分散式污水处理技术应用研究

胡杰HU Jie

（中国水利水电第八工程局有限公司，长沙410000）

0 引言

现阶段我国绝大多数污水管网建设主要为广大城镇污水处理服务，但是很多农村地区与城镇距离较远，产生的生活污水无法通过指定的排水管网排入城市污水处理厂进行集中处理，而此类不能被排入污水管网或者是无法进行集中处理的生活污水即为分散式生活污水。本文主要围绕分散式污水处理技术应用展开分析。

1 分散式污水处理要求

乡村振兴战略在十九大报告中首次提出，重视关系国计民生的“三农问题”，大力开展农村基础设施建设任务，改善村民的生活环境，提高农村地区的生活水平，提供更加便利居住条件，加速推进“厕所革命”。分散式污水处理是环境保护和乡村振兴的重要抓手，环境治理与厕所革命都与农村地区水污染防治问题密切相关。

分散式生活污水大多地广人稀，如偏远乡村、高速公路服务区、风景区等地产生的生活污水，这些地区的污水基本没有纳入雨污管网，污水未经处理或处理未达标直接排放，对水环境造成严重的污染。针对分散式农村生活污水处理，当前存在的难题主要如下：①收集难度高。分散式农村住户居住较为分散，大多一户或几户聚居，绝大多住户没有铺设污水收集管道，污水排放较为混乱，污染严重。②水质不稳定。主要体现为不同时段居民排水水质差别较大，污染物众多，常见的有COD、N、P 及致病微生物等。③水量变化大。农村生活污水排放特征为夏季多、冬季少，白天排放量大、夜晚少。④我国人口众多，拥有56 个民族，因此农村风俗习惯，生活条件差异较大，要针对不同经济、民族风俗习惯，建立适用于当地的污水处理系统。⑤运行管理差。因农村经济发展水平低，未建立现代化污水处理站，所用设备老旧，日常管理未专人专岗。

2 几种常见的分散式污水处理技术

2.1 物理化学法

2.1.1 混凝

混凝法对水中悬浮物和杂质去除需要经过混合和絮凝两个过程。该工艺操作简单，经济投入低，效率高。混凝剂是混凝法的核心，经过压缩双电层、吸附架桥等系列反应，出现凝聚，失稳胶体分化成微小颗粒，随后进一步形成较大絮凝体，沉底去除。混凝剂作用受水质条件影响较大，水体酸碱度、水温以及水利条件等影响较大，同时混凝剂的投加量在水质水量波动较大时缺乏针对性，在水质水量波动较大的分散式生活污水处理中适应性较低。混凝法虽操作简单，技术成熟、但单独采用对污染物去除能力有限，距离排放或回用要求有一定距离。

2.1.2 吸附

吸附法的核心是吸附剂，吸附剂又称吸收剂，呈现为大比表面、多微孔结构，可吸附大量的颗粒附着在表层，对污染物进行富集，净化污水。膨润土、硅藻土等作为常用吸附剂可以对包含有毒重金属物质在内的污废水进行有效处理。吸附法是指投入一定量的吸附剂，利用溶质与吸附剂之间产生的范德华力、静电力和化学键等，对污染物进行吸附去除。吸附法主要针对微量污染物，在除臭味、脱除重金属等方面效果显著。吸附法对浓度相对较高的生活污水中的有机物污染去除能力有限，且吸附剂价格昂贵，容易造成二次污染，在农村地区投入使用较困难。

2.2 生态处理法

2.2.1 人工湿地

湿地的作用可谓之地球之肾，它可以保护生物的多样性，改良水质，维护生态系统稳定，同时也可作为区域特色旅游资源。利用土壤、砂石、生物等构建人工湿地。生活污水汇入后，污染物会被大量吸附，随后经过沉淀，植物吸收作用，系统内微生物分解作用等对污水处理和排放。社会发展需要，土地需求率增高，农村的土地利用率亦不断提高，大面积的建设人工湿地，会造成资源的浪费。

2.2.2 稳定塘

稳定塘是利用人工建设的水塘中的生物对污染物进行吸附降解，并经过系列的过滤和沉淀对污水进行处理。不同种类的植物和微生物可对不同性质的污水起到稳定的处理作用，污染物去除率在80%以上。但是占地面积大，处理耗时长，不适合大范围推广和普及。

图1 工艺高程布置

2.2.3 土壤渗滤

土壤渗滤工艺是通过土壤、植物、微生物组成自然降解系统，对注入的生活污水进行处理。通过植物和土壤组成的复合系统对进入的污水进行缓慢分布，降解处理。该方式处理量小，负荷低，因而大范围使用受限。土壤渗滤工艺充分发挥土壤的自然净化作用，成本低廉、运行管理要求低。然而，该工艺也可能存在土壤堵塞、缺氧、污水过多、地下水污染以及对周围居民居住环境产生影响。

2.3 生化处理法

2.3.1 化粪池

化粪池是在农村地区最为常见污水处理设备。化粪池主要通过微生物沉淀和厌氧发酵来净化生活污水。但化粪池作用单一，只能初步对高浓度的生活污水进行一定的分解，出水污染浓度依旧较高，距离国家城镇污水排放标准有较大差距，同时卫生条件较差，对周围居住环境影响较大。

2.3.2 日本净化槽

日本净化槽是比较知名的一种一体化污水处理设备，集合常用的传统生活污水处理工艺于一体，对生活污水进行净化，去除其中的污染物，使得水质达到排放标准。但是该设备造价较高，单套设备的成本较高，在经济欠发达的地区推行可能性较小。

2.3.3 SBR 法

SBR 活性污泥生物反应器，该工艺可以省略二次沉淀池，不需要污泥回流。反应器通过连续进水，调整曝气时段，然后沉淀排水，循环往复。

SBR 反应器占地面积较小，投资少，对生活污水处理效果好且稳定，并且该工艺发生污泥膨胀的几率较小，针对小水量的分散式农村生活污水具有很好的适用性。

2.3.4 膜生物反应器

膜生物生物反应器由膜分离与生物处理相结合。膜分离取代传统二次沉淀作用，维持生物量，提高系统有机负荷，增强抗冲击能力，提升污水处理效果。节省占地面积，但是也存在造价较高、运行费用较高、膜组件容易被污染等问题。

当前，我国常州、无锡等地村落已经开始全面投入和使用分散式污水处理设备，成效渐佳。部分区域生态环境得到修复，水环境污染问题已在一定程度上得到解决。新形势，新政策，新要求下，各地陆续出台法规政策，积极宣传推广分散式污水处理，提高分散式生活污水处理要求。常见的分散式生活污水处理方式人工湿地、稳定塘等，在经济性、实用性、出水效果等方面存在缺陷和不足。研究开发针对性更强，处理效果更好，更加经济可行的一体化污水处理设备成为分散式污水处理研究的新方向。

3 实例探析分散式一体化污水处理技术

3.1 工程概况

某农村生活污水处理工程原处理能力为50t/d，可满足全村500 户污水处理要求。污水处理流程为：废水流入化粪池，沉淀多日后排入市政管网，利用一体化设备进行去污、净化处理，符合标准后排放。该地所用设备采用地埋式设计，占地面积为110m2，工艺高程布置如图1 所示。

3.2 设计进、出水水质

该项目设计方案中进水、出水水质要求如表1 所示。项目污水处理设施出水均严格按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B 标准，设备均为自动化程式，无需专人值守。

表1 项目设计进、出水水质 （单位：mg/L）

3.3 一体化设备主要设计参数

该工程选用一体化设备，设备设计为玻璃钢结构，顶部盖板材料为碳钢，钢板表层均匀喷漆。设备设计参数如表2。

表2 主要设计参数

3.4 工艺流程

工艺流程如图2 所示。

图2 分散式污水处理工艺流程

接触氧化出水回流，回流比设置为0-300%，全部埋于地下，减少总工程占地面积。

工艺流程如下：①污水因自身重力自然流入格栅井，格栅井内部安装有两层提篮格栅，便于筛出大颗粒污物。②格栅井提高至一定高度时，污水流入调节池，水质经调节后便可进入一体化设备进行进一步处理。③污水先进入一体化设备中的初沉单元，该阶段可初步去除污水中的部分颗粒物，如砂、渣等。④污水经初沉单元处理后流入核心生化单元，该阶段通过生物接触氧化法去除污水中的有机物、氨氮等。该工艺的突出优势为硝化效果良好、产生的污泥较少，同时该单元会使用到填料或者滤料，材料表层的微孔结构可吸附大量的异养菌及硝化菌，后通过曝气，利用溶解氧可去除污水中的有机物与氨氮，处理效率高。最终生化单元末端流出的水会回流至初沉池。该工程核心生化单元选用的均为新型组合生物填料，填料表面积大，水头损失也可控制下10cm 以下，管道极少出现堵塞问题。⑤核心生化单元处理后的污水流入快混单元，该单元处理时会添加适量的PAC，经设备均匀搅拌后产生磷酸铝、氢氧化铝絮体。后污水进入流入除磷单元对固体、液体进行分离，再经过短暂沉淀后投放清液，便可将污水排入脱氮单元。⑥无论沉淀单元出水如何，脱氮单元都可对水质处理起积极作用。若沉淀单元出水氮含量符合排放标准，该单元可进行过滤；若出水氮含量低于排放标准，则该单元会添加碳源，产生反硝化作用达到脱氮目的。⑦脱氮单元出水流入紫外消毒设备，经消毒后便可排放至清水池。⑧沉淀池底部积聚的污泥应定期排入至储泥池，需浓缩方可与栅渣一起运出。由此可见，与传统处理工艺相较，该工程选用工艺建设周期短，占地面积小，安装便捷，但运行效果极佳。实践表明，一体化处理设备和过滤材料的应用有效解决了该区域污泥处理难题，且无需安排专人看守，卫生条件良好。

3.5 处理效果分析

一体化设备使用效果理想，系统运行状态稳定，对试运行阶段的水质进行检测，结果显示均符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B 标准。主要污染物及进、出水指标见表3。

表3 主要污染物进、出水指标 （单位：mg/L）

3.6 经济效益分析

该工程经济效益分析着重于直接运行费用及投资费用的统计与计算。经分析，污水处理设备涉及的直接运行费用（主要为电费、药剂费）约为0.64 元/t，工程投资费用如表4所示。

表4 工程投资直接费用

4 结语

综上所述，水资源污染破坏逐渐成为我国建设发展中要面对和解决的新问题。生活污水产量伴随着生活方式和生活水平的提高，问题越发严重，尤其是分散式生活污水对水环境的污染程度日渐提高，全面整治分散式生活污水污染问题势在必行。针对分散式生活污水的处理与排放，需逐步完善政策法规，推广分散式污水处理技术，鼓励分散式一体化污水处理设备的应用，切实改善地区水环境。