分散式污水处理模式系统及工艺应用

1 分散式污水处理现状

针对分散式污水处理，目前我国主要需要克服收集难度大、分散程度大、水质不稳定、水量波动大、N、P 含量高、农村经济、技术及运行管理水平低等处理难点。目前农村分散式污水处理工艺较多，主要为生态处理工艺（人工湿地、稳定塘、污水渗滤净化工艺）、生物处理工艺（好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺、好氧厌氧组合）、生态处理与生物处理组合工艺、一体化装置（净化槽处理技术、一体化膜生物反应器），这些工艺在农村地区都有一定的研究和应用。如“厌氧水解+跌水充氧接触氧化+折板潜流式人工湿地组合技术”，“厌氧发酵+生态土壤+蔬菜种植组合技术”等。

2 分散式污水处理模式系统与主要工艺

2.1 人工湿地

人工湿地是通过模拟自然湿地，人为加强设计与建造，将土壤、基质、植物、污水水体、微生物等组合而成的复合生态系统，主要通过利用“基质-微生物-植物”复合生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用进行截留、吸附和生物降解，从而实现污水的净化。人工湿地具有处理效果好、运行费用低、技术含量低和易于维护的特点。人工湿地分类较多，以污水在体系基质中布水方式和流动方式来区分，主要有水平潜流、表面流、垂直潜流人工湿地3 种形式。其中表面流人工湿地建造成本和运行费用低，维护也较为容易，但由于废水在湿地基质表面流动，去污效果一般，且受自然气候条件影响比较大，在炎热夏天容易产生异味。水平流人工湿地，运行控制相对复杂，建造成本和运行费用也相对较高，但对BOD、COD 等有机物和重金属去除效果佳，且保温性能好，受季节影响较小。垂直流人工湿地运行控制更为复杂，建造成本和运行费用很高，但对N、P 去除能力较强。人工湿地出水水质一般只能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B 要求，目前人工湿地在我国一些农村地区都取得较好的试点研究。

2.2 稳定塘

稳定塘，又称氧化塘，是利用自然净化能力的一种生物构筑物，主要利用菌藻的共同作用，实现微生物降解、有机物吸附、有机颗粒沉降和截滤作用，对BOD5的去除率高达80%以上。随着研究的逐步深入，针对稳定塘存在污水净化效果受自然条件影响大、占地面积大、积泥严重和散发臭味等问题，现阶段研发出许多新型塘和组合塘工艺，如活性藻类塘、多级串联稳定塘、高级稳定塘、生态综合系统塘等，这些工艺不仅保留传统稳定塘的优点，同时能够减少臭味和出水中的藻类数量，具有结构简单、成本低廉、易于维护管理等优点。稳定塘能适应我国大多数南方农村地区的地理状况，但由于存在出水水质不稳定和占地大等缺点，在具体应用过程中需要结合具体情况进行改造，如在稳定塘水面种植生态植物加强稳定塘的处理效果，通过建立生态塘实现对COD、NH4+-N、TN 和TP 较高的去除率。

2.3 序批式活性污泥法

SBR 技术是序批式活性污泥法工艺，完整的SBR 工艺包括进水、反应、沉淀、排水、闲置五部分。随着污水不断流入和反应器内污染物浓度的不断升高，反应器内活性污泥的吸附、吸收和氧化等作用逐渐加剧，但应该注重控制充水时间，以避免由于污染物积累过多而造成对后续的反应过程产生不利的影响。SBR 工艺中污泥的沉降过程是在静止的状态下进行的，因而受外部干扰较少，泥水分离效率高。排水阶段是将反应器内处理完的水排出池外，还能将部分污泥排出。闲置阶段池内出现缺氧状态，活性污泥经过内源呼吸，在下一个运行周期时，充分地发挥其较强的吸附能力。SBR 工艺技术与传统的活性污泥法相比，存在运行操作灵活、有效防止污泥膨胀，操作简便、沉淀效果好、出水水质稳定、耐冲击负荷和抗病毒的能力强等优点。但也存在由于缺氧时间不足的因素，导致反应器N、P 污染物处理效率不高。

2.4 膜生物反应器技术

膜生物反应器（MBR）是由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，该工艺集合滤膜高效截留与传统活性污泥法生物降解的特点，具有抗冲击负荷能力强、处理效率高、极大提高固液分离效果的优势，且MBR 工艺占地面积小，工艺设备集中，便于管理控制。目前在一些农村生活污水案例中，通过运用一体化MBR 工艺进行处理中，各指标均可以达到一级B 标准水平。但由于受到污泥含量和污泥特性、以及膜本身性质等影响，膜容易受污染，不仅导致膜使用寿命缩短，还会导致泵的抽吸水头和曝气量增加，增加能耗损耗。因此，较高的能耗和膜污染问题是导致MBR 系统运行成本增加的主要原因。因此，MBR 工艺主要适合在发达地区进行分散污水处理。分散式污水处理主要工艺对比见表1.

表1 分散式农村污水主要处理工艺对比

3 分散式污水处理工艺实际应用分析

在农村分散式污水实际处理应用中，基于农村经济条件和当地自然环境，可以借助不同工艺的优势，因地制宜研发一种具有低投资、低能耗以及操作管理方便的稳定高效生态组合式处理工艺。下面结合广东地区某农村分散式污水处理工程进行分析。

以广东地区某农村一个区组养殖废水和生活污水为研究对象，该地区农户建有化粪池及沼气池，一定程度上可降低污染负荷，但整体运行不够稳定。在综合考虑当地环境，在满足达标排放的前提下，同时结合能源消耗为考量因素，最终确定选用生物滤池-人工湿地-稳定塘的组合组合式生态处理工艺，具体工艺流程图如图1 所示。分散式污水通过总汇水管进入格栅池后，能去除污水中的大颗粒杂物、大的悬浮物和漂浮物；经过格栅池溢流出水进入调节池后，也能进一步沉淀截留泥沙和颗粒态悬浮物；水平流生物滤池主要是借助稻草和植物本身附着的微生物的代谢与其生长所需吸收养分等作用，能够去除负荷的氮及COD，固定磷及重金属等，具有较好的污水处理效果；人工湿地和稳定塘，其中人工湿地根据所种植物不同而分为两级，而稳定塘在技术流程上通过“─”形直流排水管进行第二级表面流人工湿地出水的接收。

图1

目前该工程已投入运行，达到《城镇污水处理厂污染物 排放标准》一级 B 类标准，经过监测，工程进水水质变化较大，且不同月份之间进水浓度存在明显差异，但整体上该工艺对于NH4+－N、TN、TP、COD 去除效率高于80%，其中COD、总氮、氨氮和总磷等各指标的平均去除率分别为88%、97%、98%和97%，污水处理效果达标稳定。整个工程的建设投资费用约为5 万元，每年的运行费用约为0.5 万元，运行费用低，且具备“零动力”和“清洁安全”特点，具有一定的推广前景。

4 结语

目前我国农村地区，水污染的问题依然十分严峻，据《2016年城乡建设统计公报》显示，只有20%的行政村对生活污水进行处理。与城镇不同，农村空间分布存在覆盖面广、随机、相对分散的特点，出于成本的考虑，集中处理污水的方法不符合地方经济的实际状况，因此，在进行农村污水治理过程中，应结合农村居民聚居点水质水量波动大、水质成分复杂、污水排放点分散等特点，因地制宜地发展切实可行的分散式污水处理模式和工艺就地处理回用。