生活小区污水处理技术应用研究

何立娟，高 猛，葛衍珍

(1.山东省环境保护科学研究设计院有限公司，济南 250013；2.济南历下控股集团有限公司，济南 250101；3.泰安市环境保护科学研究所，山东 泰安 271000)

水是人类生存和发展的重要资源，随着我国经济的快速发展，人民生活水平不断提高，使得城市用水量不断增长，同时也产生了大量污水。生活小区是城市的基本组成单元，也是人民群众生活的主要场所。随着城市的不断发展，生活小区也不断发生变化，具备了更多的功能，朝更节能、环保的方向发展。同时，小区还配备了更多的生活、服务设施，如设置水景、洗车设施等。随着居住小区各种功能的提升，用水量也相应增加，同时产生很多污水，因此小区污水处理是城市发展的需求，也是水资源可持续发展的重要保证。

生活小区外排水主要是生活污水，其具有水质水量变化较大、污染物浓度较低、可生化性好等特点。因此，处理难度较低，在选择污水处理工艺时，人们既要确保环境效益，也要考虑经济效益。经过百余年的探索，人们已经研发出一些成熟、稳定的污水处理技术。在小区污水处理过程中，人们应综合考虑水质、水量，工艺应成熟稳定、操作简单，而且占地面积要小，投资基建费用要低[1]。

1 生活小区污水处理特点

生活小区是城市中具有多种功能相对独立的区域，随着城市的发展，小区的建筑面积、建筑风格、绿化程度等均有更高的要求，同时也带来了小区污水量的变化。小区污水不同于城市污水，水质水量变化较大，污染物浓度较低，可生化性好，这也影响污水处理设施的设计与应用。

小区污水处理具有以下特点：污水处理工艺应简单实用，操作简便，运行可靠，便于维护，适应小区水质水量变化较大的特点；尽可能地采用高效、节能的污水处理技术；污水处理工艺应减少对周围环境产生二次影响，主要包括减少污泥产量，尽量采用无污泥或污泥产量少的工艺，降低处理污泥的二次费用，减少污水处理中噪声及异味对小区周围环境的影响；污水处理工艺技术应具备处理效率高、构筑物少等优势，尽量多利用地下空间，以节省用地；污水处理设计外观设计应符合小区等建筑物的设计风格，保证小区美观；合理利用污水资源，应最大限度考虑污水处理后的回用和再利用，结合小区景观、绿化、洗车以及消防等进行综合考虑[2]。

2 生活小区污水处理技术

小区的污水处理技术应结合实际特点及需要进行选择，以简单实用、方便管理为原则，同时充分考虑不同工艺技术的特点，既要做到投资少、运行费用低、除污效率高、抗冲击负荷强，同时在工艺设计时考虑定型化、智能化技术的应用，让其完美地融入小区环境中，以便以后的维护、管理和升级改造。

2.1 厌氧处理技术

厌氧处理技术是污水处理中常用的技术之一，其处理的关键是在反应器中能够保有很高的污泥量。随着厌氧技术的不断发展，新型填料应用于厌氧处理技术中，为微生物提供了更佳的附着基质，而且反应器的传质效率更高。厌氧处理技术有多种形式，如UASB、ABR、EGSB等。一般情况下，厌氧生物处理用于COD浓度大于1000 mg/L以上的污水具有优势，而在近些年的研究中发现，在低于1000 mg/L的生活污水中，厌氧生物处理也具有良好的效果。厌氧生物处理技术在处理生活污水过程中的优势逐渐得到认可，相比好氧生物处理技术，厌氧处理技术可以回收生物能源，而且运行过程中能耗低或者不发生能耗，对环境要求低，污泥量少而且运行稳定，易于管理，因此其在生活污水处理中具有广阔的应用潜力[1]。

UASB是应用较多的厌氧生物处理工艺，其水力停留时间短，具有独特设计的三项分离器和较高的污染物去除效率，在生活小区污水处理中得到了较多的应用。有研究者利用UASB处理小城镇的污水，装置内设置隔墙，将整个池体分割成几个串联的UASB装置，HRT从9.0 h到7.5 h，污染物的去除效率没有变化，而且不影响其投资费用。还有研究者采用UASB处理小区生活污水，在自然温度下，其出水水质非常稳定，均满足要求的污水排放标准。ABR是厌氧折流生物处理工艺，在流态上呈现多级反应，污水的上下流动提升了反应器的传质效率，也起到了固液分离的效果。有研究者在ABR技术后设置填料，处理有机符合为0.4～0.6 kg/（m3·d），而且其污水处理效果更优于UASB。EGSB是膨胀颗粒污泥床，通过出水回流而促进反应器内静止的污泥达到膨胀状态，对污泥形成良好的选择，颗粒污泥留在反应器内，活性差、较松散的污泥而被淘汰，因此，EGSB除污性能非常稳定。厌氧处理技术在处理生活污水中取得了一定的进展，但其也存在一些缺点，在出水中容易出现氨氮、硫化物等还原性污染物处理效果差，有时也会出现BOD5偏高的现象，采用厌氧结合好氧等组合工艺可以有效避免以上现象的出现，能够进一步提高出水水质。

2.2 好氧处理技术

好氧处理技术有着良好的有机物去除效果，而且能够实现脱氮除磷功能，其工艺技术占地面积小，装置简单紧凑。20世纪80年代，欧美国家就开始利用好氧处理技术进行小城镇、社会等生活污水处理的深入研究，并且研发了一系列的一体化处理设备。

SBR处理工艺具有优良的有机物去除能力，可以实脱氮除磷，一般不产生污泥膨胀，而且具有容易实现自动控制等优点，是常用的好氧处理技术。亚洲和欧洲一些国家将其广泛应用于小型污水处理中。SBR工艺结构相对简单，通常只需设置沉砂池、初沉池等，如果进水量较小，可以不设置初沉池，直接由生物处理池来完成初沉功能。研究表明，SBR技术污泥停留时间与脱单除磷有直接关系，而较高的污泥停留时间能够提高脱氮效果，减少污泥，但是会影响除磷效果。有研究者利用SBR技术处理生活污水，水力停留时间为24 h，结果表明，运行期间几乎不产生剩余污泥，在温度为13℃条件下能够完成硝化作用[2]。

生物膜法具有多种形式的反应器，其节能、抗冲击负荷强而且维护简单，目前应用最多的有生物滤池、生物转盘、移动生物床膜生物反应等。有研究者利用生物膜技术，开发了高性能生物滤池和生态滤池技术应用于小城镇和生活小区污水处理中，利用反应器中高比表面积、高负荷率、孔隙率的填料，形成了稳定、高效的生物膜，在好氧段COD去除能力可达85%，SS去除率可达95%。还有在生物滤池中加入蚯蚓，不仅能够防止蚊虫和滤池的堵塞，还能够为后续污泥处理增加肥力。另外，有研究者研发了一种适用于农村及小区污水处理的廉价生物滤床工艺，滤床分为好氧区和缺氧反硝化区，滤料采用廉价的秸秆、树皮等农作物材料，在好氧区添加了铁屑以实现除磷，结果表明，出水中TN、TP均有良好的处理效果，缺点是出水BOD浓度较高。生物转盘是生物膜技术的一种形式，该技术具有无臭、无噪声、管理方便等优点，适用于小规模的污水处理，常和其他技术组合来进行污水处理。随着生物转盘技术的深入研究，以太阳能作为其动力来维持运行，既节省了能耗也扩展了生物转盘的适用范围，以300 t/d为例的生物转盘设备，能耗只需要0.07 kW·h/m3，远低于常规活性污泥及其他生物膜法。

2.3 生态处理系统

生活小区污水处理系统属于“小型污水处理”的范畴，目前，在我国生活小区污水处理处于起步阶段，仅有简单的处理装置在运行，如化粪池。对于宾馆、饭店、小区来说，只有极少数会采取专门的处理装置来处理污水，而且对于出水没有任何监测。随着环保力度的加大，人们对生活环境的重视度不断提高，尤其作为城市居民生活环境的主要场所——生活小区，小型污水处理设施发展速度较快。

生态处理技术是应该较为广泛的处理技术之一，相比常规厌氧、好氧处理技术，其具有以下优点：适用不同的处理规模，基建费用低，处理构筑物是由各种天然生态系统而组成，没有复杂的机械设备；设备出水稳定，回用范围广；生态系统使用的材料广泛，可就近取材；生态处理系统根据地形而建，污水可根据地形自留，能耗、运行费用低；管理简单，易于操作。

欧美国家广泛采用人工湿地处理小型社区污水，甚至是家庭产生的生活污水。随着人工湿地技术的成熟，其逐渐应用在生活小区中，而且取得了显著的成效。人工湿地处理系统分为潜流式和表面流式，两种不同的方式对污水中COD、BOD等均有较高的去除效率，但对总氮和氨氮的去除效率存在较大差异。相比城市污水，生活小区污水水质水量不是特别稳定，因此人工湿地运行也存在一些弊端。首先，人工湿地系统需要占用大量的土地，而城市土地价格昂贵，从而增加了处理成本。此外，人工湿地还受气候条件影响较大，我国北方与南方气候差异较大，南方雨水较多，而北方冬季气温较低，它们都是影响人工湿地运行的关键因素。还有人工湿地的应用，需要考虑地下水污染问题，这也是限制人工湿地广泛应用的重要因素。

稳定塘系统是生态处理技术中一种古老且不断发展的污水处理技术，通过人工或利用自然池塘，在藻类或水生植物的综合作用下实现污水净化的目的。按照池塘内溶解氧浓度的不同，其可以分为厌氧塘、兼性塘、好氧塘。根据不同的要求，可对塘内进行充氧，或者种植水生经济作物、养殖水生动物，即进行综合处理。在常规的处理工艺中，主要采用“厌氧塘—兼性塘—好氧塘”的处理流程，实现微生物的氧化、硝化、反硝化等作用，进而去除污水中的有机物、氨氮、磷等污染物。有研究者以稳定塘为基础来处理村镇、生活小区的污水，出水中TSS的去除率在55%～80%，COD的去除率在75%以上，但在冬季只有60%。稳定塘中水生植物对污染物的去除有着重要的影响，在布置水生植物时，应兼顾挺水植物、漂浮植物和沉水植物间的合理搭配，以求发挥植物的最大吸附性能，此外还需要控制塘内藻类植物的生长。大量研究表明，稳定塘系统出水水质并不稳定，往往藻类的控制不当会造成SS、COD等指标偏高，而且该系统占地面积较大，水体停留时间较长，受季节影响较大，因而在应用中受到限制。随着对其研究的不断深入，人们研发出高级稳定塘以及人工强化技术，不断拓展稳定塘技术，使其应用更为广泛及稳定。

3 结语

我国淡水资源缺乏，水资源的有效利用对我国的发展有着重要的影响。随着环保技术的不断发展，目前应用于生活小区的污水处理技术很多，不同的污水处理技术有其适用范围和缺陷。针对生活小区污水设施的选择，人们应根据不同小区的特点选择最佳工艺。生活小区的环境特殊，在今后的研究实践中，人们不仅要考虑居民的生活方便，还要考虑建筑与自然环境的相互协调。