从统计数据分析乡镇生活污水处理方法的选择原则

李凯，张良绘，罗柯

1.荆州市建设公用事业服务中心；2.荆州市招商服务中心

一、引言

乡镇生活污水具有体量小，水质水量波动大的特点，且由于雨污分流不彻底，雨季易给污水处理厂造成冲击负荷，同时乡镇受专业人才欠缺、资金不充足等因素的影响，也给污水处理厂的运营和后期管理带来了不少的问题。从而，如何选择经济实用、操作简便、处理效果好、运营费用低、利于后期提标升级和扩建的处理方法和工艺，也就成为乡镇污水处理厂建设的关键。

2017年2月，湖北省印发了《关于全面推进乡镇生活污水治理工作的意见》，由此拉开了湖北省乡镇生活污水处理厂建设的大潮。截至目前，共建成并运营近千座乡镇污水处理厂，基本覆盖了所有建制镇（乡）。本文根据现场调查和相关统计数据，分析了乡镇污水的组成、污染因子、处理方法和工艺的特性及要求，尝试总结乡镇生活污水处理厂处理方法和工艺选择的基本原则。

二、基本概况

湖北省乡镇生活污水治理项目共立项996项，其中新建污水治理项目（厂网同建）735项，改（扩、续）建污水治理项目162项，只建管网99项。以上项目共完成投资317.38亿元，其中厂站完成投资95.43亿元，管网完成投资221.95亿元。主支管长度约为11303Km，接户数共为2159628户。所有污水处理厂进水设计标准皆为生活污水，出水标准均采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

三、污水处理厂相关统计

新建污水治理项目和改（扩、续）建污水治理项目共建设有污水处理厂897座，污水处理设计规模为1440860吨/日，全部采用二级处理+深度处理方法。据不完全统计，采用的污水处理工艺有29种，其中A2/O共有379座污水厂采用，占比42.25%，排名第一；生物接触氧化共有90座污水厂采用，占比10.03%，排名第二；采用较少的如CAST和AOF等5种仅分别只有一座污水厂采用，占比皆为0.11%。具体情况如表1（仅统计占比较多的前十种）。

表1 工艺统计表

四、乡镇生活污水的组成

通过对部分乡镇现场实地走访了解，乡镇生活污水的收集服务范围基本为镇（乡）城区全部，部分建设在镇（乡）城区以外的污水处理厂其收集服务范围还包括从城区到污水厂管线所经过的部分村庄污水。

按照污水的来源，主要分为下面五类：

（1）生活污水。随着经济条件的逐步改善，大部分乡镇制定了建设规划，按照新农村建设的要求，为居民修建了化粪池和污水排放沟渠（管），生活污水由以前的随意排放变为统一排放。居民厨房、洗涤等生活废水基本上进入了排放沟渠（管）；而洗手间的冲洗污水则会进入化粪池，部分会最终作为肥料用于菜地浇洒，部分会排入排放沟渠（管）。该部分污水约占60-80%。

（2）养殖屠宰废水。乡镇养殖和屠宰基本上是家庭经营或是联户经营的一些小型作坊，大部分和住家合在一起，采用前店后厂模式，且规模小、水质水量随着经营情况和季节变化的波动较大。其产生的污水基本上进入了生活污水系统，这些污水中，含有肥料、饲料，甚至还有一些抗生素类的养殖药品。该部分污水约占10-20%。

（3）小工业作坊产生的工业废水。乡镇还有部分小工业作坊进行粮食肉类加工、酿酒、木材、小五金的生产。其产生的大部分污水也流入生活污水系统。

该部分污水约占5-10%。

（4）农业面源污染。在部分乡镇，居民还有种植自留地的习惯，在种植生产的过程中，使用的农药、肥料和地面上的一些枯枝败叶以及田边农户自行怄制的农家肥，在经过雨水冲刷后，也会进入污水排放系统。该部分污水约占10-20%。

（5）其他污水。包括餐饮、超市、洗车、洗衣、洗浴、美容美发等行业，以及卫生院、加油站等产生的污水，尽管水量不大，最终也排入了生活污水系统。该部分污水约占5-10%。另外，大中型乡镇企业产生的污水，基本上进入自有污水处理系统，经处理后达标排放，原则上未纳入乡镇生活污水处理系统。

五、主要污染因子

根据调查，乡镇生活污水中主要的污染因子及其范围如下：

SS，其 范 围 约 为100-200mg/l；

CODCr，其 范 围 约 为100-300mg/l；

BOD5，其 范 围 约 为60-150mg/l；

TN，其范围约为20-70mg/l；

TP，其范围约为2-7mg/l；

NH3-N，其 范 围 约 为20-80mg/l；

PH，其范围约为6.5-8.5。

污水中的SS去除主要靠沉淀作用，CODcr和BOD5的去除主要是靠微生物吸附与代谢作用，除磷脱氮的方法则通常包括物理化学法和生物处理法。

六、特点分析

根据乡镇污水的组成及其污染因子，可以选择相应的污水处理方法和工艺。

生活污水处理的方法按照流程可分为一级处理、二级处理、深度处理。

一级处理又叫预处理，是以沉淀为主体的处理方法，通过物理方法使得固液分离，目的主要是去除污水中的大的颗粒物和悬浮物，还可以去除少部分的COD、BOD5 等。其构筑物主要包括居民家用的化粪池、沼气净化池等，污水处理厂的进水格栅池、调节池、沉砂池、沉淀池等。

二级处理又叫生化处理，是以生物处理为主体的处理方法。目的主要是去除污水中不可沉的悬浮物和溶解性可生物降解有机物，可以去除大部分 COD、BOD5和部分氮、磷等。生化处理阶段是污水处理最重要的阶段，其工艺构成多种多样，包括A2/O、氧化沟、序批式活性污泥法、生物接触氧化法、膜生物法等。

深度处理属于加强处理，包括人工湿地、稳定塘、土地处理、过滤等，可以进一步去除 CODcr、BOD5、氮、磷及其他污染因子。

因生化处理在其中占据主要作用，故只对生化处理方法的各种工艺进行分析。

（1）A2/O。优点：工艺较为成熟，处理效果比较稳定，能够同时脱氮除磷，总水力停留时间少，污泥沉降性能较好，有机物降解率比较高，且占地面积相对较少。缺点：脱氮除磷效果难以进一步提高；出水水质受温度、酸碱度、溶解氧以及污水的成分、污泥泥龄、水力停留时间、二沉池的沉淀效果等因素的影响较大。适用范围：适合用于对出水水质要求较高的地区，如旅游景点、河流沿岸等。湖北省各地市基本都有使用，主要集中在孝感、十堰、荆州、宜昌等地。

（2）生物接触氧化。优点：工艺较为成熟，因采用浸没在水中高孔隙率、高比表面积的填料，使得生物膜具有较高的活性和较高的生化反应速度。有较强的抗冲击负荷的能力，适应性强，污泥产率较低，节能效果好，对污染物具有较好的祛除效果。缺点：填料的正确选择对处理效果的影响较大；生物膜随负荷的增加而增加，过厚则易造成填料的堵塞，可调控性较差；处理池结构较复杂，设备运行和维护不方便；建设投资费用较高；脱磷效果较差。适用范围：适用于经济较为发达，出水水质要求较高的地区。选用地区集中在襄阳、恩施等地。

（3）IBR。优点：是集厌氧、兼氧、好氧反应及沉淀于一体的连续进出水的周期循环活性污泥法。其构筑物少，节省用地，机电设备少、能量消耗低、控制简单，运行噪音小。缺点：设备技术要求高，运行稳定性不够；抗冲击负荷能力不强，需要配置调节池。适用范围：适用于中小型污水处理厂。选用地区主要在黄冈、荆州、十堰、咸宁等地。

（4）MBR。优点：该工艺使用膜的过滤作用来实现泥水分离，取消了沉淀池，从而减少了占地面积和土建投资。污水处理过程中水力停留时间短，容积负荷高，污泥龄较长，出水水质较好。缺点：造价较高，膜使用寿命有限、需定期更换，膜组件易受污染，运行费用高。适用范围：适用于经济条件好的地区。选用地区主要在荆州、宜昌、恩施等地。

（5）SBR、CASS、CAST。属于序批式活性污泥工艺或其变种。优点：序批式活性污泥工艺是采用时间分割的操作方式代替空间分割的操作方式，流程简单、运行方式灵活、脱氮除磷效果好，可控性强，出水水质好，基建投资小。缺点：对自控系统的要求比较高；间歇排水使得池容的利用率不理想，设备的闲置率也比较高；在处理水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性，同时为提升污水，耗能也比较大。适用范围：适用于有一定闲置土地、对出水水质要求较高地区的中小型污水处理厂。选用地区主要集中在黄冈、孝感、仙桃、天门等地。

（6）生物转盘。优点：工艺较为成熟；其最大的特点是在生物转盘中，生物膜处于运动状态；结构比较紧凑、占地面积相对较小、抗冲击负荷能力较强，操作简单，处理效率高。 缺点：投资较大，后期更换盘材费用高，生物膜因处于运动状态而容易脱落、能耗偏高，污水处理效果受环境气温及其他因素影响较大。适用范围：适用于小水量低浓度的废水处理。选用地区主要集中在襄阳、恩施、咸宁等地。

（7）氧化沟。优点：工艺较为成熟；具有较强的抗冲击负荷的能力；流程较为简单，水力停留时间和污泥龄较长，对操作维护的要求较低，运行管理方便、维修简单。缺点：占地面积比较大，能耗比较高，运行成本相对较高。适用范围：适用于进水浓度相对较高的大中型污水处理厂。选用地区主要集中在宜昌、荆州等地。

（8）人工湿地。优点：人工湿地是指通过人为影响、施工形成的湿地系统，具有十分强大的生态功能，对污染物质进行吸收、代谢、分解，最终实现水体净化。其建造和运营费用低，技术含量低，易于维护，有一定的经济价值和景观功能。缺点：占地面积非常大；处理效果受季节、气候和植物生长情况影响较大，有蚊蝇滋生；容易造成二次污染。适用范围：适合在闲置土地面积相对较多、有自然地理坡降的农村地区应用。多用于对污水进行加强处理，不仅可以治理农村水污染、保护水环境，而且可以美化环境，节约水资源。选用地区主要集中在荆门等地。

（9）一体化处理设备。优点：污水一体化处理设备实际上就是将污水处理厂小型化、微型化，各种工艺基本都研制了一体化处理设备，从安装方式上分为埋地式和非埋地式，从使用原理上分为结构性一体化和功能性一体化。占地面积小，具有模块化特点，可以任意组合，运输方便，安装快捷，无须值守。缺点：抗冲击负荷能力弱，停留时间短，处理效果不够稳定。适用范围：不宜集中处理的地区，以及小规模污水处理和应急处理。

七、选择的基本原则

通过对各种污水处理方法，特别是对工艺特点的分析，结合乡镇污水的组成和污染因子，可以发现在工艺统计表中，符合以下选择基本原则的几种工艺均能得到比较广泛的使用。

（1）针对性。各地区由于自然环境和气候条件的不同、乡镇居民生产生活方式的不同、经济发展状况的不同，乡镇污水处理方法的选择也就不同。因此，在选择处理方法时应充分考虑当地的自然环境和社会条件、水质、水量、污水收集程度、建设施工难易、财政承受能力、人力资源等多方面的因素，综合性考虑，选择有一定针对性的处理方法。

（2）经济性。污水处理方案决策过程中主要影响并且可以量化的因素有工程投资和运营费用等，而乡镇经济一般不太发达，财政压力较大，同时由于可以选择的处理工艺众多，因此需要客观、公正、公平、合理地对各种方案进行经济技术的比较和分析。一般来说应该选择占地面积较小、一次性投资较少、能量消耗较低，且后期运维费用不高的工艺。

（3）成熟性。成熟性主要指该处理工艺在设计、生产、应用上的熟练程度。采用的工艺技术应与资源条件、经济发展、员工素质和管理水平相适应，与项目的建设规模、产品方案相适应。乡镇污水处理尤其应该避免贪大求洋、追求新奇，应当选择符合当地实际情况、稳定可靠、适合后期升级改造的工艺。

（4）实用性。一方面，要做好乡镇污水处理的规划设计，根据地理、经济等实际情况该集中处理的集中处理，该分散处理的分散处理，根据不同的情况选择不同的处理方法；另一方面，由于乡镇人才缺乏，尤其是专业性的污水处理人才欠缺，故污水处理设备操作简单、易于控制也就成为一个基本的要求，其目的一是保证污水处理持续进行，二是确保达到出水标准。

（5）灵活性。选择污水处理方法应该具有一定的灵活性，应根据不同地域、不同规模、不同水质及不同污水资源化要求选择适宜的技术，使其设备化、标准化、模块化、系列化。既能较好地满足现阶段处理达标的要求，又能按照水质水量的变化，适应远期升级改造和扩大规模的要求。

八、结论

乡镇生活污水的治理将是今后一个时段建设美丽乡村的主要任务，并且将从乡镇扩展到村庄，而选择乡镇生活污水处理方法，特别是工艺的选择将是其中的重中之重。通过以上分析，我们认为，应该按照针对性、经济性、成熟性、实用性以及灵活性的原则慎重选择，重点是选择包容性强、抗冲击负荷能力好、占地面积较小、一次性投资较少、操作简单且后期运维费用低、产泥量少的方法和工艺，应坚持低碳、高效、稳定、节能的路线，深挖生物处理能力，优化工艺技术，减少全流程的电耗、药耗和人工；大力提倡自动化智慧控制，确保建设质量和稳定运行。

注释

①湖北省乡镇生活污水台账（截止2021年4月）。