城镇和农村污水处理新技术及工程应用分析

徐伟

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，武汉430023）

1 引言

污水的有效处理能保护生态环境，保障人们的生命健康安全。近年来，随着城市化的不断发展，污水排放总量也在逐年上升，未经处理的污水直接排放会导致地表水乃至地下水的污染。污水中携带着大量的病菌，通过空气介质或者水介质可能会引起细菌性肠道传染病的发生，威胁人们的生命健康安全。污水的排放会导致生态环境受损，不利于绿色城镇的持续发展。提高对城镇以及农村污水的处理技术，能更好地保障人们的身体健康，促进城镇的持续发展，保护生态环境。

2 适用于城镇和农村地区的污水处理技术

2.1 活性污泥法

活性污泥法属于好氧生物处理法，利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定，而进行的无害化处理，在城市污水处理中具有广泛的适用性[1，2]。活性污泥法，能有效去除具有溶解性和胶体状态的可生化有机物、被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，也能去除污水中的磷素和氮素。活性污泥法具有很强的吸附与氧化有机物的能力，在污水处理的过程中，能实现对污水中有机污染物的分解，使污泥与水分离[3]。

城镇和农村地区的污水处理过程中，活性污泥法的污水处理流程如下：

1）污水处理中，污水内的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。

2）活性污泥处理系统中，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水。

4）经过沉淀后的水排出系统外，而沉淀下来的污泥则从沉淀池的底部进行排出，大部分排出的污泥会进入曝气池，通过生物手段对淤泥内的污染物进行分析和处理。活性污泥法适用于污水量较大，且沉淀物较多的情况，能对污水内的淤泥进行清除，但对污水内溶于水的污染物清除效果较差[4]。

活性污泥法在城镇污水的处理中被广泛运用，使用活性污泥法，污染物转移到污泥上去的效率很快，但代谢速率较慢，对污水的处理效率较高，操作方便，剩余污泥量较少，是城镇以及农村污水处理首选的处理方式。

2.2 生物膜法

污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。生物膜法是污水土壤自净过程的人工化和强化，主要去除废水中具有溶解性的和胶体状的有机污染物。在处理的过程中，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，微生物得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜脱落，周而复始，使污水的水质得到净化，这种方法对低浓度污水的处理具有较高的适用性。生物膜法在对污水的处理中，能对真菌、藻类、后生动物等多种类的生物进行处理。因而对污水中细菌生物的处理具有较高的适用性。生物膜法不需要污泥回流，因而不需要经常调整污泥量和污泥排出量，易于维护管理。

2.3 生态处理系统

生态处理系统是指用原生态的方式进行水处理，人工湿地工艺是生态处理系统的主要形式之一。人工湿地是指模仿生态环境，由人工搭建的类似沼泽的地面，在对污水进行处理的过程中能利用淤泥以及微生物等共同作用以达到对水质进行清洁的作用，在污水处理中副作用小，对环境的污染小。

1）人工湿地是一个完整的生物系统，在使用的过程中能利用自然界中环境自净的特点对水质进行处理，使污水处理形成良性循环，减少人为处理对环境以及水质的二次污染。同时，人工湿地有助于保障生物多样性。

2）在对水质进行净化的过程中还能起到净化空气的作用。

3）在人工湿地中，昆虫以及鸟类能将湿地系统中沉积的有机颗粒吞噬，将有机颗粒作为营养物质吸收，并将其进行同化，在某种程度上去除污水中的颗粒物。

4）人工湿地具有简单、便捷的特点，在对污水的处理中，减少了富有化学成分的淤泥以及残渣对环境的影响，避免了二次污染，保障了生态环境。

例如，在学习人教版三年级英语下册Unit 3 At the zoo一节，在教授单词fat、thin时，先出示熊猫的图片，引出单词fat，让学生边读边拼写，我纠正学生的发音，同时引出它的反义词thin，让学生对比记忆。如此，我借助多媒体为学生展示了相关的图片情景，提供了一个真实的语言环境，进而让学生主动地进入到英语的学习中，加深学生对单词的理解、记忆。

5）人工湿地在对污染水质进行处理的过程中具有持续性，在进行处理的过程中，还能产生一定的经济效益，实现综合性发展。但人工湿地在建设以及维护的过程中，对地质和环境要求更加高，更适用于人口密度较低的乡镇。

2.4 MBR 技术

MBR 又称膜生物反应器，MBR 技术是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术；MBR 技术主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。它在对含有挥发性有毒物质进行处理时能减少气流的挥发，保护大气，具有较高的适用性。

1）MBR 技术在使用的过程中能利用最新的技术将污水进行分解，将污水内的微生物进行拦截，净化水质。在使用的过程中通过相应的容器和专业的分离设备，将污水内难以进行分解和分离的物质进行拦截，能抑制细菌的滋生，在使用中具有较高的应用价值。

2）在使用的过程中，通过将难以降解物质进行有机降解，能减少污染物对水质的持续性影响，进而提高降解的有效率。

3）由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌的出现，出水水质优于GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》规定的水质。

4）提高了生化反应速率。

5）通过减少剩余污泥产生量，降低了污泥处理费用。

3 城镇和农村污水处理新技术的工程实践

3.1 城镇和农村污水处理特点

随着城镇化进程的加快，城市以及农村得到了快速发展，但在快速发展的过程中，部分城镇没有完善的污水排水体系，生活污水的直接排放，导致污水渗漏污染地下水。同时，污水同地面水体进行融合，影响了地面水质。

1）小城镇的生活污水具有水量小，分布零散的特点，没有成套的污水处理体系，农村地区居住地较为分散，占地面积较大，铺设管网的成本过高，导致农村地区没有完善的污水排水网。

2）城镇与农村之间水质差异较大，农村以生活污水为主，人口较少，污水水量较少，污水浓度较低；城镇不仅包括的生活污水，同时包括工业废水，人口数量大，污水水量大，污水浓度较高。

3.2 污水处理技术选择

1）在农村污水的处理中，由于人口分布较广，地域位置开阔以及污水量较小，浓度较低，在处理的过程中可以选择生态处理系统，如修建人工湿地，修建湿地具有较高的经济性和观赏性，通过湿地的修建能节约污水处理的成本，同时在进行运行中能减少管理人员成本费用的开支。在人口密度较低的乡镇中可以采用修建人工湿地的方式进行污水处理。人工湿地在投入使用的过程中不需要人力对其运行的流程进行监督，通过自净能力能对乡镇产生的生活废水等进行处理。在湿地中还可以种植相应的水生生物，起到净化环境、增收等作用，有助于带动乡镇经济结构的转型和优化。

2）在城镇污水的处理中，可采用活性污泥法，活性污泥法适用于污水水量较大的情况，具有较高的经济实用性；在对城镇中含有挥发性有毒物质污水可采用MBR 技术进行处理，相比于活性污泥法的去除方式，MBR 技术能减少挥发性有毒物质的挥发，能有效除去污水中的氮肥与杀虫剂。

3.3 工程设计

1）活性污泥法中，只有一部分废水会同回流污泥一起在首端进入曝气池。其余的废水分2～3 次在离首端有一定距离的第2、第3 个入口处进入曝气池。在进入曝气池后，活性污泥同污水进行反应，完成全程反应后进入沉淀池，实现固体物与水质的分离，分离进行后，污泥进行回流或直接排出，处理后的清水则可直接排出。

2）生物膜法典型流程中的生物器是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池，将碎石块、塑料填料或塑料型块，堆放或叠放成滤床，生物滤池的滤床暴露在空气中，废水洒到滤床上，经过过滤后的水进入生物转盘，盘面为微生物生长形成的膜状物所覆盖，生物膜交替地与废水和空气充分接触，不断取得污染物和氧气，净化废水，采用全池气泡曝气结束后，将处理后的污水进入厌氧生物滤池进行最后的处理。

3）MBR 技术污水处理工程的设计中应重点关注膜组件的设计；膜材质包括聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物，应根据实际情况进行选择；安装时，膜片与膜片之间间距要足够大，有效距离要大于100 mm，横向安装时，膜丝保持微下垂，下垂幅度保持在10 mm，单个膜组件处理量不要超过1.5 m3/h。

3.4 工程运行效果评估

在污水处理的过程中，活性污泥法适用于污水量较大，且污水内部含有挥发性有毒物质的处理，这种方法处理速度快，质量较高，运行稳定；人工湿地在运行的过程中需注重湿地植物的引种，应选择抗冻、抗热、抗虫害以及适应力强的植物植被。人工湿地在农村以及地域较开阔城镇的运行中，运作能力稳定，经济成本较低，但花费的时间较长，周期较长，人工湿地不适合在污水量较大的地区投入运行。

4 结语

污水是城市化发展中影响生态环境的主要因素之一，为确保城市化进程的稳步、可持续发展，要完善城市内污水处理体系，减少水质的二次污染，要有针对性选用污水处理技术，提高污水处理的质量和效率。