小城鎮(zhèn)污水處理工藝技術(shù)如何選擇？

1 小城鎮(zhèn)污水的特點(diǎn)及處理要求

1.1小城鎮(zhèn)污水的特點(diǎn)

小城鎮(zhèn)污水的特點(diǎn)是由各方面因素決定的。由于小城鎮(zhèn)的人口規(guī)模小、自來水普及率低，因此一般情況下小城鎮(zhèn)的污水排放量在3000～30000m3/d。而小城鎮(zhèn)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展水平?jīng)Q定了污水的50%以上是生活污水，且工業(yè)廢水以農(nóng)產(chǎn)品加工的廢水為主。因此，水中氮和磷的含量高，水中基本不含有重金屬和有毒有害物質(zhì)，污水的水質(zhì)和水量波動(dòng)比較大。大部分小城鎮(zhèn)的污水性質(zhì)相差不大，其中BOD5在100～150mg/L，COD一般為250～300mg/L，SS在200mg/L左右。

1.2小城鎮(zhèn)污水對處理工藝的要求

小城鎮(zhèn)污水處理的要求是由其污水的特點(diǎn)和小城鎮(zhèn)自身的條件決定的。一是由于小城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)水量波動(dòng)比較大，污水處理廠的規(guī)模也小，時(shí)變化系數(shù)大，因此小城鎮(zhèn)的污水處理工藝抗沖擊負(fù)荷能力要強(qiáng)。二是由于小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱，所選用的污水處理工藝應(yīng)盡量做到運(yùn)行費(fèi)用少、造價(jià)低，基本上不投加藥劑或者投加藥劑少。同時(shí)，工藝的污泥產(chǎn)量盡量少，以減少二次污染，降低污泥的處理費(fèi)用。三是小城鎮(zhèn)缺乏專業(yè)的污水處理工作者，因此處理工藝應(yīng)簡便易行、維護(hù)管理方便。

2 適合小城鎮(zhèn)污水處理的工藝

我國大城市的污水處理工藝已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，同大城市相比，小城鎮(zhèn)受到經(jīng)濟(jì)實(shí)力和自身地域的限制，在污水處理工藝的發(fā)展方面比較緩慢。由上述情況可知，小城鎮(zhèn)污水處理的核心要點(diǎn)是：工藝流程操作簡單、便于維護(hù)?，F(xiàn)介紹幾種適合小城鎮(zhèn)污水處理的工藝，并提出我國小城鎮(zhèn)污水處理工藝的發(fā)展趨勢。

2.1污水自然凈化處理系統(tǒng)

常見的污水自然凈化處理系統(tǒng)包括穩(wěn)定塘、土地處理系統(tǒng)以及濕地處理系統(tǒng)。

2.1.1穩(wěn)定塘。穩(wěn)定塘又稱為氧化塘或者生物塘，是一種天然的或經(jīng)一定人工構(gòu)筑的污水凈化系統(tǒng)，具有投資少、運(yùn)行管理簡便、節(jié)省能耗的特點(diǎn)。世界各國從20世紀(jì)初開始了對穩(wěn)定塘的研究，在20世紀(jì)50年代以后迅速發(fā)展。我國對穩(wěn)定塘的研究始于20世紀(jì)50年代末，到目前為止，已經(jīng)建成并投入運(yùn)行的穩(wěn)定塘幾乎遍布全國各個(gè)地區(qū)。穩(wěn)定塘按照塘水中微生物類型可以分為：好氧塘、兼性塘、厭氧塘、曝氣塘、深度處理塘。與其他工藝相比，穩(wěn)定塘具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是處理成本低。穩(wěn)定塘的結(jié)構(gòu)簡單、施工周期短、處理耗能低、運(yùn)行維護(hù)方便且成本低，因穩(wěn)定塘的污水處理成本低。二是由于穩(wěn)定塘的容積大，因此能夠承受污水水量的波動(dòng)，適應(yīng)能力和抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)。適合小城鎮(zhèn)污水處理的工藝要求。三是穩(wěn)定塘能夠充分地利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的湖泊、池塘等。因此，可以因地制宜，達(dá)到污水處理的目的。四是穩(wěn)定塘的污泥產(chǎn)量少，從而減少二次污染，降低了污泥的處理處置費(fèi)用。由于氧化塘具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以氧化塘工藝得到了廣泛的應(yīng)用。但是氧化塘也有一些缺點(diǎn)和局限性：占地面積大，處理的效率相對來說比較低，可能產(chǎn)生臭味滋生蚊蠅，不宜建在居民區(qū)的附近。

2.1.2土地處理系統(tǒng)。污水土地處理系統(tǒng)[4]是指利用農(nóng)田、林地等土壤―微生物―植物構(gòu)成的陸地生態(tài)系統(tǒng)對污染物進(jìn)行綜合凈化處理的生態(tài)工程，它能夠在處理城鎮(zhèn)污水的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)污水的資源化與無害化。目前，常用的工藝有慢速滲濾系統(tǒng)、快速滲濾系統(tǒng)、地表漫流系統(tǒng)、濕地處理系統(tǒng)和地下滲濾系統(tǒng)。而在土地處理系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、研究最成熟的就是人工濕地處理系統(tǒng)。

人工濕地系統(tǒng)不可缺少的5個(gè)部分分別是具有透水性的基質(zhì)、在飽和水和厭氧基質(zhì)中能夠生長的植物、水體、無脊椎或者脊椎動(dòng)物以及好氧或厭氧的微生物種群。土地處理系統(tǒng)便是利用這些部分通過物理過濾、物理吸附與沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)與沉淀、微生物代謝與有機(jī)物的生物降解等過程來處理污染物質(zhì)。污水土地處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有：一是污水土地處理系統(tǒng)可以促進(jìn)污水中植物營養(yǎng)素的循環(huán)，污水中的有用物質(zhì)通過作物的生長而獲得再利用。二是污水土地處理系統(tǒng)的基建費(fèi)用少，能夠充分地利用土地和洼地等。三是污水土地處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理方便，而且能耗低。四是污泥得到充分地利用，二次污染少。污水土地處理系統(tǒng)有以上一些有點(diǎn)，同時(shí)，也有一些缺點(diǎn)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，會污染土壤和地下水，特別是造成重金屬污染、有機(jī)毒物污染，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降。也會散發(fā)臭味、滋生蚊蠅，甚至?xí)绊懭梭w的健康。

2.1.3濕地處理系統(tǒng)。與上述的自然凈化處理系統(tǒng)類似，人工濕地的主要優(yōu)點(diǎn)就是操作簡單、投資省、能耗低。但是，其占地面積相對來說比較大。因此，人工濕地處理系統(tǒng)比較適用于用地不太緊張的農(nóng)業(yè)區(qū)小城鎮(zhèn)。

2.2氧化溝工藝

氧化溝是20世紀(jì)50年代荷蘭工程師在延時(shí)曝氣活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)明的一種新型活性污泥法。根據(jù)氧化溝的構(gòu)造特征以及發(fā)明者和專利情況，可以將氧化溝分為不同的類型。常見的主要有Carrousel氧化溝、交替式氧化溝、除磷脫氮雙溝式氧化溝、三溝式氧化溝、ObraI氧化溝以及一體化氧化溝。在傳統(tǒng)的氧化溝用于去除COD和BOD的基礎(chǔ)上，第2代氧化溝還具有脫氮除磷的功能，這在很大程度上提升了氧化溝的應(yīng)用前景。氧化溝工藝具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是由于氧化溝的構(gòu)筑物少，可不建初沉池以及污泥消化池，因此處理流程簡單，操作管理方便。二是氧化溝適用于高濃度工業(yè)廢水，能夠承受水質(zhì)水量的沖擊負(fù)荷，克服了高濃度工業(yè)廢水抑制活性污泥菌活性的缺點(diǎn)。三是當(dāng)需要進(jìn)行脫氮除磷時(shí)，相對傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝，氧化溝具有降低運(yùn)行費(fèi)用以及能耗的優(yōu)點(diǎn)。四是出水水質(zhì)好，運(yùn)行穩(wěn)定。但是，由于一般不建初沉池和污泥消化池，所以氧化溝工藝增加了反應(yīng)池的負(fù)荷，這在一定程度上會增加部分能耗，同時(shí)由于氧化溝的曝氣裝置比如表面曝氣器或者曝氣轉(zhuǎn)刷等機(jī)械部件需定期維修，因此檢修工作量較大。

2.3SBR工藝

序批式活性污泥法簡稱SBR，又叫序列間歇式活性污泥法。SBR反應(yīng)池是該工藝的核心系統(tǒng)，均化、初次沉淀、生物降解以及二次沉淀過程都在SBR反應(yīng)池發(fā)生。它通過在運(yùn)行上的間歇操作，實(shí)現(xiàn)了對有機(jī)物的有效降解。作為活性污泥處理技術(shù)，SBR的主要優(yōu)點(diǎn)有：一是工藝處理設(shè)備少，無二沉池和污泥回流系統(tǒng)，因此運(yùn)行操作簡單、管理方便。二是不受污泥膨脹的困擾。三是抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。四是可以實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替出現(xiàn)，脫氮除磷的效果好。由于以上特點(diǎn)，SBR系統(tǒng)更適合水量小、分散點(diǎn)源、污染物間歇排放的農(nóng)村小城鎮(zhèn)污水處理。但同時(shí)，SBR工藝也有一些不可忽略的缺點(diǎn)，由于潷水深度一般是1～2m，因此污水提升的說水頭損失比較大。設(shè)備對自動(dòng)化控制要求嚴(yán)格，因此對管理人員的要求也比較高。同時(shí)由于SBR工藝不設(shè)初沉池，在一定程度上容易產(chǎn)生浮渣。

2.4生物接觸氧化工藝

生物接觸氧化法就是由浸沒在污水中的填料和人工曝氣系統(tǒng)構(gòu)成的生物處理工藝。在有氧的條件下，污水與填料表面的生物膜反復(fù)接觸，使污水獲得凈化。生物接觸氧化法的優(yōu)點(diǎn)[2]是：一是工藝耐沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)，不需污泥回流設(shè)備，同時(shí)也不受污泥膨脹的影響，產(chǎn)泥量也少。二是其單位容積的生物量大，因此處理能力比較高。三是由于工藝的設(shè)備較少，操作運(yùn)行簡單，便于維護(hù)。但是，對小城鎮(zhèn)來說，該工藝的造價(jià)比較高，而且布水和布?xì)鈺r(shí)不易均勻。雖然設(shè)備少，但是構(gòu)筑物構(gòu)造比較復(fù)雜，這就增加了設(shè)計(jì)施工的難度。因此，選用時(shí)需要酌情考慮小城鎮(zhèn)的現(xiàn)實(shí)情況。

2.5厭氧水解―高負(fù)荷生物濾池

厭氧水解―高負(fù)荷生物濾池是近年來為了適應(yīng)小城鎮(zhèn)污水處理的特點(diǎn)而產(chǎn)生的處理工藝。該工藝主要是將預(yù)處理工藝由傳統(tǒng)的初沉池改為厭氧水解濾池，同時(shí)在傳統(tǒng)高負(fù)荷生物濾池的基礎(chǔ)上對其工藝構(gòu)造進(jìn)行了重要的技術(shù)創(chuàng)新。改造后的工藝既具有高負(fù)荷、高效率的優(yōu)點(diǎn)，又通過采用具有高空隙率、高附著面積和高二次布水性能的新型塑料模塊填料，取消了濾池出水回流系統(tǒng)，從而大幅度的降低了操作運(yùn)行的能耗以及建設(shè)投資費(fèi)用。作為新型工藝，厭氧水解―高負(fù)荷生物濾池有以下幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是與普通的活性污泥法相比，該工藝的產(chǎn)泥量大大減少，這就在一定程度上降低了污泥處理、處置費(fèi)用，也降低了二次污染。二是由于該工藝處理系統(tǒng)集初沉池、曝氣池、污泥回流設(shè)施以及供氧設(shè)施等與一身，因此污水處理流程簡單，管理運(yùn)行簡單。三是工藝的抗沖擊負(fù)荷能力比較強(qiáng)。這些優(yōu)點(diǎn)都決定了厭氧水解―高負(fù)荷生物濾池能夠適應(yīng)我國小城鎮(zhèn)污水的要求。

3 結(jié)語

通過對上述幾種小城鎮(zhèn)污水處理工藝的比較，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：小城鎮(zhèn)污水處理應(yīng)從節(jié)約成本和管理方便入手來選擇污水處理工藝，將經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益達(dá)到最大化。因此，不同的城鎮(zhèn)應(yīng)該根據(jù)自身的特點(diǎn)來選擇合適的工藝。對于用地不緊張的城鎮(zhèn)，可以選擇人工濕地處理系統(tǒng)。實(shí)踐證明，人工濕地處理系統(tǒng)不僅投資省、處理效果好，而且有助于美化生態(tài)環(huán)境，是小城鎮(zhèn)污水處理工藝的最優(yōu)方案之一。從成本出發(fā)，氧化溝工藝以及SBR工藝設(shè)備簡單，基建投資省且占地面的小，因此對于小城鎮(zhèn)污水處理，應(yīng)優(yōu)先考慮這些工藝。從近年來的發(fā)展趨勢看，小城鎮(zhèn)污水處理的技術(shù)要求投資省、耗能低、運(yùn)行管理方便、效率高。這些已經(jīng)成為小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。比如近年來開發(fā)的新工藝，比如厭氧水解―高負(fù)荷生物濾池便是成功的代表。