DQZHAN技術訊：生活污水處理工藝哪家強？常見的幾種處理工藝大比拼

我國對生活污水處理可以追溯到從上世紀末，起步雖然晚，但近年國內在分散性生活污水處理的技術研究及應用示范方面取得了較快的發(fā)展。本文選擇幾種較為常用的生活污水處理工藝技術，就其工藝自身的特點、適用性及其工程經(jīng)濟性等方面進行分析比較。

1生活污水處理工藝及其分析

1.1凈化沼氣池技術

凈化沼氣池是在化糞池的基礎上發(fā)展改進而來，也是*早用于處理分散生活污水的技術。從上世紀90年代開始，四川、浙江、江蘇等地陸續(xù)編制了適合本地區(qū)應用的凈化沼氣池的池形構造標準圖集。凈化沼氣池一般由二級厭氧池和后續(xù)生物濾池組成：二級厭氧池內填充軟性填料;生物濾池有兼性濾池和好氧濾池2種，一般分為多個小隔室，前面隔室填充軟性填料，后面隔室填充礫石、卵石等硬性填料。生活污水經(jīng)沉砂池去除粗大的污染物后在**厭氧池內進行發(fā)酵產(chǎn)生有利用價值的沼氣。后經(jīng)二級厭氧池的厭氧過濾，截留大量污泥，同時有機污染物質在此得到進一步發(fā)酵分解。之后，污水經(jīng)凈化依次填充有軟性和硬性填料的生物濾池，出水COD，NH4+-N，TN，TP指標一般分別能達到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準》要求的二級標準。

凈化沼氣池的進水方式可根據(jù)處理量采用合流式或分流式，因其水力停留時間較長(2~4d)，一般適用于處理200m3/d以下規(guī)模的生活污水。合流式凈化沼氣池宜處理規(guī)模100m3/d以下的生活污水，且因為投資成本低而被大量應用。較大規(guī)模時宜采用分流式凈化沼氣池處理。

據(jù)調查：凈化沼氣池的沼氣產(chǎn)率約為0.02~0.15m3/(m2˙d)，且對COD的去除率為80%~90%，較傳統(tǒng)厭氧消化技術提高5%~10%。但其出水中氮磷含量仍較高，一般難以達到GB18918—2002要求的**B標準。隨著國家和地方污水排放標準對排放要求的不斷提高，其出水達標問題成為難點。為此，凈化沼氣池可與土地滲濾、人工濕地、塘技術等組合聯(lián)用，對氮磷進一步處理后就近排入自然水體，或將其出水用于綠化灌溉。

1.2蚯蚓生態(tài)濾池和高效藻類塘

蚯蚓生態(tài)濾池是從法國和智利發(fā)展起來的一項處理城鎮(zhèn)生活垃圾及污水的技術。蚯蚓一般以懸浮物、生物污泥及部分微生物為食物，而在污染物質降解過程中，蚯蚓產(chǎn)生的蚓糞和小塊有機物質，可為微生物生長創(chuàng)造條件。因此，在蚯蚓生態(tài)濾池內蚯蚓和微生物可形成較好的協(xié)同作用，一方面延長了生物的食物鏈，豐富了微生物的種類，從而強化了對有機污染物質、氮磷的去除作用;另一方面，由于蚯蚓的活動，濾池中濾料有較好的滲透性，可明顯提高蚯蚓生態(tài)濾池的水力負荷。此外，蚯蚓生態(tài)濾池生物污泥穩(wěn)定，其毛細吸水時間約在30~50s之間，污泥脫水性能好，較常規(guī)活性污泥法處理技術，可大大地減小污泥處理的費用。

國內同濟大學、南京大學等單位*先對蚯蚓生態(tài)濾池處理生活污水進行了研究，相繼開發(fā)了多級蚯蚓生態(tài)濾池、塔式蚯蚓生態(tài)濾池等技術，并已應用于處理農(nóng)村生活污水的工程實踐。

由于蚯蚓對環(huán)境濕度要求較高，長期生存在滯水環(huán)境中，可能導致其死亡，從而限制了蚯蚓生態(tài)濾池的水力負荷，其水力負荷一般不高于傳統(tǒng)二級處理工藝。同時，過高的COD負荷(一般不大于200mg/L)，易破壞蚯蚓與微生物間的協(xié)同關系，導致系統(tǒng)處理效果下降。此外，該技術在濾料選擇方面也不夠成熟。高效藻類塘是在傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的基礎上發(fā)展而來的一種人工強化的自然生態(tài)系統(tǒng)。通過陽光、塘內藻類和菌類形成一種良好的協(xié)同作用，進而有效去除污染物質。

較傳統(tǒng)穩(wěn)定塘，高效藻類塘的特點：對氮磷的去除效果好;塘深較淺，一般不超過0.5m，相比HRT在穩(wěn)定塘設計中的重要性，池深是高效藻類塘設計的*重要參數(shù);處理工藝簡單;HRT短，適合處理較大規(guī)模的污水，在分散的農(nóng)村地區(qū)應用前景較大，也可建造成具有景觀作用的觀賞塘。此技術在國外已有應用，國內尚處于應用研究階段。此外，在出水藻類的含量、藻類資源化等方面均需進一步研究。

1.3膜生物反應器工藝

膜生物反應器是集活性污泥法與膜分離技術于一體的污水處理系統(tǒng)。一般根據(jù)膜孔徑的大小可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜;根據(jù)膜組件的不同，可分為中空纖維式、平板式、圓管式等;根據(jù)膜組件與生物反應器的位置可分為一體式和分置式。

分置式是將膜組件與生物反應器分離放置，這種方式利于對膜組件的更換、反沖洗，在難降解工業(yè)廢水、有毒廢水、高濃度廢水等易發(fā)生膜污染的廢水中應用較多。一體式膜生物反應器由于占地面積小、能耗較低而較多的應用于生活污水和微污染水源水的處理。

膜生物反應器可實現(xiàn)水力停留時間與污泥停留時間的完全分離，從而可以提高反應器中的污泥濃度，增加其容積負荷。一般反應器內污泥齡較長，利于硝化菌的生長，故系統(tǒng)的脫氮效果好，其去除率可達90%以上。由于膜的高效分離作用，系統(tǒng)出水水質穩(wěn)定，且可省去傳統(tǒng)二沉池，減少占地面積。但運行過程中不可避免的膜污染問題，使得膜組件需要定期沖洗或更換，從而增加了系統(tǒng)的運行維護費用。

目前此技術已有較多應用，可用于大中小規(guī)模水量的處理。實踐表明其處理出水COD，SS質量濃度可以分別穩(wěn)定在50，10mg/L以下，其它主要污染物指標可以達到中水回用標準，可用于沖廁、綠化灌溉、消防等，取得較好的經(jīng)濟效益。由于此系統(tǒng)不設厭氧池，所以對磷的去除效果不好，可進一步通過化學方法除磷，也可與脫氮除磷工藝聯(lián)用。

1.4人工濕地技術

人工濕地是一種人工強化的自然生態(tài)處理系統(tǒng)，它是在卵石、礫石、沸石等填料，蘆葦、菖蒲、美人蕉等植物及微生物的共同作用下去除污染物質。其類型可分為表面流人工濕地、潛流人工濕地和潮汐流人工濕地，潛流人工濕地又有垂直潛流和水平潛流之分。潛流人工濕地受環(huán)境溫度影響較表面流人工濕地小，不易滋生蟲蛀，衛(wèi)生狀況好，可實現(xiàn)較好的脫氮除磷效果，已廣泛應用于生活污水的處理。

人工濕地對氮的去除主要通過微生物的硝化-反硝化作用實現(xiàn)，而對磷的去除主要通過濕地填料的吸附和沉積礦化作用。一些富含鈣鎂鐵離子的填料，如陶粒，鋼渣等對磷的吸附效果較好。植物根系較長且發(fā)達的植物，如現(xiàn)階段應用較多的蘆葦，由于其根系可形成良好的厭氧-缺氧-好氧環(huán)境，對氮的去除效果較好。

人工濕地對進水懸浮物濃度要求較高，故進水一般經(jīng)過格柵去除粗大顆粒物后先經(jīng)過預處理，再進入人工濕地系統(tǒng)，以進一步去除有機污染物、氮磷等物質。預處理設施有化糞池、生物濾池、接觸氧化池等，其中*常用的是化糞池。由于人工濕地對污染物的去除效果好、投資少、管理方便兼具美化環(huán)境作用，現(xiàn)已在南方農(nóng)村地區(qū)和景區(qū)大量應用。宋小康等采用ABR(厭氧折流板反應器)與復合潛流人工濕地組合工藝處理分散性的農(nóng)村生活污水。結果表明：此系統(tǒng)具有很好的耐沖擊能力，當人工濕地在水力負荷為24.6cm/d條件下穩(wěn)定運行時，其出水COD，SS，NH4+-N，TN，TP等主要污染物指標可達到GB18918—2002要求的**A標準。

同時，人工濕地占地面積大，在冬季的處理效率下降，設計水力負荷小(作二級處理時，水力負荷不大于10cm/d，作三級深度處理時一般為小于20~50cm/d)?，F(xiàn)階段不同地區(qū)較難制定統(tǒng)一的設計規(guī)范，在一些對出水氮磷要求較高的地區(qū)，如何保證出水氮磷能穩(wěn)定達標，如何將污水處理與污水資源化相結合，如何將污水處理與景觀建設融為一體都是今后需要解決的問題。此外，在人工濕地運行維護方面，人工濕地防堵問題還沒有成熟經(jīng)驗，人工濕地的長效運行也還不成熟。在低溫條件下，一些人工強化處理措施的應用也不成熟。

1.5一體化處理裝置

一體化處理裝置是指將厭氧池、生物濾池、接觸氧化池、氧化溝、SBR等技術或單一或組合改造成小型一體化的污水處理系統(tǒng)。已應用的有一體化A/O生物膜反應器、一體化生物濾池、一體化SBR池、一體化氧化溝等。

根據(jù)具體情況，一體化處理裝置可建造為地埋式，基本達到不占地的目標。適用于高速公路服務站、生活小區(qū)、旅游景觀區(qū)生活污水的處理，也可應用于冬季較為寒冷的北方地區(qū)，以減小溫度對系統(tǒng)運行效果的影響。一體化處理系統(tǒng)的投資和運行成本一般均高于自然生態(tài)處理系統(tǒng)，但出水水質較好，可達到GB18918—2002要求的**B標準。

2各個工藝運行情況和工程經(jīng)濟性對比分析

常見的幾種分散性生活污水處理工藝的處理效果、運行特征情況和工程經(jīng)濟估算情況見表1、表2。

由表1、表2中可看出：一體化裝置、MBR工藝可應用于對污水處理要求較高、且經(jīng)濟水平較好的地區(qū)。人工濕地對污染物的處理效果也較好，并具有美化環(huán)境的作用，但其占地面積較大。此外，人工濕地受溫度的影響較大，適合南方廣大農(nóng)村地區(qū)或旅游景區(qū)。在一些生態(tài)景觀區(qū)，選擇高效藻類塘處理技術，可形成良好的生態(tài)鏈。凈化沼氣池凈化污水的過程中，可產(chǎn)生沼氣，應用于一些對污水處理要求不高的地區(qū)。

3結語

目前雖有許多污水處理工藝被用于分散生活污水處理，但常常存在運行不穩(wěn)定、處理出水不達標、處理裝置閑置率高等現(xiàn)象。而開發(fā)應用具有抗沖擊能力強、管理簡單、處理效果好兼具運行費用低、投資費用低特點的工藝必將成為今后的方向。同時，結合當?shù)氐臈l件，如在景區(qū)建造處理裝置時，可選擇處理效果好并且具有美化環(huán)境的自然生態(tài)技術。另外，考慮到分散性生活污水排放的特點，在設計運行參數(shù)時應選取較低值，以提高系統(tǒng)的抗沖擊能力。