西部中小城镇污水处理适用工艺探讨

技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供西部中小城镇污水处理适用工艺探讨西部中小城镇污水处理工艺选择须充分考虑西部中小城镇自身的特点，不能完全照搬东部地区或大城市污水处理模式。通过对西部中小城镇的污水处理现状、特点及存在的问题进行了分析，在调研、分析国内现有污水处理工艺的基础上，针对西部中小城镇自身特点，探讨了各类技术在西部中小城镇应用的可能性，提出了西部中小城镇污水处理的适用工艺。西部大开发10年以来，西部地区的经济文化水平都有了长足的进步，城市人口数量增多、工农业水平等都有较大的提高。这些极大地提高了西部地区中小城镇的城市化水平，城市化进程的加快对西部地区经济社会的快速发展有着巨大的推动作用，但是同时也带来日益严峻的生态环境问题，成为制约西部中小城镇可持续发展的重要因素。1西部中小城镇污水处理现状随着西部中小城镇经济社会发展水平的不断提高和人口规模的快速聚集，城镇污水量与日俱增，但由于受建设资金投入不足的限制，目前西部中小城镇污水处理设施建设仍然严重滞后于城镇经济社会发展要求，水环境污染问题仍然十分严重。技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供西部中小城镇污水量较小(1000~50000m3/d)，水量、水质日变化系数和时变化系数较大，不同地区污水成分差异明显，例如重庆一些小城镇，由于排水系统不健全，多采用明渠排水，致使大量的雨水流入和地下水渗入，降低了污水中的有机物浓度。总的来说，中小城镇污水性质大都相差不大，一般COD500mg/L，pH=6.5~7.5，BOD5250mg/L，SS500mg/L，色度100，含有一定量的氮和磷且水质水量的波动较大，可生化性好。受经济实力、管理水平以及独特的地理气候条件等因素制约，西部地区中小城镇污水处理工艺应具有如下特点：(1)投资省、运行费用低;(2)操作管理简单;(3)抗冲击负荷能力强;(4)处理效果稳定可靠，具有脱氮除磷功能;(5)适合西部独特的自然条件，如高原气候或山地气候等。目前，西部中小城镇污水处理厂多采用的是传统活性污泥法。这类污水处理工艺普遍存在基建投资大，运行费用高，占地面积大和维护管理水平要求高等缺点，虽然在国内东部城市有较多成功应用实例，但在西部中小城镇污水处理厂的应用中却出现了诸多问题，导致污水处理厂建设和运行费用高、处理效率低下、日常运行管理难等，甚至出现了污水处理厂“既建不起，更用不起”局面。技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供2西部中小城镇污水处理存在问题分析2.1初期雨水与污水混合处理产生的问题西部小城镇环境基础设施建设亟待政策扶持，基础设施技术水平较低，安全保障能力较弱，污水处理设施建设严重滞后、重厂(污水垃圾处理厂)轻网(管网)。许多城镇排水体制依然采用合流制，或者是管网分流制改造较慢。初期雨水含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质，因此前期雨水的污染程度较高，通常超过了普通的城镇污水的污染程度。一旦暴雨来时，大量初期雨水进入污水处理厂，使进水的水量和水质超过设计标准，其后果是造成污水处理厂出水水质不达标。2.2生活污水中掺杂工业废水带来的影响在西部大开发这十年以来，中小城镇的工业获得了快速的发展。其工业废水通常排入市政排水系统，导致中小城镇污水的水质水量变化大。由干城镇污水处理工艺一般采用二级生化处理，而工业废水的水质千差万别，有毒有害的工业废水进入污水处理厂后，将抑制或影响微生物的代谢作用，直接影响污水处理厂的处理效技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供果。此外工业废水排放大多无规律，易对污水处理厂造成冲击负荷，给污水处理厂的正常运行带来难度。2.3设计进水水量、水质与实际不符在西部，中小城镇污水处理厂进水水量不足的现象普遍存在，造成这种现象通常有以下两种原因，一种是污水收集管网建设存在滞后问题，另一种是在设计过程中存在设计超前问题。进水设计规模为4×104m3/d，实际运行规模只有3.2×104m3/d;通海县城污水处理厂进水设计规模为1×104m3/d，实际运行规模只有0.7~0.8×104m3/d，延安市污水处理厂，进水设计规模为5×104m3/d，而实际运行规模只有1.3~1.5×104m3/d左右。由于城市污水收集管网不配套，雨污合流制管网较普遍，致使进入城市污水处理厂的进水BOD、COD偏低，而氮、磷等指标则等于或高于设计值。2.4污泥处理和除臭方面的问题据调查，西部大多中小城市污水处理厂污泥的处理基上均采用机械脱水、泥饼外运的处理方式，同时有的污水处理厂因为污泥脱水机维修费用问题而不对污泥进行污泥。污水生物处理过程中产生的生物污泥一般含有大量的有机物、丰富的氮、磷、钾和技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供微量元素，可以有效利用;这些污泥易腐化、不稳定且含量大量病原物质。若没有进行最终有效处理容易造成二次环境污染。臭气也是长期困扰西部中小城镇污水处理厂稳定运行的一个难题，西部大多中小城镇污水处理厂没有进行除臭[9]。臭气中主要含有硫化合物、氮化合物、含氧有机物、卤素及其衍生物等有害物质。这些物质不仅会给工作人员的身体健康带来严重影响，而且还会影响厂区周边居民的生活环境。3西部中小城市污水处理适用工艺技术研究通过考察调研目前国内部分污水处理厂各种工艺的实际运行情况，并结合西部中小城镇自身特点，分析各种污水处理工艺在西部运用的可能性。国内现有污水处理技术调研汇总见表1，各种污水处理工艺实际工程运行经济指标比较见表2。从表1可以看出AB法工艺、A2/O技术及Carrousel氧化沟都主要适用于大中城市污水处理，对中小城镇污水处理适用性不强。百乐卡工艺一种具有除磷脱氮功能的多级活性污泥污水处理系统，吸取了氧化塘工艺的低成本和活性污泥工艺的高效率的特点，但是该工艺对技术管理要求较高，需要对工人进行专门技术培训，而且关键设备需要进口。ICEAS工艺、水解―SBR法、UNITANK工艺以及CASS工艺为SBR法的改进型，对于各种城镇污水及工业废水技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供都具有很好的效果，但是该工艺对自动化控制要求较高，需要对技术人员进行专门培训，这就限制了该工艺在西部中小城镇的推广运用。Orbal氧化沟工艺在东西部的中小城镇都有一定运用前景，但是该工艺占地面积较大，而且运行费用较高，对于西部一些山地中小城镇和经济落后的地区很不适用。下面主要介绍一体化氧化沟、折流式曝气生物滤池及人工湿地在西部中小城镇的运用可能性。3.1一体氧化沟工艺及其应用一体化氧化沟又称合建式氧化沟，集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的二沉池。这种氧化沟开发于美国，后来发展迅速，出现了多种形式的一体化氧化沟[12]。其特点如下：(1)工艺流程简短，构筑物和设备少，不设初沉池和二沉池，工程投资省;(2)处理效果稳定可靠，硝化和脱氮作用明显，并有一定的除磷效果;(3)剩余污泥量少，无需消化，易脱水。4.2曝气生物滤池及其应用曝气生物滤池(BAF)与普通活性污泥法相比，具有单位体积生物量高、所需池容小、无需二沉池、能够防止污泥膨胀等优点,逐渐受到各国污水处理专家的重视,并得到推广和应用[17、18]。技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供重庆大学龙腾锐等人在原有上向流和下向流曝气生物滤池的基础上开发出新型折流式曝气生物滤池[19、20]。折流式曝气生物滤池是一种一体化的多级串联组合式曝气生物滤池工艺。它一般由1级厌/缺氧生物滤池和1~2级好氧曝气生物滤池组成，每一级都有各自的主要功能。厌/缺氧生物滤池的主要功能是厌氧水解和反硝化;第1级好氧生物滤池主要是降低COD和BOD浓度;第2级好氧生物滤池完成氨氮的硝化，并通过设置独特的除磷填料，降低废水中的磷浓度[21]。下图1为折流式曝气生物滤池剖面图。4.4复合式人工湿地工艺及其应用目前，人工湿地污水处理系统已经在我国得到了迅速的发展。与常规活性污泥法相比，人工湿地利用自然生态系统中的物理、化学和生物等协同作用实现污水的净化，具有投资低、运转费用低、维护技术水平低和能耗低等特点。资料表明，人工湿地的工程造价与运行费用仅为传统活性污泥法的10%～50%[23]。重庆大学翟俊等人通过对现有潜流湿地和垂直流湿地进行改良，开发了一种新型人复合型人工湿地：折流湿地+侧向潜流湿地床污水处理系统。技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供折流湿地由多级垂直流湿地组成，湿地底部用混凝土密封，并在每一湿地内设置有竖向的挡流墙，污水以上下折流的方式在湿地中推流穿行。侧向潜流湿地由多级梯度向下的水平潜流湿地床、自然复氧区交替组成;每一侧向潜流湿地床内设置有平行交错的分隔板，将床内空间分隔成S形的水流沟道，在沟道中放置砾石填料并栽种水生植物。该工艺具有以下特点：(1)与普通湿地相比，占地减小50%左右;(2)强化自然复氧和生物作用，提高处理效率;(3)维护简单、投资省、运行费用低[24]。可以看出，该工艺出水良好，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B标准。该工艺投资运行运费也较低，以泸沽湖污水处理厂为例，污水处理规模近期(2010年)为1000m3/d，远期(2020年)为2000m3/d，工程总投资273.32万元(含征地费)，单位运行成本0.21元/吨[25]，工艺流程见图2。该工艺一般适用于有荒地、地形坡度较大的小城镇，以及利用城镇周边非建设用地，适用于规模为100~2000立方米/日。4结论目前，我国西部大多中小城镇污水厂都沿用大城市污水处理工艺，一味地照搬大城市或是东部发达地区污水处理工艺只会带技术资料由银川莱特莱德水处理公司提供来适得其反的结果，对于西部中小城镇污水处理厂而言，高效、低投入、低运行成本的污水处理工艺才是有效的。一体氧化沟、折流式曝气生物滤池及复合式人工湿地具有投资省、运行费用低、操作管理简单、处理效果稳定等特征，适合我国西部小城镇经济发展落后、管理水平低、自然气候条件独特等特点，是值得在我国西部小城镇进行大力推广的污水处理技术。