分散式污水处理技术应用分析

徐锋，石张，张钊彬

（深圳市瑞清环保科技有限公司，广东深圳 518073）

1 引言

近年来，国家相继出台了《农村人居环境整治提升五年行动方案（2021—2025 年）》 《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》《农业农村污染治理攻坚战行动方案（2021—2025 年）》（环土壤〔2022〕8 号）等相关要求，农村生活污水治理成为农村人居环境综合整治工作的一项重要内容， 关系到农村人居和生态环境的持续改善，事关农民群众健康，以及美丽中国建设。 因此，迫切需要加大农村污水治理技术的研发力度，以提高污水治理效率，尽可能实现农村污水的全收集、全处理目标。

2 农村生活污水排放问题

根据相关数据统计，我国2020 年的村镇污水排放总量达337.1 亿t，但污水处理率却仅约为31%，其余近69%均直接就近排放至周围受纳水体。 农村污水治理仍存在点多面广、随机性强、处理模式单一、资金缺乏、效益低等问题。 随着人们生活水平的提高， 农村生活污水的水质发生了很大的改变， 富含氮、磷等营养物质，还存在着许多细菌、虫卵、病毒，各污染物浓度明显提高。 污水直接排入周围河道受纳水体，会导致河道水体发臭变黑、蚊蝇滋生等问题的大量爆发，因此，必须对农村污水采取行之有效的治理措施后，再进行排放。

农村生活污水主要来源为厨房污水、卫生间污水、洗涤污水、养殖污水、公共厕所污水、餐饮经营污水等，排放时间主要以白天排放污水为主，夜间污水排放量较少，且白天一般集中在早中晚三餐时间段，排放不具连续性，且水质波动大。

我国地域辽阔，加之农村地形复杂，经济发展水平较低，各村镇距离远，因此，污水不能通过市政管网统一收集，具有高度分散的特点[1]。

3 分散式污水处理技术应用分析

3.1 一体化A2O污水处理技术

A2O 技术是一种典型的脱氮除磷工艺，主要由厌氧段、缺氧段、好氧段组成。而一体化A2O 污水处理技术则是将3 段生化反应集中于一体化设备内完成，设备在加工厂完成加工，现场直接吊装就位即可，设备占地面积少，施工周期短、灵活性强。 采用该污水处理技术，厌氧、缺氧、好氧三段式生化反应分工明确， 能够根据进水条件和出水要求人为控制3 段运转条件，保证污水处理的质量和效率。

一体化A2O 污水处理技术全工艺流程为： 污水首先经污水管网收集，然后依次进入格栅井、沉砂池、调节池、一体化A2O 污水处理设施，最后经沉淀处理后达标排放。 工艺流程简单。

一体化A2O 污水处理技术较为成熟：

1）具有完整的脱氮除磷环节，总的水力停留时间也少于同类其他工艺；

2）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷；

3）在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，污泥体积指数SVI 一般小于100 mL/g，不会发生污泥膨胀；

4）采用一体化建造方式，有利于总成本控制和运营管理，对周边环境影响较小，不会造成太大干扰。

但是脱氮效果因为受混合液回流比大小的影响， 除磷效果则受回流污泥中夹带溶解氧和硝酸态氧的影响， 因而脱氨除磷效率不是很高，且污泥中磷含量高，一般为2.5%以上[2]。

3.2 一体化MBR污水处理技术

MBR 技术全称为膜生物反应器， 有效结合了膜分离技术和活性污泥法，在20 世纪末得以发展应用。 一体化MBR 污水处理技术同样采用了一体化设计方法， 在节约用地、 安装施工、运维管理等方面具有较强的优势。 采用该技术不需要沉淀池进行固液分离，使用微滤膜分离技术，替代传统活性淤泥法中的沉淀单元和过滤单元，活性污泥不会随出水流失，污水经过管网收集后，依次通过格栅井、集水井、调节池，到达一体化MBR 污水处理设备进行处理后，即可达标排放。

一体化MBR 污水处理技术具有较高的污染物去除效率，可抗污泥膨胀，出水效果好；而且处理工艺流程较短，便于灵活操控；减少了沉淀池和过滤池，占地面积更小；且能通过保持较低污泥负荷的方式降低污水中的污泥量。 但在一体化MBR 设备中，膜组件成本较高，系统运行能耗和费用高，需要运营维护管理人员具有较强的专业性[3]，且单一的MBR 处理工艺对氮磷的去除率较低， 通常是将其与其他工艺相结合，比如，淹没式MBR、序批式MBR、间歇式活性污泥法MBR 等[4]。

3.3 COF 污水处理技术

COF 无动力分散式污水处理设备， 是基于广大农村地区项目特点以及对无动力设备的需求开发的一种新型污水处理设备。 其核心采用多级AO+高效填料，使微生物附着生长，极大地提高了设备的处理效率及运行稳定性。 同时，根据实际建设和运维需求，以及节能减排的政策要求，研发出了SSU 太阳能供电系统，该系统具有供电稳定、使用寿命长的特性，彻底解决了接电难、设备边界不清的问题[5]，实现了有效运行的无动力和无人值守目标。 污水自管道进入一体化设备，设备中设有预沉淀段，将污水中的垃圾、浮渣等进行截留，后流至多级AO 段，AO 段内均采用独特的高生物载量的固定生物填料，使微生物大量附着生长，抗冲击负荷强，通过复合微生物高效生化处理，去除水中的污染物，然后流经混合设备和沉淀设备，进一步去除污水中的总磷和SS 后达标排放。 由于采用集成设备形式，此类工艺的建设成本会比常规工艺高一些。

3.4 CAF 应急污水处理技术

CAF 污水处理技术 是在传统的BAF 工艺的基础上，通过新型填料设计，扩大填料比表面积及传氧率，从而极快地实现去除COD、氨氮等黑臭水体的影响因子，结合高密度沉淀或者磁混凝沉淀等单元使用，可进一步去除TP、SS 等其他污染指标， 适用于占地面积有限， 建设周期短的污水处理需求项目，在黑臭河道处理、应急污水处理等方面体现出了较强的适用性。

CAF 技术是在曝气生物滤池的基础上，通过水力优化、微生物强化等技术创新，实现了对COD、氨氮等污染物的同步、深度去除。 CAF 保留了BAF 效率高、占地省的优点，解决了易堵塞、曝气不均、运行管理复杂等缺点，无须设置反冲洗水池，反冲洗周期延长10 倍以上[6]。CAF 技术填料填充比高，前段需要单独配套预处理工艺联合使用。

3.5 人工湿地技术

人工湿地技术是依照自然湿地模拟建造人工生态系统，采用填料—水生生物—微生物的三重协同作用，以基质吸附、过滤、衬垫、植物吸收、离子交换与微生物降解为基础，污水经过过滤、吸附、沉淀等一系列系统的处理后，达标排放。 水生生物是利用光合作用将溶解氧从根茎传输至杆部， 构成好氧环境，而距离根部较远的位置则形成厌氧环境，因此，人工湿地能够依次产生好氧和厌氧环境， 为处理污水提供了良好的生物反应条件。

采用人工湿地污水处理技术，初期投资少，运行费用低，且对运营管理要求较低，比较适用于中小型村庄污水处理。 通过多样性的植物选择，不仅能够获得良好的景观效果，还可以达到调节气候、缓解热岛效应的目的。 但是，人工湿地技术对湿地面积要求较高，对于用地紧张的村庄，存在较大的土地协调难度，而且在气候、温差较大的区域，植物的吸收能力存在明显变化，难以保证稳定的污水处理效果[7]。

3.6 高负荷生物滤池技术

高负荷生物滤池技术是生物滤池技术中的一种， 主要通过菌种在滤料上截留挂膜、繁殖，形成成熟的生物膜，然后利用生物膜进行污水处理。 与普通生物滤池相比，高负荷生物滤池技术具有更强的水力负荷和BOD5 负荷承受能力，因此，污水处理效果更好。

该技术有效结合了悬浮物滤床截留和生物接触氧化功能，在滤池中分布着较高浓度的微生物，可以高效去除水中的悬浮物、COD 等物质。

高负荷生物滤池技术对进水的SS 要求较高，所以需增设预处理设备；对曝气要求高，曝气量不足，将会影响污水处理工艺的稳定性，曝气量过高，又会导致后续反硝化碳源不足，额外增加运行费用[8]。

4 结语

综上所述， 农村生活污水治理是全面提升农村生活环境质量的重要途径， 是农村生态文明建设及乡村振兴战略的重要组成部分，因此，必须对其进行处理，达标后方可排放。 农村环境错综复杂，南北方差异大，不同经济发展水平地区的水质情况也不尽相同。 各种农村污水处理工艺各有其工艺特点及优缺点，农村生活污水治理需针对地区环境条件、经济水平、污水的排放规律及水质特点，选择合适的处理工艺、处理方式和建设方式，在出水水质稳定达标、长期可靠运行的基础上，应综合考虑农村的实际经济情况， 所选工艺需具有低建设成本、低运行费用、低运行管理及低技术要求，以保证污水处理站长期稳定、可靠、有效的运行。