小城鎮污水處理

發布時間: 2010-06-03 00:00:00   作者:本站編輯   來源: 本站原創   瀏覽次數:

  小城鎮污水處理

  一、概述

  小城鎮一般是指建制鎮政府所在地,具有一定的人口、工業、商業的聚集規模,是當地農村、社區的政治、經濟和文化中心,并具有較強的輻射能力。一般來講,小城鎮概念有兩個層次的意義:第一個層次是指除城市以外的建制鎮,包括縣城;另一層次是指除第一個層次外,還包括鄉政府駐地為主體的集鎮,由于后一層次強調了小城鎮發展的動態性和鄉村性,是目前我國小城鎮理論與實踐中更為普遍的觀點。

  我國目前有各種規模和性質的小城鎮超過48000個,其中建制鎮19200多個。隨著城鎮經濟的迅速發展和人口的增加,城鎮的污水排放量不斷增加,由于缺乏必要的污水收集和處理設施,生活污水、工業廢水一同排入水體,使得絕大多數小城鎮的水環境污染日益嚴重,已成為區域性水環境的重要污染源頭。

  根據2005年的數據統計,當時我國的城市污水處理率在46%左右,主要指的是661個大中小城市,而縣城的污水處理率也就在11%左右,到鄉鎮一級不超過1%。但是,縣、鎮、村的水量卻占全國總排水量的50%。盡管近幾年我國小城鎮污水處理設施建設和污水處理能力持續高速增長,但是小城鎮污水處理設施缺口仍然很大。來自住房和城鄉建設部的數據,截至2009年底,仍有18.3%的設市城市沒有建成污水處理廠;全國縣城污水處理廠覆蓋率約達32.6%,仍有1000多座縣城未建成污水處理廠。

  可見,如果只注重大中城市污水處理工程的建設,而忽略了數量多、分布廣的小城鎮的污水處理,則區域水環境的改善目標很難達到。因此,小城鎮的污水處理對于我國水環境狀況改善和可持續發展是十分重要和必要的。

  我國現行的《城市污水處理工程項目建設標準》中將污水處理工程的建設規模劃分為五類,其中Ⅴ類為1~50000m3/d。小城鎮產生的污水量一般在此范圍內,但通常處理規模不超過20000m3/d。

  二、小城鎮污水處理特點

  (1)人口少,用水量標準較低,污水處理規模小。

  大多數小城鎮人口數量少,人均排水量水平低,經濟總量小,必然導致小城鎮污水處理廠的自身規模小。

  (2)產業結構區域特定差異,受雨季影響較大,用水量時變化系數較大,污水水量、水質變化大。

  由于小城鎮基礎設施不完善,污水管網配套差,雨污分流不到位等實際問題和小城鎮企業規模小,外排廢水多呈間歇性等原因,使得小城鎮污水處理廠的實際進水水量變化很大。就已經運行的小城鎮污水處理廠而言,每天的晝夜間及每年的汛期和非汛期進水量均存在較大變化。一般雨季進水量大多超過設計值,其他時間進水量多不足于設計值,非汛期夜間進水有時甚至出現斷流現象。

  此外,小城鎮污水處理廠的進水水質受當地產業結構的影響較大,導致小城鎮的工業排水成分復雜、水質污染嚴重,部分地區工業廢水量超過當地的生活污水量,污水處理廠實質上已變成工業廢水處理系統。

  (3)經濟發展水平偏低,經濟承受能力弱,可供選擇的適用技術少。

  與大中型城市相比,我國絕大多數小城鎮財政能力不足,經濟發展水平偏低,甚至仍有部分貧困地區。污水處理廠工程的建設,會給地方財政增加一定的負擔,可供選擇的污水處理工藝技術受經濟條件制約較大,工程建設費及運行費用不宜過高。

  (4)維護管理技術人員及運行管理經驗缺乏,運行管理能力薄弱。

  受小城鎮自身發展水平、地理位置、交通條件、薪酬待遇、工作環境等因素影響,目前小城鎮污水處理廠的運行管理人員多從所在地常住人口中遴選聘用,專業人員隊伍不配套,員工學歷低、專業技術知識水平低且嚴重缺乏運行管理經驗,導致污水處理廠生產管理水平總體偏低,設施正常運行和維護管理困難,難以實現按預期的設計目標,對小城鎮污水進行有效的處理。

  三、小城鎮污水處理工藝技術選擇原則

  針對我國小城鎮污水水質、水量波動大,國家對小城鎮污水處理設施建設扶持較少以及小城鎮從業人員的技術水平和管理水平較低的實際情況,小城鎮污水處理工藝技術的選擇應遵從經濟、高效、簡便、易行等原則。

  《小城鎮建設技術政策》規定:“小城鎮污水處理應因地制宜地選擇處理方法。處于城鎮較集中地區的小城鎮宜在區域規劃的基礎上共建污水處理廠;經濟欠發達、不具備建設污水處理廠條件的小城鎮,可結合當地具體條件和要求采用簡單、低耗、高效的多種污水處理方式,如氧化塘、自然處理系統、一級處理或強化一級處理,以及其他實用的污水處理技術”。

  (1)出水水質穩定、可靠

  針對小城鎮污水水質水量變化大的特點,應選擇抗沖擊負荷、調節能力強的工藝,要求工藝較成熟可靠,具有完整的工藝流程,合理、準確的工藝參數,同時出水在去除有機污染物的同時還能部分實現脫氮除磷,防止水體的富營養化。

  (2)基建投資少、運行費用低

  應選擇工藝流程短、占地面積少、工藝設備少的工藝,以節省土建費、征地費及設備費,從而減少總投資。應盡量采用經濟節能型工藝及設備,減少處理設施的數量。如采用厭氧型工藝、取消初沉池和污泥回流等,或采用適當的處理工藝減少甚至無剩余污泥排放,從而減少運行費用。盡量不選擇運行費用較高的投藥工藝,以克服許多污水處理廠建得起但運行不起的矛盾。

  (3)操作管理簡便

  應選擇對操作運行人員的水平要求不高的工藝,同時減少運行人員的數量,適應小城鎮技術力量比較薄弱的特點,進一步降低運行費用。

  (4)處理工藝具有一定的靈活性

  處理工藝應具有可以方便地改變其處理流程的能力,以滿足眾多小城鎮的各種不同需求。所選工藝不僅要能較好地適應現階段達標處理排放要求,還要考慮未來進行再生利用的需要。

  四、小城鎮污水處理常用工藝

  目前,在小城鎮的污水污水處理中常用的工藝有化學強化一級處理工藝、氧化溝工藝、A2/O工藝、SBR工藝、曝氣生物濾池工藝、生物穩定塘及人工濕地處理工藝等。

  (1)化學強化一級處理工藝

  化學強化一級處理是在一級處理的基礎上開發的,通過投加一定濃度的化學藥劑促使污水的各種顆粒沉降、膠體脫穩,對部分溶解性的污染物也有一定的去除能力。它能在很短的時間內削減污染負荷,出水接近二級排放標準。

  化學強化一級處理運行過程中根據是否加藥和有無微生物活動可分為單純化學強化絮凝、生物絮凝和化學生物聯合絮凝三種方式。單純投加化學藥劑的強化一級處理,雖然除磷效果好,但是藥劑用量大,污泥量會有很大的增加;單純通過回流污泥實現生物絮凝效果,雖然也有一定的效果,但是幾乎沒有除磷能力;化學生物強化絮凝充分利用了微生物的快速吸附、代謝和胞外多聚物的絮凝作用,可最大程度地將膠體狀或溶解狀的污染物轉化成生物污泥。

  化學強化一級處理技術用于小城鎮污水處理工程的優勢是投資少、運行費用低,這些比較適合我國現階段小城鎮的實際情況。此外,化學強化一級處理技術的近期效益很突出,有利于緩解小城鎮現階段的資金困難。因此,這種方法很適合中等發達的小城鎮。經濟水平中等的小城鎮的資金實力一般很弱,要一步到位建設污水處理工程可能會有很多的困難,可以先進行強化一級處理,然后隨著經濟的不斷發展,小城鎮的經濟實力的逐步壯大,待經濟實力允許時,再考慮后續處理,這樣一方面減少了發展給環境帶來的危害,另一方面減輕了政府的財政負擔。

  但是,化學強化一級處理技術不提倡長期使用,因為大量化學藥劑的投加可能會對水體產生危害,而化學污泥的處理還是一個未解決的難題。因此,化學強化一級處理工藝只是作為暫時的緩解。

  (2)氧化溝工藝

  氧化溝是一種曝氣池呈封閉的溝渠形的延時曝氣工藝,污水和活性污泥的混合液在環狀的曝氣渠道中不斷循環流動,又稱“循環曝氣池”,是傳統活性污泥法工藝的一種變形和改進。

  氧化溝工藝由于具有較長的水力停留時間,較低的有機負荷和較長的污泥齡,因此相比傳統活性污泥法,可以省略調節池、初沉池、污泥消化池,有的還可以省略二沉池。并且由于其曝氣裝置是定位的,在兩曝氣裝置之間溶解氧沿流程逐漸降低,混合液的狀態可以由曝氣裝置后的好氧狀態逐步過渡到下一個曝氣裝置之前的缺氧狀態,因此可以認為在氧化溝中好氧厭氧交替出現,可以達到同步脫氮除磷的目的。

  (3)A2/O工藝

  A2/O工藝是厭氧/缺氧/好氧工藝的簡稱,該工藝在缺氧/好氧工藝的基礎上增設了厭氧區,具有脫氮除磷功能。

  廢水首先進入厭氧區,聚磷菌在厭氧環境下釋放體內多聚磷酸鹽,產生的能量吸收進水中有機碳源轉化為貯能物質儲存在體內;厭氧出水進入缺氧池,利用好氧池回流的硝酸鹽和厭氧池出水中的有機碳源進行反硝化,最后進入好氧段氧化降解有機物和硝化反應,一部分混合液回流進入缺氧區反硝化,另一部分出水進入二沉池,沉淀分離污泥后出水,污泥回流到厭氧段。

  (4)SBR工藝

  連續流工藝中污水先進入反應池,然后進入沉淀池泥水分離,而間歇式活性污泥法SBR則是通過在時間上的交替運行來實現這一過程的,它在流程上只有一個基本單元,將調節池、曝氣池和二沉池的功能集于一池,進行水質水量調節、微生物降解有機物和固、液分離等。經典SBR反應器的運行過程為:進水→曝氣→沉淀→潷水→待機。

  SBR工藝是二級生物處理工藝中較優的工藝,也是目前小城鎮污水處理廠建設采用最多的工藝之一。由于處理工藝流程簡單,處理效果好的獨特優點,逐漸引起世界污水處理界的廣泛關注。在亞洲、北美和歐洲等很多國家廣泛應用于小型污水領域,日本是使用最多的國家。隨著計算機和自控技術的發展,SBR工藝也有了很大的提高,開發了許多新的改良型工藝,如CAST工藝、UNITANK工藝等。

  (5)曝氣生物濾池工藝

  曝氣生物濾池是在20世紀80年代末90年代初在普通生物濾池的基礎并借鑒給水濾池工藝開發的污水處理新工藝。它最初是應用在污水處理的三級處理上,后發展成直接用于二級處理。它將生物接觸氧化與過濾結合在一起,不設沉淀池,通過反沖洗再生實現濾池的周期運行。在廢水的二級處理中其保持接觸氧化的高效性,同時又可通過過濾獲得高的出水水質。90年代初得到了較大發展。

  曝氣生物濾池對污染物質的去除是基于生長在粒狀填料上的高濃度生物膜發揮的生物氧化分解、過濾截留和絮凝網捕作用,所以曝氣生物濾池擁有很強的有機物、懸浮物去除能力,并且在進水水質適當的情況下擁有良好的硝化能力,同時通過控制溶解氧等方式能實現一定程度的同步硝化反硝化。

  曝氣生物濾池可以有多種運行方式,可以下向流的方式運行,也可以是上向流的方式運行,采用上向流的曝氣生物濾池往往采用輕質濾料。曝氣生物濾池工藝也可以與其他生物處理工藝一樣采用多級串聯工藝。采用兩級串聯工藝為進一步降解污水中難降解的有機污染物和達到嚴格的出水水質提供了可靠的保證,可以獲得優良的處理效果,保證了出水的穩定性。

  (6)生物穩定塘工藝

  生物塘是經過人工適當修整的土地,設圍堤和防滲層的污水池塘,主要依靠自然凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術。除其中個別類型的如曝氣塘外,在提高其凈化功能方面,不采取實質性的人工強化措施。污水在塘中的凈化過程與自然水體的自凈過程相近。污水在塘內緩慢的流動、較長時間的貯留,通過在污水中存活微生物的代謝活動和包括好氧、兼性和厭氧三種狀態。好氧微生物生理活動所需要的溶解氧主要由塘內以藻類為主的水生浮游植物所產生的光合作用提供。

  (7)人工濕地工藝

  人工濕地是模擬自然濕地的人工生態系統,它是一種由人工建造和監督控制的、類似沼澤地的地面,是由在一定長寬比及地面坡度的洼地上由土壤、沙、石等級配而成的填料床和在床體上種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強、生長期長、美觀且具有經濟價值的水生植物(蘆葦、香蒲、美人蕉、菖蒲等)及填料表面生存的動物、微生物所組成的獨特的生態系統。人工濕地按污水在濕地床中流動的方式不同可分為三種類型:地表流濕地、潛流濕地和垂直流濕地。

  人工濕地對污水的凈化是填料、水生植物和微生物共同作用的結果。人工濕地成熟后,填料表面和植物根系中生長了大量的微生物,廢水流經時,懸浮物被填料及根系阻擋截留,有機質通過生物膜的吸附及同化、異化作用而得以去除。

  濕地床層中因植物根系對氧的傳遞釋放,使其周圍的微環境中依次呈現出好氧、缺氧和厭氧狀態,保證了廢水中的氮、磷不僅能被植物及微生物作為營養成分直接吸收,還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對磷的過量積累作用從廢水中去除,最后通過濕地填料的定期更換或收割使污染物質最終從系統中去除。

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