城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理新技術(shù)及工程應(yīng)用分析

徐偉

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，武漢430023）

1 引言

污水的有效處理能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障人們的生命健康安全。近年來(lái)，隨著城市化的不斷發(fā)展，污水排放總量也在逐年上升，未經(jīng)處理的污水直接排放會(huì)導(dǎo)致地表水乃至地下水的污染。污水中攜帶著大量的病菌，通過(guò)空氣介質(zhì)或者水介質(zhì)可能會(huì)引起細(xì)菌性腸道傳染病的發(fā)生，威脅人們的生命健康安全。污水的排放會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受損，不利于綠色城鎮(zhèn)的持續(xù)發(fā)展。提高對(duì)城鎮(zhèn)以及農(nóng)村污水的處理技術(shù)，能更好地保障人們的身體健康，促進(jìn)城鎮(zhèn)的持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2 適用于城鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)的污水處理技術(shù)

2.1 活性污泥法

活性污泥法屬于好氧生物處理法，利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧氣存在的條件下進(jìn)行生物代謝以降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定，而進(jìn)行的無(wú)害化處理，在城市污水處理中具有廣泛的適用性[1，2]。活性污泥法，能有效去除具有溶解性和膠體狀態(tài)的可生化有機(jī)物、被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，也能去除污水中的磷素和氮素。活性污泥法具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力，在污水處理的過(guò)程中，能實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中有機(jī)污染物的分解，使污泥與水分離[3]。

城鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)的污水處理過(guò)程中，活性污泥法的污水處理流程如下：

1）污水處理中，污水內(nèi)的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上，一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。

2）活性污泥處理系統(tǒng)中，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機(jī)物，并氧化分解，形成二氧化碳和水。

4）經(jīng)過(guò)沉淀后的水排出系統(tǒng)外，而沉淀下來(lái)的污泥則從沉淀池的底部進(jìn)行排出，大部分排出的污泥會(huì)進(jìn)入曝氣池，通過(guò)生物手段對(duì)淤泥內(nèi)的污染物進(jìn)行分析和處理。活性污泥法適用于污水量較大，且沉淀物較多的情況，能對(duì)污水內(nèi)的淤泥進(jìn)行清除，但對(duì)污水內(nèi)溶于水的污染物清除效果較差[4]。

活性污泥法在城鎮(zhèn)污水的處理中被廣泛運(yùn)用，使用活性污泥法，污染物轉(zhuǎn)移到污泥上去的效率很快，但代謝速率較慢，對(duì)污水的處理效率較高，操作方便，剩余污泥量較少，是城鎮(zhèn)以及農(nóng)村污水處理首選的處理方式。

2.2 生物膜法

污水處理工程中，好氧生物處理法有活性污泥法和生物膜法兩大類。生物膜法是污水土壤自凈過(guò)程的人工化和強(qiáng)化，主要去除廢水中具有溶解性的和膠體狀的有機(jī)污染物。在處理的過(guò)程中，生物膜中的微生物吸收分解水中的有機(jī)物，微生物得到增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長(zhǎng)到一定厚度時(shí)，向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散的氧受到限制，其表面仍是好氧狀態(tài)，內(nèi)層則會(huì)呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)，并最終導(dǎo)致生物膜脫落，周而復(fù)始，使污水的水質(zhì)得到凈化，這種方法對(duì)低濃度污水的處理具有較高的適用性。生物膜法在對(duì)污水的處理中，能對(duì)真菌、藻類、后生動(dòng)物等多種類的生物進(jìn)行處理。因而對(duì)污水中細(xì)菌生物的處理具有較高的適用性。生物膜法不需要污泥回流，因而不需要經(jīng)常調(diào)整污泥量和污泥排出量，易于維護(hù)管理。

2.3 生態(tài)處理系統(tǒng)

生態(tài)處理系統(tǒng)是指用原生態(tài)的方式進(jìn)行水處理，人工濕地工藝是生態(tài)處理系統(tǒng)的主要形式之一。人工濕地是指模仿生態(tài)環(huán)境，由人工搭建的類似沼澤的地面，在對(duì)污水進(jìn)行處理的過(guò)程中能利用淤泥以及微生物等共同作用以達(dá)到對(duì)水質(zhì)進(jìn)行清潔的作用，在污水處理中副作用小，對(duì)環(huán)境的污染小。

1）人工濕地是一個(gè)完整的生物系統(tǒng)，在使用的過(guò)程中能利用自然界中環(huán)境自凈的特點(diǎn)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理，使污水處理形成良性循環(huán)，減少人為處理對(duì)環(huán)境以及水質(zhì)的二次污染。同時(shí)，人工濕地有助于保障生物多樣性。

2）在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化的過(guò)程中還能起到凈化空氣的作用。

3）在人工濕地中，昆蟲以及鳥類能將濕地系統(tǒng)中沉積的有機(jī)顆粒吞噬，將有機(jī)顆粒作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，并將其進(jìn)行同化，在某種程度上去除污水中的顆粒物。

4）人工濕地具有簡(jiǎn)單、便捷的特點(diǎn)，在對(duì)污水的處理中，減少了富有化學(xué)成分的淤泥以及殘?jiān)鼘?duì)環(huán)境的影響，避免了二次污染，保障了生態(tài)環(huán)境。

例如，在學(xué)習(xí)人教版三年級(jí)英語(yǔ)下冊(cè)Unit 3 At the zoo一節(jié)，在教授單詞fat、thin時(shí)，先出示熊貓的圖片，引出單詞fat，讓學(xué)生邊讀邊拼寫，我糾正學(xué)生的發(fā)音，同時(shí)引出它的反義詞thin，讓學(xué)生對(duì)比記憶。如此，我借助多媒體為學(xué)生展示了相關(guān)的圖片情景，提供了一個(gè)真實(shí)的語(yǔ)言環(huán)境，進(jìn)而讓學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)入到英語(yǔ)的學(xué)習(xí)中，加深學(xué)生對(duì)單詞的理解、記憶。

5）人工濕地在對(duì)污染水質(zhì)進(jìn)行處理的過(guò)程中具有持續(xù)性，在進(jìn)行處理的過(guò)程中，還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)綜合性發(fā)展。但人工濕地在建設(shè)以及維護(hù)的過(guò)程中，對(duì)地質(zhì)和環(huán)境要求更加高，更適用于人口密度較低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2.4 MBR 技術(shù)

MBR 又稱膜生物反應(yīng)器，MBR 技術(shù)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)；MBR 技術(shù)主要由膜分離組件及生物反應(yīng)器兩部分組成。它在對(duì)含有揮發(fā)性有毒物質(zhì)進(jìn)行處理時(shí)能減少氣流的揮發(fā)，保護(hù)大氣，具有較高的適用性。

1）MBR 技術(shù)在使用的過(guò)程中能利用最新的技術(shù)將污水進(jìn)行分解，將污水內(nèi)的微生物進(jìn)行攔截，凈化水質(zhì)。在使用的過(guò)程中通過(guò)相應(yīng)的容器和專業(yè)的分離設(shè)備，將污水內(nèi)難以進(jìn)行分解和分離的物質(zhì)進(jìn)行攔截，能抑制細(xì)菌的滋生，在使用中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

2）在使用的過(guò)程中，通過(guò)將難以降解物質(zhì)進(jìn)行有機(jī)降解，能減少污染物對(duì)水質(zhì)的持續(xù)性影響，進(jìn)而提高降解的有效率。

3）由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌的出現(xiàn)，出水水質(zhì)優(yōu)于GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》規(guī)定的水質(zhì)。

4）提高了生化反應(yīng)速率。

5）通過(guò)減少剩余污泥產(chǎn)生量，降低了污泥處理費(fèi)用。

3 城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理新技術(shù)的工程實(shí)踐

3.1 城鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理特點(diǎn)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市以及農(nóng)村得到了快速發(fā)展，但在快速發(fā)展的過(guò)程中，部分城鎮(zhèn)沒(méi)有完善的污水排水體系，生活污水的直接排放，導(dǎo)致污水滲漏污染地下水。同時(shí)，污水同地面水體進(jìn)行融合，影響了地面水質(zhì)。

1）小城鎮(zhèn)的生活污水具有水量小，分布零散的特點(diǎn)，沒(méi)有成套的污水處理體系，農(nóng)村地區(qū)居住地較為分散，占地面積較大，鋪設(shè)管網(wǎng)的成本過(guò)高，導(dǎo)致農(nóng)村地區(qū)沒(méi)有完善的污水排水網(wǎng)。

2）城鎮(zhèn)與農(nóng)村之間水質(zhì)差異較大，農(nóng)村以生活污水為主，人口較少，污水水量較少，污水濃度較低；城鎮(zhèn)不僅包括的生活污水，同時(shí)包括工業(yè)廢水，人口數(shù)量大，污水水量大，污水濃度較高。

3.2 污水處理技術(shù)選擇

1）在農(nóng)村污水的處理中，由于人口分布較廣，地域位置開闊以及污水量較小，濃度較低，在處理的過(guò)程中可以選擇生態(tài)處理系統(tǒng)，如修建人工濕地，修建濕地具有較高的經(jīng)濟(jì)性和觀賞性，通過(guò)濕地的修建能節(jié)約污水處理的成本，同時(shí)在進(jìn)行運(yùn)行中能減少管理人員成本費(fèi)用的開支。在人口密度較低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中可以采用修建人工濕地的方式進(jìn)行污水處理。人工濕地在投入使用的過(guò)程中不需要人力對(duì)其運(yùn)行的流程進(jìn)行監(jiān)督，通過(guò)自凈能力能對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)產(chǎn)生的生活廢水等進(jìn)行處理。在濕地中還可以種植相應(yīng)的水生生物，起到凈化環(huán)境、增收等作用，有助于帶動(dòng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和優(yōu)化。

2）在城鎮(zhèn)污水的處理中，可采用活性污泥法，活性污泥法適用于污水水量較大的情況，具有較高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性；在對(duì)城鎮(zhèn)中含有揮發(fā)性有毒物質(zhì)污水可采用MBR 技術(shù)進(jìn)行處理，相比于活性污泥法的去除方式，MBR 技術(shù)能減少揮發(fā)性有毒物質(zhì)的揮發(fā)，能有效除去污水中的氮肥與殺蟲劑。

3.3 工程設(shè)計(jì)

1）活性污泥法中，只有一部分廢水會(huì)同回流污泥一起在首端進(jìn)入曝氣池。其余的廢水分2～3 次在離首端有一定距離的第2、第3 個(gè)入口處進(jìn)入曝氣池。在進(jìn)入曝氣池后，活性污泥同污水進(jìn)行反應(yīng)，完成全程反應(yīng)后進(jìn)入沉淀池，實(shí)現(xiàn)固體物與水質(zhì)的分離，分離進(jìn)行后，污泥進(jìn)行回流或直接排出，處理后的清水則可直接排出。

2）生物膜法典型流程中的生物器是生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、曝氣生物濾池或厭氧生物濾池，將碎石塊、塑料填料或塑料型塊，堆放或疊放成濾床，生物濾池的濾床暴露在空氣中，廢水灑到濾床上，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的水進(jìn)入生物轉(zhuǎn)盤，盤面為微生物生長(zhǎng)形成的膜狀物所覆蓋，生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸，不斷取得污染物和氧氣，凈化廢水，采用全池氣泡曝氣結(jié)束后，將處理后的污水進(jìn)入?yún)捬跎餅V池進(jìn)行最后的處理。

3）MBR 技術(shù)污水處理工程的設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注膜組件的設(shè)計(jì)；膜材質(zhì)包括聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇；安裝時(shí)，膜片與膜片之間間距要足夠大，有效距離要大于100 mm，橫向安裝時(shí)，膜絲保持微下垂，下垂幅度保持在10 mm，單個(gè)膜組件處理量不要超過(guò)1.5 m3/h。

3.4 工程運(yùn)行效果評(píng)估

在污水處理的過(guò)程中，活性污泥法適用于污水量較大，且污水內(nèi)部含有揮發(fā)性有毒物質(zhì)的處理，這種方法處理速度快，質(zhì)量較高，運(yùn)行穩(wěn)定；人工濕地在運(yùn)行的過(guò)程中需注重濕地植物的引種，應(yīng)選擇抗凍、抗熱、抗蟲害以及適應(yīng)力強(qiáng)的植物植被。人工濕地在農(nóng)村以及地域較開闊城鎮(zhèn)的運(yùn)行中，運(yùn)作能力穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)成本較低，但花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，周期較長(zhǎng)，人工濕地不適合在污水量較大的地區(qū)投入運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

污水是城市化發(fā)展中影響生態(tài)環(huán)境的主要因素之一，為確保城市化進(jìn)程的穩(wěn)步、可持續(xù)發(fā)展，要完善城市內(nèi)污水處理體系，減少水質(zhì)的二次污染，要有針對(duì)性選用污水處理技術(shù)，提高污水處理的質(zhì)量和效率。