近年来,随着小城镇建设的迅猛发展,小城镇建成的面积不断扩大,乡镇企业迅速发展,城镇人口不断集中,城镇污水排放量也不断增加, 当前我国约有95%的城镇污水尚未得到处理,随着城镇化水平和环境污染治理水平的提高,加大小城镇污水处理厂的建设力度已成为我国环保工作的重要内容。
目前,我国的小城镇基本上没有污水集中处理设施,在新开发的居民小区、旅游风景点、度假村、疗养院、机场、铁路车站、经济开发小区等分散的人群聚居地,排放的污水基本上没有处理。小城镇、小区的污水能否处理好,能否找到高效、低投入的城镇污水处理新技术,将直接关系到我国人民生活水平的提高,关系到我国环境状况和可持续发展的战略。
1 小城镇污水处理现状
1.1 污水水质特点
小城镇污水主要是生活污水和以农产品为原料的工业废水(有机废水) 的混合污水,水量与大城市相比较小,但在量和质上都不够均匀和稳定。
小城镇的人口规模,自来水普及水平和工农业发展的结构水平决定了小城镇的污水排放量大都在2000—20000
/天的范围内。其中生活污水量占50%以上。由于生活污水占的比重较大,造成污水有较大的时不均匀性,同时也引起水质的波动。中小城镇的生活水平也决定了污水的组成成分,如污水中悬浮物浓度较高,有机物浓度较低,
尤其是一些小城镇的排水系统不健全,采用明渠排水的较多,致使大量的雨水流入和地下水渗入,也降低了污水中的有机物浓度。
1.2 小城镇污水处理的特点:
(1)人口多,用水量标准较低,污水处理规模小;
(2)产业结构区域特定差异,受雨季影响及用水量时变化系数较大,因此污水水量、水质变化大;
(3)经济发展水平偏低,经济承受能力弱,可供选择的适用技术少;
(4)由于处理规模小而造成工程建设费用及运行费用过高;
(5)维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏;
(6)融资困难;
(7)污水处理厂污泥处理问题严重。
2 小城镇污水处理技术选择
2.1 小城镇污水处理技术应满足的条件
污水处理工艺技术选择是依据进水水质、水量情况及受纳水体环境容量或者排放标准,确定应该去除污染物的项目与数量,从而选择合适的污水处理工艺技术。一般来说小城镇的污水处理工艺应能满足以下条件:
应具有较强的适应冲击负荷能力,因为小城镇污水量昼夜变化大,从而水质波动也较大;
(1)要求管理简单、运行稳定、维修方便。这对于小城市镇尤为重要,因为小城镇往往技术力量比较薄弱;
(2)所选择工艺具有可以方便地改变其处理流程的能力。这主要是为了满足数量众多的小城市的各种不同需求,要求所选择的处理工艺流程能很方便地创造好氧、缺氧、厌氧的环境。
(3)基建投资和运行费用低。
(4)污泥产量少。
2.2 小城镇污水处理适用的技术
污水处理工艺技术是基于物理、化学、生物等原理的基础上发展起来的。而小城镇污水主要是生活污水,可生化性好,但水质水量波动大,适于采用以生物处理为核心的污水处理系统。目前,适宜于小城镇污水处理的工艺主要分为两类,
即人工构筑物处理和自然净化系统。前者包括普通活性污泥法,SBR法及其变形,氧化沟,AB法,A/O法,A²/O法,厌氧水解一高负荷生物滤池,生物一生态过滤,强化一级处理工艺,沼气池净化技术和地埋式无动力污水处理工艺;后者包括稳定塘处理,人工湿地系统,沟渠净化系统以及污水土地处理。
根据可用工艺优缺点和适用范围,结合小城镇的实际情况,污水处理T艺选择如下:有经济实力的小城镇可采用SBR、氧化沟、A²/O等具有除磷脱氮的工艺,并优先考虑氧化沟工艺;处于发展阶段的小城镇,可采用化学一生物联合强化一级处理工艺,并预留二级处理的位置;经济欠发达、用地相对宽裕地区的小城镇,可利用当地的洼地滩涂、荒地和低产地,采用人工湿地、稳定塘、土地处理等自然净化工艺。小城镇污水处理适用工艺对比分析见表1。
表1 小城镇污水处理适用工艺对比
项目
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改良氧化沟
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A²/O法
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SBR法
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生物接触氧化(加化学除磷)
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去除率
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92~98
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90~95
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85~95
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90~95
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氮磷去除效果
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较好
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较好
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较好
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好
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技术先进和成熟性
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先进、较成熟
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先进、成熟
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先进、较成熟
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较先进、成熟
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工艺流程
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较简单
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较简单
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复杂
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较复杂
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构筑物数量
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较少
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较多
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少
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多
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设备数量
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较多
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多
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较少
|
少
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占地面积
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较大
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大
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较小
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较大
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能耗
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低
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一般
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较低
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较高
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耐冲击负荷
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好
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较好
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好
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好
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剩余污泥
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较少
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多
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多
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少
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操作管理维护
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简单
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较简单
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复杂
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较复杂
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运转可靠和灵活性
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高
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较高
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高
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高
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小城镇污水处理工艺很多,这些技术各有其优势和局限性,小城镇建设污水处理设施时应根据当地实际情况选择最佳的处理工艺技术。为降低管理难度、提高运行的稳定性,能够节省投资与运行费用、可自动运行的工艺或技术将是优选方案。
选择污水分散处理技术时,要根据当地的自然地理特征、经济和社会发展程度等综合考虑。就我国的实际情况来看,目前有几种类型的小城镇污水处理问题比较突出,需要进行相应的关键技术的研究。
(1)我国农业型小城镇比例比较大,在污水排放上具有分散、水量小、排放无规律等特点,受经济条件限制,难以承受污水处理厂的高建设和运行费用,不能套用城市污水处理工艺。因此,需要研究符合当地经济和社会条件的低能耗处理技术。
(2)我国拥有众多的旅游服务型小城镇,这些小城镇多以生活污水的污染为主,污水的处理受季节和旅游的影响比较大。此类小城镇需要不产生二次污染、处理成本低、出水水质稳定、操作管理方便的污水处理工艺。
3 如何降低污水处理厂的投资与运营成本
目前城镇生活污水大多采用氧化沟(包括改良型氧化沟),SBR工艺。但在计算核心构筑物一氧化池时,有机负荷取值均在0.06--0.08kgBOD/kgMLSS.d之间。这样导致了核心构筑物一氧化池有效体积偏大、投资过高。在采用核心构筑物一氧化池时偏向于用氧化沟。而氧化沟中充氧设备采用表曝为主,这样导致运行费用过高.使小城镇污水处理投资大。运行费用高。而恰恰小城镇财政收入偏紧(污水处理财政补贴很难)。居民收入相对于大城市又少,要负担高投资、高费用带来的高处理水价实在是困难。这样.就摆在我们面前一个急待解决的问题:如何降低投资成本和运行费用。
3.1 适当合理提高设计有机负荷.
小城镇污水处理要降低投资,采用物理方法的那部分构筑物 ( 预处理,二沉池,污泥系统),在水量一定的情况下。基本上是没办法的,唯有合理设计核心构筑物一氧化池,才能达到有效降低投资成本。而决定氧化池有效体积的是需要处理的有机物量,有机物的可降解性,有机物可生化性和水量的大小。 在有机物量 、有机物的可降解性与水量一定的情况下,以减小核心构筑物—氧化池的有效容积。有效体积将减小一半。这样就大大降低了投资成本。
3.2 降低运行费用
(1) 选择合适的充氧设备,提高充氧能力,以降低运行费用众所周知。污水处理好氧池的充氧动力设备动力费用占污水处理总动力费用的60%~80%左右。而影响其动力费用高低在需处理的有机物量一定的情况下。决定因素是充氧设备的充氧能力。表曝机一般在5—8%之间.穿孔管在4—6%之间。散流曝气器在8—12%之问.微孔曝气器2O—26%之间 微循环缓释曝气器(大孔细胞不堵塞)在20—28%之间,若采用氧化沟内设置微循环缓释曝气器。从根本上改变了曝气方式,由表曝改为微循环曝气,提高了供氧能力翮氧利用率。较一般表曝氧化沟能耗降低25—30%,运行费用可节约15—20%。
(2)合理的调整工艺,提高操作水平。也是降低运行费用的一个重要方面污水处理进水水质一般是波动的。污水中的氨氮去除需氧量是高的.一般是同等COD的需氧量4.75倍,保证硝化菌生存的合理溶解氧DO>2.6mg/L。NH3一N的氧化是彻底的。在操作中,一定要根据其进水水质和好氧池运行情况及出水标准.调整供氧设备运行,不要造成过度余氧,而使动力费用增高。
(3)根据进水总氮排放总氮标准,确定污水回流量污水处理考虑NH3-N的去除一般回流量R=2—3。而我们城镇污水中总N去除一般只要50%。则回流比R取1就够了,并不影响总氮达标。减小了回流量就降低了运行费用。
(4)降低自控水平。小污水处理厂是否仍采用目前广泛采用的集散型控制系统和DO控制回路。是否需要设置控制管理中心及模拟屏等设施。监测和化验项目是否可简化一些等,这些都是值得考虑的事情。自控系统原则上以监控为主,降低自控水平。尽量减少监测项目:原则上采用简单易行的自动运转方式或手、自动联动运转方式,可以不设置控制管理中心和模拟屏等设施。电器设置选用安全可靠、易于维修和经济适用的产品。
4 结语
小城镇污水处理设施的建设已经成为继大中城市污水治理之后的新热点,其成效如何将直接影响我国水环境状况和社会可持续发展。小城镇应结合自身污水处理系统存在的问题,完善污水处理系统设施,提高管理能力和水平,有效控制水污染、改善水环境、确保水安全,为我国广大小城镇的持续和健康发展创造条件。
小城镇、大战略、大商机,建设工程投资少、处理成本低、工艺运行稳定.操作管理方便及占地面积少的小型污水厂具有很大的市场.也应该是今后一段时间小城镇污水处理的发展方向。