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我國小規模生活污水處理技術現狀
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據統計,我國有19000多個建制鎮,60多萬個行政村,250多萬個自然村(統稱為村鎮),其污水排放量約占我國生活污水總排放量的55%。村鎮污水來源分散,難于集中,只能通過建設小規模污水處理設施(日處理數噸至數千噸)就近處理。目前,我國村鎮生活污水處理率很低,已成為區域水環境的重要污染源。其主要原因除了經濟發展不平衡、村鎮污水處理設施建設投入較少外,更重要的是現有分散污水處理工藝不符合中國國情,致使已建成的污水處理設施的正常運行率很低。
城市大型污水處理廠普遍采用生化處理技術工藝,例如按間歇曝氣方式來運行的“序批式活性污泥法”(SBR)、建立在序批式活性污泥法基礎上的“周期循環活性污泥法”(CASS)、膜生物反應器(MBR)、具有良好脫氮除磷效果的“厭氧-缺氧-好氧法”(A2/O)等及其衍生技術。這些技術的優點是占地面積小、氣候適應性強、處理效果穩定,但缺點也很明顯,包括運行能耗大、管理維護復雜、污泥產生量大等。
為了便于維護和降低污水處理廠運營的人力成本,我國城市污水處理廠的規模往往很大(日處理數10萬噸,甚至過百萬噸)。而我國鎮級污水處理廠的日處理規模一般為數百噸至數千噸,一座日處理2000噸的污水廠的運行費用約為100-150萬元/年。經驗表明,如將這類工藝用于村鎮污水處理,由于其運行費用高、管理維護難度大,我國大部分村鎮將難以承受,會導致采用這類技術建成的村鎮污水處理設施普遍閑置。因此,目前我國村鎮污水處理中大量采用土地生態處理技術,其中以人工濕地應用最廣。
地下滲濾污水處理技術
地下滲濾污水處理技術,又稱為化糞池系統,因其突出的經濟和環境優勢,是北美、澳洲等地污水分散處理的首選技術。然而,由于設計欠佳、未考慮不同土壤類型差異、缺少維護等原因,部分地下滲濾系統處理效果較差;同時,由于非飽和帶中缺少碳源,從而抑制了反硝化脫氮,最終導致硝酸鹽滲入地下水,這被認為是正常運行的地下滲濾系統最為普遍的環境危害。此外,傳統地下滲濾技術用地面積很大(>20m2/噸水•天),難以在我國推廣應用。為了減少用地面積,人們采用人工土填料代替原生土壤,使日處理1噸污水的占地面積減少到10—15m2。即使這樣,其占地面積仍然很大,并且還增加了工程建設成本。
其他污水處理技術
此外,我國部分地區也采用了其他技術。穩定塘技術是由若干自然或人工挖掘的池塘組成,通過菌藻、水生生物等綜合作用而實現污水凈化的目的,其具有基建投資少、運行費用低、維護簡單、不產生污泥等優點,但傳統穩定塘占地面積大、受氣候影響大,出水水質一般也不能達到較嚴的污染物排放標準。生物接觸氧化法在我國部分地區應用較多,兼有活性污泥法及生物膜法的特點,該法在池內設置填料,進行淹水曝氣,污水與填料表面的生物膜充分接觸,使污水得到凈化。生物接觸氧化法占地面積小,但能耗較高、管理維護復雜、對總氮和總磷去除效果較差。
為了克服單一技術的不足,有些采用組合工藝處理農村生活污水。例如生物接觸氧化+人工濕地、厭氧處理+人工濕地等,組合工藝能夠獲得更好的處理效果,但是建設和運行費用往往更高,使其在我國推廣受限。由于我國土地資源珍貴、經濟欠發達(村鎮的經濟承受能力更小)、缺少小規模污水處理設施的運行保障機制、氣候條件的地域性和季節性變化大,上述技術均不能滿足國情要求,在我國適用性差。因此,亟需研發和推廣占地面積小、投資小、運行費用低、管理維護簡便、處理效果好的小規模污水處理技術。
人工濕地污水處理技術
人工濕地是一種工程方案,利用地下人工介質中棲息的植物、植物根系、微生物,以及填料介質所具有的物理、化學特性,將污水凈化的技術工藝。我國現有的人工濕地污水處理系統以潛流式為主,由于沒有動力曝氣,氧氣在水中的溶解度很低、擴散速率小,主要依靠植物根系泌氧(≤3g/m2濕地),供氧能力很差。國內外大量研究和實踐證明,日處理1噸生活污水需濕地面積10m2以上。以人工濕地應用案例較多的捷克為例,195個人工濕地的平均占地面積為5.1m2/PE(人口當量)。美國環保署則建議日處理1噸生活污水采用15m2—20m2人工濕地。然而,為了減少用地和降低投資,我國大部分現有人工濕地案例的用地僅為2m2—3m2/噸水•天,有的甚至更少。其后果是這些濕地系統僅可在運行初期短暫正常運行(除非實際污水量很小),大部分系統因為氧氣供應不足、厭氧菌大量繁殖而變成黑臭污水潭。此外,人工濕地對磷的去除效果較差,在低溫條件下不能正常運行甚至失效。
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