波動較大。其產生的污水基本上進入了生活污水系統，這些污水中，含有肥料、飼料，甚至還有一些抗生素類的養殖藥品。該部分污水約占10-20%。

（3）小工業作坊產生的工業廢水。鄉鎮還有部分小工業作坊進行糧食肉類加工、釀酒、木材、小五金的生產。其產生的大部分污水也流入生活污水系統。

該部分污水約占5-10%。

（4）農業面源污染。在部分鄉鎮，居民還有種植自留地的習慣，在種植生產的過程中，使用的農藥、肥料和地面上的一些枯枝敗葉以及田邊農戶自行慪制的農家肥，在經過雨水沖刷后，也會進入污水排放系統。該部分污水約占10-20%。

（5）其他污水。包括餐飲、超市、洗車、洗衣、洗浴、美容美發等行業，以及衛生院、加油站等產生的污水，盡管水量不大，最終也排入了生活污水系統。該部分污水約占5-10%。另外，大中型鄉鎮企業產生的污水，基本上進入自有污水處理系統，經處理后達標排放，原則上未納入鄉鎮生活污水處理系統。

五、主要污染因子

根據調查，鄉鎮生活污水中主要的污染因子及其范圍如下：

SS，其 范 圍 約 為100-200mg/l；

CODCr，其 范 圍 約 為100-300mg/l；

BOD5，其 范 圍 約 為60-150mg/l；

TN，其范圍約為20-70mg/l；

TP，其范圍約為2-7mg/l；

NH3-N，其 范 圍 約 為20-80mg/l；

PH，其范圍約為6.5-8.5。

污水中的SS去除主要靠沉淀作用，CODcr和BOD5的去除主要是靠微生物吸附與代謝作用，除磷脫氮的方法則通常包括物理化學法和生物處理法。

六、特點分析

根據鄉鎮污水的組成及其污染因子，可以選擇相應的污水處理方法和工藝。

生活污水處理的方法按照流程可分為一級處理、二級處理、深度處理。

一級處理又叫預處理，是以沉淀為主體的處理方法，通過物理方法使得固液分離，目的主要是去除污水中的大的顆粒物和懸浮物，還可以去除少部分的COD、BOD5 等。其構筑物主要包括居民家用的化糞池、沼氣凈化池等，污水處理廠的進水格柵池、調節池、沉砂池、沉淀池等。

二級處理又叫生化處理，是以生物處理為主體的處理方法。目的主要是去除污水中不可沉的懸浮物和溶解性可生物降解有機物，可以去除大部分 COD、BOD5和部分氮、磷等。生化處理階段是污水處理最重要的階段，其工藝構成多種多樣，包括A2/O、氧化溝、序批式活性污泥法、生物接觸氧化法、膜生物法等。

深度處理屬于加強處理，包括人工濕地、穩定塘、土地處理、過濾等，可以進一步去除 CODcr、BOD5、氮、磷及其他污染因子。

因生化處理在其中占據主要作用，故只對生化處理方法的各種工藝進行分析。

（1）A2/O。優點：工藝較為成熟，處理效果比較穩定，能夠同時脫氮除磷，總水力停留時間少，污泥沉降性能較好，有機物降解率比較高，且占地面積相對較少。缺點：脫氮除磷效果難以進一步提高；出水水質受溫度、酸堿度、溶解氧以及污水的成分、污泥泥齡、水力停留時間、二沉池的沉淀效果等因素的影響較大。適用范圍：適合用于對出水水質要求較高的地區，如旅游景點、河流沿岸等。湖北省各地市基本都有使用，主要集中在孝感、十堰、荊州、宜昌等地。

（2）生物接觸氧化。優點：工藝較為成熟，因采用浸沒在水中高孔隙率、高比表面積的填料，使得生物膜具有較高的活性和較高的生化反應速度。有較強的抗沖擊負荷的能力，適應性強，污泥產率較低，節能效果好，對污染物具有較好的祛除效果。缺點：填料的正確選擇對處理效果的影響較大；生物膜隨負荷的增加而增加，過厚則易造成填料的堵塞，可調控性較差；處理池結構較復雜，設備運行和維護不方便；建設投資費用較高；脫磷效果較差。適用范圍：適用于經濟較為發達，出水水質要求較高的地區。選用地區集中在襄陽、恩施等地。

（3）IBR。優點：是集厭氧、兼氧、好氧反應及沉淀于一體的連續進出水的周期循環活性污泥法。其構筑物少，節省用地，機電設備少、能量消耗低、控制簡單，運行噪音小。缺點：設備技術要求高，運行穩定性不夠；抗沖擊負荷能力不強，需要配置調節池。適用范圍：適用于中小型污水處理廠。選用地區主要在黃岡、荊州、十堰、咸寧等地。

（4）MBR。優點：該工藝使用膜的過濾作用來實現泥水分離，取消了沉淀池，從而減少了占地面積和土建投資。污水處理過程中水力停留時間短，容積負荷高，污泥齡較長，出水水質較好。缺點：造價較高，膜使用壽命有限、需定期更換，膜組件易受污染，運行費用高。適用范圍：適用于經濟條件好的地區。選用地區主要在荊州、宜昌、恩施等地。

（5）SBR、CASS、CAST。屬于序批式活性污泥工藝或其變種。優點：序批式活性污泥工藝是采用時間分割的操作方式代替空間分割的操作方式，流程簡單、運行方式靈活、脫氮除磷效果好，可控性強，出水水質好，基建投資小。缺點：對自控系統的要求比較高；間歇排水使得池容的利用率不理想，設備的閑置率也比較高；在處理水量較大時，需多套反應池并聯運行，增加了控制系統的復雜性，同時為提升污水，耗能也比較大。適用范圍：適用于有一定閑置土地、對出水水質要求較高地區的中小型污水處理廠。選用地區主要集中在黃岡、孝感、仙桃、天門等地。

（6）生物轉盤。優點：工藝較為成熟；其最大的特點是在生物轉盤中，生物膜處于運動狀態；結構比較緊湊、占地面積相對較小、抗沖擊負荷能力較強，操作簡單，處理效率高。 缺點：投資較大，后期更換盤材費用高，生物膜因處于運動狀態而容易脫落、能耗偏高，污水處理效果受環境氣溫及其他因素影響較大。適用范圍：適用于小水量低濃度的廢水處理。選用地區主要集中在襄陽、恩施、咸寧等地。

（7）氧化溝。優點：工藝較為成熟；具有較強的抗沖擊負荷的能力；流程較為簡單，水力停留時間和污泥齡較長，對操作維護的要求較低，運行管理方便、維修簡單。缺點：占地面積比較大，能耗比較高，運行成本相對較高。適用范圍：適用于進水濃度相對較高的大中型污水處理廠。選用地區主要集中在宜昌、荊州等地。

（8）人工濕地。優點：人工濕地是指通過人為影響、施工形成的濕地系統，具有十分強大的生態功能，對污染物質進行吸收、代謝、分解，最終實現水體凈化。其建造和運營費用低，技術含量低，易于維護，有一定的經濟價值和景觀功能。缺點：占地面積非常大；處理效果受季節、氣候和植物生長情況影響較大，有蚊蠅滋生；容易造成二次污染。適用范圍：適合在閑置土地面積相對較多、有自然地理坡降的農村地區應用。多用于對污水進行加強處理，不僅可以治理農村水污染、保護水環境，而且可以美化環境，節約水資源。選用地區主要集中在荊門等地。

（9）一體化處理設備。優點：污水一體化處理設備實際上就是將污水處理廠小型化、微型化，各種工藝基本都研制了一體化處理設備，從安裝方式上分為埋地式和非埋地式，從使用原理上分為結構性一體化和功能性一體化。占地面積小，具有模塊化特點，可以任意組合，運輸方便，安裝快捷，無須值守。缺點：抗沖擊負荷能力弱，停留時間短，處理效果不夠穩定。適用范圍：不宜集中處理的地區，以及小規模污水處理和應急處理。

七、選擇的基本原則

通過對各種污水處理方法，特別是對工藝特點的分析，結合鄉鎮污水的組成和污染因子，可以發現在工藝統計表中，符合以下選擇基本原則的幾種工藝均能得到比較廣泛的使用。

（1）針對性。各地區由于自然環境和氣候條件的不同、鄉鎮居民生產生活方式的不同、經濟發展狀況的不同，鄉鎮污水處理方法的選擇也就不同。因此，在選擇處理方法時應充分考慮當地的自然環境和社會條件、水質、水量、污水收集程度、建設施工難易、財政承受能力、人力資源等多方面的因素，綜合性考慮，選擇有一定針對性的處理方法。

（2）經濟性。污水處理方案決策過程中主要影響并且可以量化的因素有工程投資和運營費用等，而鄉鎮經濟一般不太發達，財政壓力較大，同時由于可以選擇的處理工藝眾多，因此需要客觀、公正、公平、合理地對各種方案進行經濟技術的比較和分析。一般來說應該選擇占地面積較小、一次性投資較少、能量消耗較低，且后期運維費用不高的工藝。

（3）成熟性。成熟性主要指該處理工藝在設計、生產、應用上的熟練程度。采用的工藝技術應與資源條件、經濟發展、員工素質和管理水平相適應，與項目的建設規模、產品方案相適應。鄉鎮污水處理尤其應該避免貪大求洋、追求新奇，應當選擇符合當地實際情況、穩定可靠、適合后期升級改造的工藝。

（4）實用性。一方面，要做好鄉鎮污水處理的規劃設計，根據地理、經濟等實際情況該集中處理的集中處理，該分散處理的分散處理，根據不同的情況選擇不同的處理方法；另一方面，由于鄉鎮人才缺乏，尤其是專業性的污水處理人才欠缺，故污水處理設備操作簡單、易于控制也就成為一個基本的要求，其目的一是保證污水處理持續進行，二是確保達到出水標準。

（5）靈活性。選擇污水處理方法應該具有一定的靈活性，應根據不同地域、不同規模、不同水質及不同污水資源化要求選擇適宜的技術，使其設備化、標準化、模塊化、系列化。既能較好地滿足現階段處理達標的要求，又能按照水質水量的變化，適應遠期升級改造和擴大規模的要求。

八、結論

鄉鎮生活污水的治理將是今后一個時段建設美麗鄉村的主要任務，并且將從鄉鎮擴展到村莊，而選擇鄉鎮生活污水處理方法，特別是工藝的選擇將是其中的重中之重。通過以上分析，我們認為，應該按照針對性、經濟性、成熟性、實用性以及靈活性的原則慎重選擇，重點是選擇包容性強、抗沖擊負荷能力好、占地面積較小、一次性投資較少、操作簡單且后期運維費用低、產泥量少的方法和工藝，應堅持低碳、高效、穩定、節能的路線，深挖生物處理能力，優化工藝技術，減少全流程的電耗、藥耗和人工；大力提倡自動化智慧控制，確保建設質量和穩定運行。

注釋

①湖北省鄉鎮生活污水臺賬（截止2021年4月）。