移动式一体化生活污水处理设备的应用进展

邱勇军,张玉峰,杨永前,封明敏,缪爱军,*,杨柳燕

(1.江苏方天电力技术有限公司,江苏南京 211102;2.南京大学环境学院,江苏南京 210023;3.国网江苏省电力有限公司建设分公司,江苏南京 210000)

随着我国经济飞速发展,农民生活水平不断提高,用水量也在逐步增加。据住房和城乡建设部发布的《中国城乡建设统计年鉴2021》,建制镇生活用水量为649 082.2万m3,约占建制镇总用水量的44.12%,人均日生活用水量达到106.79 L,然而农村生活污水的处理率仅为61.95%。农村的环保建设水平与经济建设水平不相匹配、生活污水的随意排放,导致水污染问题日益加重[1-2]。如果采用排水管网对农村生活污水进行统一收集处理,将会增加财政负担,经济上不可取。地下式一体化污水处理设备具有安装简便、运行费用低、建设投资少等优点,适用于农村生活污水处理[3-4]。但对于建筑施工营地、灾后重建营地临时贮存的生活污水,地下式一体化污水处理设备仍然具有局限性,这是因为地下式一体化污水处理设备很难移动且无法拆卸,施工结束后无法跟随施工队撤离,从而造成资源浪费。相比较而言,移动式生活污水处理设备具有占地面积小、设备简单、处理效率高且能随时移动等优点,适用于该类废水的处理。此外,随着水处理工艺效率逐步提高,污水处理设备的体积逐渐减小,使得一体化生活污水处理设备的可移动性大大增加,在未来的应用场景也会更加广泛。因此,有必要对现有移动式生活污水处理设备的工艺进行总结,为后续移动式生活污水处理设备的升级提供理论基础。

1 移动式一体化生活污水处理技术简介

生活污水按照其来源可以分为黑水和灰水。黑水由粪便、尿液以及冲厕水组成,灰水则是由洗浴用水、盥洗污水、洗衣水和厨房用水等组成[5]。生活污水通常具有水质水量波动大、集中性差、氮磷含量高等特点[6],且通常含有大量悬浮性固体、溶解性有机物和微生物。目前,移动式一体化生活污水处理装置主要应用于分散型污水(农村生活污水、临时宿营地贮存污水)的处理。相比于城市生活污水,此类污水污染物含量高、水量小且较难收集,需要针对性处理。

现有移动式一体化生活污水处理设备的核心工艺基于原理可分为生物处理和物理化学处理两大类别(表1)。生物处理主要包括缺氧好氧(AO)系列工艺、生物膜法及其衍生工艺,物理化学处理主要包括膜分离技术、混凝沉淀、电絮凝、高级催化氧化及其衍生工艺。各工艺的机理与特点如下。

表1 移动式一体化生活污水处理设备核心处理工艺

1.1 AO系列工艺

AO工艺是比较常见的生活污水处理工艺,是活性污泥法的一种。缺氧池中进行反硝化反应,将硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气从污水中去除,除此之外还能将大分子降解为小分子物质,提高后续曝气池的处理效果。曝气池中进行硝化反应,降解污水中的有机物。厌氧缺氧好氧(AAO)就是在AO处理工艺缺氧池的前面加入一个厌氧池,厌氧池的主要作用是使回流的聚磷菌厌氧释磷,从而加强反应设施的除磷效果[7]。胡军福等[8]采用二级AO生物接触氧化工艺处理农村生活污水,以柔性生物绳作为生物填料,提高了生物膜的黏附性能,减少了污泥的产生,最后出水的COD、氨氮、总磷均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A排放标准。

1.2 生物膜法

生物膜法的净化机理如下:当污水流经生物膜反应器时,微生物附着在填料上生长,形成生物膜,污水流经生物膜时,微生物与污水中的污染物接触,完成对污水的净化。生物膜法的主流工艺有曝气生物滤池、生物转盘等。曝气生物滤池是20世纪80年代基于生物滤池和生物接触氧化法发展起来的处理工艺[9]。包木平等[10]设计以曝气生物滤池为核心的污水处理厂,高密度沉淀池添加絮凝剂以改善进水水质,经过几个月的调试,使得出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。生物转盘与其他生物膜法工艺的区别在于,盘片和水流都是运动的,转盘每转一圈便完成一次AAO过程,脱氮除磷效果好[11]。韦真周等[12]采用生物转盘法处理小城镇生活污水,每天处理水量为1 500 m3,经格栅、旋流沉砂池、生物转盘之后,出水COD、氨氮、总磷、总氮均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B标准。

1.3 膜分离技术

膜分离技术属于物理化学处理工艺,其分离原理是通过在膜的两侧产生压力差,使得污水中的成分选择性通过。当污水流经分离膜,一种或多种物质被选择性透过,其余物质被截留,达到分离纯化的目的[13]。当前在污水处理领域应用较为普遍的膜分离技术有微滤、纳滤、超滤、反渗透、电渗析[14]。王东鹤等[15]利用电解耦合膜分离技术处理海上生活污水,处理水量可达64 m3/d,出水水质均符合IMO.MEPC.227 (64)决议要求。该方法选择微滤膜分离技术,其中膜分离器采用聚偏氟乙烯中空纤维膜组件。

1.4 电絮凝

采用物理、化学方法对污水中有机物进行处理,主要包括过滤、混凝、电化学处理等。其中,混凝和过滤处理不但可以针对有机物含量较低、悬浮物质含量较高的废水,而且可以充当高COD废水的预处理措施。电絮凝通常以铁或者铝为阳极,在碱性条件下发生聚合反应生成氢氧化物沉淀,在沉淀过程中通过网捕作用进一步提高出水水质[16]。龙奎等[17]采用电絮凝-电解耦合技术处理船舶生活污水,电絮凝作为预处理工艺处理污水,电解作为深度处理方式进一步提高出水水质,在适宜的pH、电解时间等条件下COD的去除率可达93%。

1.5 高级催化氧化

近年来,高级催化氧化技术被认为是一种高效可靠的污水处理技术,其主要用途在于去除某些新污染物,例如杀虫剂、食品添加剂、药物等[18]。高级催化氧化通过产生足够量的羟基自由基来氧化污染物[19],可以用于生活污水的处理,主要包括电芬顿、电催化和光催化等,具体特点如表2所示。

表2 高级催化氧化处理工艺优缺点

(1)电芬顿

电芬顿技术是利用电解产生的Fe2+和H2O2作为芬顿试剂,二者相互作用产生羟基自由基,具体反应如式(1)[20]。

Fe2++ H2O2+ H+= Fe3++ H2O + ·OH

(1)

电芬顿法产生的羟基自由基可以高效去除污水中的COD和氨氮。张峰等[21]利用电芬顿法去除镀镍废水中的COD和磷,这类废水中CODCr和磷质量浓度可达2 000mg/L和1 000mg/L,在pH值= 3、电流密度为10 mA/cm2的条件下反应40 min,使得溶液中的CODCr和磷去除率分别为84.7%和91.5%。

(2)电催化

电催化氧化技术可以处理高CODCr、高氨氮的生活污水,在电解过程中发生氧化还原反应使得污水中有机物降解[22-23]。黄彦锋等[24]用电化学联用膜生物反应器(MBR)工艺处理海上平台的生活污水,在极板间距为2 cm、电流为52 A、电解时间为2 h的条件下处理效果最佳,整套装置的运行成本为67.96元/d,CODCr的最终降解率为87%,出水水质符合IMO.MEPC227(64)决议要求。

(3)光催化

光催化的原理是在紫外或可见光照射下,半导体材料表面电子从价带激发到导带,从而形成活性氧物质,如超氧阴离子自由基、单线态氧和羟基自由基等[25]。任春燕等[26]利用光-电耦合催化作用来降低生活污水中的CODCr,在电流密度为600 A/m2、运行电流为940 A、紫外辐射强度为50 μW/cm2的条件下运行60 d,整个中试规模的水处理量可达24 m3/d,出水CODCr质量浓度稳定低于125mg/L,符合IMO.MEPC.227 (64)决议要求。

1.6 组合技术

将上述单级处理工艺组合成多级处理工艺,可以提高污水处理效果。MBR是将膜分离技术与生物处理单元相结合的新型工艺,独特的MBR平板膜组件被放置于曝气池中,通过好氧曝气和生物处理后的水,再由泵通过滤膜过滤之后抽出,利用膜分离设备截留生化反应池中活性污泥和大分子有机物,省去了二沉池,能大大提高活性污泥浓度[27]。MBR通常与其他工艺联用处理污水,以膜分离组件代替二沉池起到泥水分离的效果。徐建宇等[28]采用AO联用MBR技术处理教职园区的生活污水,与常规序列间歇式活性污泥处理工艺相比提高了脱氮除磷的效果,由于使用MBR代替二沉池,节约了用地,减少了能耗。调试之后的出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B排放标准。左燕君等[29]将混凝、AO和MBR工艺联合起来处理生活污水,先利用混凝工艺将污水中的悬浮大颗粒去除,再用AO工艺进行脱氮除磷,最后用MBR工艺强化出水水质,使其达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A排放标准。也有研究将生物处理技术与生态处理技术耦合,形成生物-生态组合技术。前有微生物进行有机物的降解,后有人工湿地技术进行深度脱氮除磷,结合彼此的技术优势,进一步改善出水水质[30]。

2 移动式一体化生活污水处理设备的分类

基于不同生活污水处理工艺,移动式一体化生活污水处理设备大体可分为4种类型,即分别以物理化学方法、生物方法、组合技术和其他技术(如人工湿地)为核心工艺的处理设备,主要包括混凝过滤、膜分离技术、高级催化氧化、AO系列工艺、生物膜法、人工湿地以及其组合工艺,特点如表3所示。

表3 常规移动式一体化生活污水处理设备特点

2.1 以物理化学方法为核心的处理设备

以物理化学方法为核心的设备通常都是处理灰水,即洗漱、洗菜、洗浴水等污水,而非高CODCr、高氨氮的黑水。对于这一类灰水,经混凝、过滤、杀菌后便可循环使用。罗孔城[31]发明了一种处理灰水的移动式污水过滤车。整个装置主要由搅拌箱、潜水泵、出水管、过滤箱、放水管、鼓风机、铁管、喷气头和出气管等组成,核心处理工艺为过滤。先将灰水存储于污水箱中,然后启动水泵,将污水吸入过滤箱进行过滤,过滤之后排入搅拌箱,同时打开鼓风机进行搅拌,处理后的水可以二次使用。

除此之外,对于船舶生活污水,可以分类收集,靠岸之后排入城市污水收集系统进行处理。尉贺蕾[32]发明了一种移动式居住船生活污水处理装置,该装置将黑水和灰水分开收集,对两种类别的污水进行定期消毒杀菌,以防止病菌滋生。每个收集仓设有警报系统,当容量超过80%便会发出警报。该装置仅凭重力便可收集污水,无需其他设备。

对于黑水的处理,可以选择微滤、超滤等物化工艺。在移动污水处理装置的设计中,微滤、超滤工艺的选择颇多,因为这种工艺占用空间很小,且能达到很好的污水处理效果。Forbis-stokes等[33]设计了一种移动粪水处理装置,用于印度城市化粪池中黑水的处理,及时清空化粪池,以供后续使用。该装置的核心工艺为吸附、微滤、超滤。污水经过网状织物去除大颗粒物质后,进入由砂石和鹅卵石组成的玻璃钢容器进行过滤,再通过活性炭吸附装置进一步去除水中的悬浮物质,同时活性炭也能吸附污水中的有机物和氨氮,进一步改善水质。在此之后,污水再依次经过微滤和纳滤装置,实现污水回用。整个装置稳定运行之后,CODCr、总悬浮固体和总大肠菌群的去除率分别为81%、80%和98.4%,达到了印度污水处理厂的排放标准。

王磊等[34]发明了一种可移动式光催化污水处理装置,这种装置可以有效处理生活污水和工业废水,主要由进水管、光催化填料棒、出水管、污水泵、移动平台、固定架等组成,可以根据污水水量水质的不同,选择不同规格型号的光催化填料棒以提高净化效率。光催化填料棒采用透光性外壳,在白天利用阳光进行光催化处理污水,夜晚可以用内置光源进行光催化。总体来讲,该工艺能耗较低、处理效率较高,对冲击负荷适应能力强。

2.2 以生物方法为核心的处理设备

生物方法处理污水设备价格低廉、效果好,应用十分广泛。同样,在移动污水处理装置核心工艺的选择上,AO、AAO、MBR等生物工艺通常会被优先考虑。该类装置的结构组成通常有格栅、调节池、核心工艺池、消毒池这几个部分。其中,格栅的作用是去除污水中的漂浮物质,调节池的作用是均匀水质水量,大部分有机物和氨氮的去除都是在核心工艺池完成,最后消毒池的作用是消毒杀菌。

李天源[35]研发出一款智能化移动式农村污水处理装置,核心工艺为AO。处理流程:装置吸入污水到达指定液面后进行厌氧反应,之后加入曝气头曝气进行好氧反应。整个过程实现自动化,中枢箱按照事先设定好的数据向各个单元发出指令,装置便可按程序运行。

辛海波等[36]设计出一款以AAO工艺为核心的移动污水处理装置。整个装置由调节池、缺氧池、好氧池、沉淀池、消毒池组成,可以用于小规模生活污水的处理。该移动污水处理装置的好氧池采用多级分段式接触氧化,使得反应负荷逐级递减,提高了系统的抗冲击负荷能力。

王凌杭等[37]研发出一种基于AAO工艺的移动式污水处理车,由压滤箱、厌氧箱、缺氧箱、好氧箱组成。该装置方便快捷,可以对处理不完全的污水进行二次处理。其中,压滤箱可分为压水区和滤水区。压水区由压块和气囊组成,滤水区由活性炭层进行吸附。最后的好氧箱顶端挂有紫外灯进行消毒杀菌。

王昱茗等[38]研发了一种以曝气生物滤池、生物转盘技术为核心的可移动式黑臭水体的处理设备,对排水管网中溢出的生活污水以及周围池塘的黑臭水体进行处理。整个装置由混凝反应池、沉淀池、调节池、曝气生物滤池、生物转盘组成,其中,混凝沉淀池中加入芬顿试剂进行氧化处理。该装置外接太阳能发电系统,适用于小规模黑臭水体的治理,出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A排放标准。

2.3 移动式组合技术处理设备

生活污水的水质水量波动大,随季节变化明显,为了保持出水水质的稳定,通常采用组合技术对污水进行处理。钟旭东等[39]研发出一款移动式农村污水应急处理装置以临时处理生活污水,出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B标准,可用于绿化、灌溉。该装置由调节池、缺氧池、好氧池、MBR组成,装置尺寸为7.28 m×2.13 m× 2.18 m,在缺氧池和好氧池的水力停留时间为8 h。其中清洗箱负责清洗MBR,管道通过加药箱投入次氯酸钠进行清洗。

周家正等[40]研发了一种单元式膜生物分解移动污水处理站,核心处理装置为生物处理池和中空纤维膜过滤装置,该结构设计合理紧凑、可以有效处理污水且不产生活性污泥。生物处理池中设有曝气槽、沉淀槽、消毒脱色槽,生活污水先经过栏栅筐除去漂浮物质,然后进入曝气槽曝气氧化,经过杀菌脱色后进入管式中空纤维过滤器进行过滤处理,提高出水水质。

王小利等[41]研发了一种可移动式集成污水处理设备,通过模块化组成可移动的处理装置。整个装置集混合反应、布水、曝气于一身,可以实现污水处理一体化,适用于处理小规模农村生活污水。通过该装置处理后的水质达到地表水Ⅲ类水质标准,可以直接排放或回用。该移动集成装置主要由水解酸化池、接触氧化池、MBR池、消毒池、污泥池组成。水解酸化池中含有弹性纤维复合填料以增加微生物量,提高处理效果。水解酸化池主要将有机物降解为脂肪酸等小分子物质,也可以在缺氧条件下进行脱氮反应。接触氧化池与MBR膜相连接降低了活性污泥产量,氧化池中附着的微生物发生氧化代谢反应去除污水中的污染物,生化需氧量(BOD)、CODCr等指标在该处理池也得到降低。除此之外,氧化池还会发生硝化反应,硝化液通过回流管路回流到水解酸化池中进行脱氮。消毒池中采用投入二氧化氯的方式进行消毒。

赵博顿[42]研发了一种移动应急式生活污水处理设备,与上述装置不同,该装置将生物方法与物化方法联用,主要由粉碎装置、砂石层、活性炭和光伏发电装置组成。生活污水先经过粉碎装置将较大的物体粉碎成细小颗粒,再通入厌氧室中进行处理。与上述装置不同的是,该装置的厌氧室中含有光合细菌和日光灯管,光合细菌可以在有光无氧的条件下分解污水中的有机物。经过厌氧处理后,进入到过滤室进行处理,经过活性炭吸附进一步提升出水水质,该装置的日光灯管、粉碎电机、搅拌电机均与光伏发电装置相连。

2.4 移动式人工湿地处理设备

在移动污水处理设备的设计中,人工湿地技术很少被采用,这是由于人工湿地占地面积大,处理效果较差。但是人工湿地具有三重降解机制(基质、植物、微生物)、能耗低等特点,使得该技术处理生活污水具有显著优势,尤其是在脱氮除磷方面。

比利时等欧洲国家经常会举办音乐节,音乐节场地通常没有排水系统或者排水系统的容量不足,很难处理音乐节临时产生的生活污水。Lakho等[43]研发了一种以人工湿地技术为核心的生活污水移动处理设备。该移动装置通过人工湿地处理黑水和灰水,再通入饮用水再生系统,进行纯净水的再生,不仅解决了生活污水污染的问题,还进行了水资源的回收利用。移动设施以拖车为载体,两侧装有进水箱,并有水位感应装置,可实现自动进水,进水通过穿孔管网流入湿地。整个装置的工艺由人工湿地、超滤、反渗透组成。污水先经过人工湿地进行脱氮除磷,再通过一个活性炭吸附装置去除大颗粒物质以防后续超滤装置发生堵塞,超滤-反渗透去除剩余的有机污染物,最后经过消毒杀菌,水质便可达到饮用水要求。该装置调整优化后对CODCr、BOD、总悬浮物、总氮、总磷的去除率可达90%、95%、97%、24.7%、76%。

Zehnsdorf等[44]研发了一种以芦苇根部作为主要处理单元的移动式处理装置,用于处理临时城市废水(例如,临时建筑工地的生活污水、旅游露营地的生活污水、发生灾害后临时宿营地的生活污水等)。该装置以芦苇根部组成的反应室为核心处理工艺,利用植物和植物上附着的微生物对污水进行处理。由于反应根部比较密集,为了防止堵塞,处理的废水通常需要预处理。因此,该移动设施通常与其他预处理措施联用,处理负荷可达1 200 L/d。

3 生活污水移动式一体化处理设备的特点

3.1 移动式一体化处理设备的优势

对于偏远地区的分散性污水或是临时施工宿营地的生活污水,没有安装排水系统或者排水系统的承载量不足,容易造成污水泄漏,影响周边环境。大肆向偏远地区铺设管道,也会造成资源浪费。针对上述情况,生活污水移动处理设备具有不可替代的优势。相比于地下式处理设备,移动污水处理装置具有处理效率高、占地面积小、管理方便、污泥产量小等优点,不会造成资源浪费,适用于处理临时废水[45]。移动式一体化装置在处理生活废水时具有以下优势。

(1)节省管网铺设费用

偏远地区通常住户较少、距离城市污水处理厂较远,如果强行铺设城市排水管道,经济效益低下,同时也会增大财政部门的压力。相比较而言,移动污水处理设备的构造价格以及运行费用低廉,在处理少量偏远地区生活污水方面具有独特优势,可以针对当地的水质水量情况,采取不同工艺进行处理,灵活度较高。

(2)节约资源

对于临时施工或避难所营地所排放的生活污水,如果搭建地下式或半地下式的处理装置,待施工结束、灾情过后,临时处理装置就会闲置下来,造成资源浪费。相比于移动处理设施,这种地下式装置会占据较大面积,前期投入资金较多,且会消耗更多的人力物力。使用移动污水处理装置会更节约资源,符合可持续发展的要求。

3.2 移动式一体化处理设备的劣势

移动污水处理装置的特点是方便快捷。因此,装置的处理容量有限,不适宜处理大规模水量的废水。地下式装置结构单元多,处理水量较高、抗冲击负荷能力较强,运行维护费用较低[46]。相比较而言,移动污水处理装置的处理工艺通常与膜工艺有关,需要定期维护冲洗,为了提高处理效果,通常需要加药(混凝剂)处理,因此,运行维护费用相对较高。

3.3 移动式一体化处理设备的应用现状

据住房和城乡建设部发布的《中国城乡建设统计年鉴2021》,汇总近十年来全国建制镇的年生活用水量、污水处理厂处理能力和污水处理装置(一体化处理装置)等信息,如表4所示,其中各项指标呈逐年增加的趋势。值得注意的是,建制镇中污水处理装置的处理能力与污水处理厂相近,说明一体化生活污水处理装置在乡镇中应用普及较为广泛。

表4 近十年全国建制镇生活污水处理情况统计

近年来,尽管城乡区域越发重视生活污水的处理,但截至2021年,具有污水处理厂或生活污水处理装置的建制镇的数量仅占68%左右,究其原因,可能存在以下几个问题限制其发展。

(1)政府财政压力过大

农污建设资金主要来源于国家和当地财政,农村地区的经济水平较低,当地无法购买足够设备或无法进行日常维护导致资源的闲置浪费。当地政府可以采用PPP(public-private-partnership)模式支持鼓励社会资金的投入,既可以帮助当地的企业发展,也能减轻财政的压力。

(2)缺少合理性的技术和统一的排放标准

农村生活污水水质水量波动大,每个地区的排水量都不尽相同,前期应该进行足量的调研,对不同地区的生活污水采用分门别类的处理方式,选择合适的处理技术。除此之外,城乡区域也应该采用统一的排放标准,这样也有利于一体化生活污水处理装置的推广。

(3)缺少专业人员

一体化生活污水处理装置运行维护需要专业人员进行,农村地区的工作人员大多是兼职状态,对于农村生活污水的处理了解程度不深,这就可能导致整个系统的运行出现问题。针对这种情况,应该大力发展一体化处理设备的智慧化运行,采用云端操作的方式,可以及时发现装置运行中的问题,提高整个装置的处理效率。

3.4 移动式一体化处理设备的发展趋势

随着我国污水处理体系的完善,生活污水的处理结构也更加合理。对于偏远地区生活污水的处理,当用户集中居住时(搬迁入楼),可以在当地建造污水厂,但集中居住短期内很难实现,因此,在过渡期间,可以使用移动污水处理装置来处理当前生活污水。目前移动式一体化处理设备主要应用于施工营地生活污水、农村生活污水的处理[47-48]。移动污水处理装置可以在应急救援领域发挥重要作用。对于灾后宿营地,排水管网系统可能被破坏,移动污水处理装置可以临时处理营地的生活污水,为居民的生产生活提供保障。李为星等[49]利用移动式一体化污水处理设施处理被污染的水源,经絮凝沉淀、超滤、消毒后达到饮用水标准,确保灾后健康用水。对于临时建筑营地或郊外大型活动产生的生活污水,移动污水处理装置具有不可替代的优势。随着污水处理工艺的发展,移动污水处理装置的各项性能也会得到很大程度地优化。膜分离技术具有分离效果好、所需空间小的优点,在移动污水处理装置的设计中被广泛应用。但是,随着膜单元反应装置处理时间的推移,膜孔会发生堵塞现象,需要定时清理膜孔,膜组件也容易损伤,使得维护费用较高。随着膜污染清除和膜改性技术研究的不断深入,膜组件的抗污染和抗冲击能力逐渐增强,移动污水处理装置应用前景也会更加广泛。

此外,文章选择了两例以AO系列技术为核心工艺、满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A排放标准的案例,对其经济效益进行分析,其污水处理成本在1.5～2.0元/m3[50-51],而城镇污水处理厂处理费用约为1元/m3[52]。因此,农村生活污水的处理政策应该灵活多变,衡量水质水量与污水处理成本。对于人口密集的区域可以修建污水处理厂统一收集处理,对于流量小的区域则可以采用移动式一体化生活污水处理设备进行“网上预约式”处理。

4 结论与展望

移动式一体化处理装置是我国污水处理体系中的关键一环,它使得我国污水处理系统更加完整,值得探讨和研究。移动式一体化污水处理装置将现有的复杂工艺进行组合简化,使得单元结构组合更加合理,形成一体化的处理流程,提高了污水处理效率。相比于地下式生活污水处理装置,移动污水处理装置在偏远地区、施工期生活污水处理方面更具有优势,不会造成资源浪费。现有的移动式一体化生活污水处理设备大多是以AO为核心工艺,这是因为该技术成本较低、运行管理比较方便,但其水力停留时间较长、需要另设沉淀池、为提高出水水质仍需与其他工艺联用等,在确保可移动性的前提下,装置的处理效率受到限制。

移动式一体化生活污水处理装置的升级换代与高效的生活污水处理技术研发密切相关。随着环境领域的快速发展,生活污水处理技术的种类也逐渐增加,多种高性能工艺逐渐应用在生活污水处理领域,这为移动污水处理装置的发展提供了更多可能性,其中高级催化氧化和膜分离工艺值得关注。高级催化氧化技术凭借反应产生的羟基自由基来高效去除污水中的CODCr、氨氮,以此工艺为核心的装置占地面积小,与其他除磷工艺组合后出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A排放标准。但该工艺前期投入资金较多,未来研究可以降低成本为出发点,如研发低成本电催化阳极涂层、优化电芬顿、光催化反应条件。膜分离是一种简单高效的污水处理技术,通过多种膜分离工艺的联用,出水水质可达饮用水标准。但由于膜制作成本较高且易污染,限制其在移动式一体化生活污水处理装置上的应用,未来研究可以减少膜污染为立足点,如自洁膜材料的研究,达到“一机一膜”以降低运行维护成本。由于生物方法的高性价比(低价高效),未来的移动式一体化污水处理装置的处理方式仍然会是以生物方法为核心工艺、物理化学方法为深度处理工艺的联合处理模式。除了技术上的突破,农村生活污水处理模式、运行机制也应该进行优化,根据不同地区的水质水量采用不同处理方式,加强地方政府和企业的合作,带动经济发展,减轻当地财政压力。