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国内外分散式污水处理技术对比

我国大多数人口居住在小城镇和农村,村镇污水对水环境的污染问题日益受到关注。除了西部地区污水处理率相对较低,我国村庄污水处理率普遍都已经有所提高。但我国地域广阔,各地区村镇环境状况、生活习惯和经济条件等差异很大。怎样因地制宜地做好分散污水处理,发达国家的经验值得我们借鉴。

我国主要的分散型污水处理技术
我国农村污水处理主要有以下几种技术(见图1):生物膜技术、活性污泥处理技术、生态处理技术、土地处理技术、生物与生态组合处理技术,以上技术在一定地区都有某种程度的应用,并都有运行管理的成功案例。从污水处理规模来看,一般都在500吨以下的水处理量(见图2)。

污水处理

图1我国农村污水处理的主要技术

污水处理

图2国内农村污水处理规模

1.农村污水处理技术优缺点
在农村污水处理实践中,各工艺技术表现出如下优缺点:
活性污泥法:灵活、自动控制,但单户成本较高、需专人运行维护。
人工湿地技术:建设费用低,但去除率也较低,运行管理不便。
土地处理:建设及运行维护简单、低成本,但可能污染地下水,需长期运行维护管理。
生物转盘+植物床:适宜南方地区,不足之处运行维护难度较高。
小型污水处理站净化槽:接近于城镇生活污水的处理模式,优点是出水水质好,缺点是不能满足于农村污水农用的需要。
尽管一些地方在推广“无动力”农村污水处理技术,“有动力”污水处理技术依然占据了较大比例,目前许多农村地区土地分到户,公共用地很少,而经济发达地区土地利用率很高,可用于污水处理的土地资源少。因此,“有动力”污水处理技术在土地少、经济发达、处理水质要求高的地区具有很好的应用前景。节能降耗的污水处理技术成为村镇分散型生活污水处理技术的发展趋势。

2.农村污水处理技术组合模式
我国农村污水处理技术组合主要有以下三种模式:
第一种模式是MBR或接触氧化或活性污泥。污水首先进入化粪池,再进入生物处理单元,最终排入周边水体和回用。农村污水回用是较普遍的。
第二种模式是厌氧+人工湿地或厌氧+塘或厌氧+土地,即在化粪池之后采用了一个厌氧单元,经过生态处理,再排入环境或进入农用。
第三种模式是活性污泥+人工湿地、活性污泥+塘、接触氧化+人工湿地,或接触氧化+土地处理,即在化粪池之后,采用好氧和曝气装置,再加入生态处理单元强化脱氮除磷。
在实际应用中,第一种模式所占比例最大,达61%(见图3)。

污水处理

图3三种模式所占比例

以上三种模式中,MBR处理效果比较好,适合水质要求比较高的一些地区,而运行成本相对来说要高一点。人工湿地和厌氧技术运行成本和建设成本都很低,但若综合考虑,还需加上曝气工艺,以达到更理想的出水效果(见表1)。

表1不同污水处理模式技术经济分析

污水处理

国外应用的分散型污水处理技术

1.美国
美国分散型污水处理从管理体系和技术要求方面来说,是在一个比较完善的框架下运行的。目前美国分散型污水处理系统,主要有以下几种技术:
化粪池 化粪池和土地处理是国外常用技术,据德国调查的数据显示,大约有32%的污水适用于土地处理,其中有10-20%的失败案例。失败的原因可能是系统对地下水存在污染,如:使用时间过长;超过水力负荷;设计、安装问题;运行管理问题等。
砂滤。砂滤在美国是一种非常常用的污水处理技术,可以达到比较好的去除效果。
好氧处理。在美国很多地方都应用到好氧处理,处理规模一般在1.5-5.7t/d,使用生物转盘或活性污泥法等等。近年来,美国也非常强调氮磷的有效利用,美国大部分的氮是在废水当中,通过前期分离,对于降低后续处理费用是非常重要的。
此外还有消毒、营养物去除、源分离及N、P去除与循环利用。

2.日本
日本的分散型污水处理技术中相对来说净化槽处理体系比较被大家所熟知,日本生活污水的来源,跟我国污水比例上有些差别,主要按照洗衣废水、厨房和厕所来划分和收集。
日本的净化槽安装于不适合管网收集以及人口密度比较低的地区。净化槽根据不同人口、不同参数进行设计,尽管现在的净化槽一代代在更新,但主要以槽为主,经过AO反应器、厌氧、脱氧、好氧、沉淀到消毒等工艺,应该说是净化槽一种常规运行状态。净化槽在日本得到比较成功的应用,不仅是一个技术上的问题,而是在完整的法律框架下一个比较完善的管理体系,形成一个比较成功的案例。目前来看,我国有净化槽的应用案例,在东南亚一带应该说也非常有市场。像东南亚、印度尼西亚、菲律宾等国家,也受到日本分散型污水处理政策的影响,马来西亚和印度尼西亚都制定了自己国内的净化槽技术规范和导则,但实际上这些规范和导则可能并不适合他们目前的经济发展状态。

3.欧盟
实际上,欧盟有一些经济技术比较发达的国家,也有一些经济技术比较落后的地区,从经济发展状况来说,跟中国国情比较相像。欧盟在实现经济突破之后,在污水处理方面也在努力提升,并于2005年通过欧盟的小型分散污水处理标准EN12566-3,该标准应该说是一种因地制宜的方式,根据不同地区的经济发展水平、地理条件等等,来选择不同的处理技术,主要包括化粪池和土地处理。在其他一系列的标准当中,还包括一体化设施、小型污水处理站及预处理系统。

4.印度
简单介绍了几个发达国家的案例之后,下面介绍东南亚一带,与我国经济相对欠发达地区较为接近的发展中国家的情况。印度生活污水主要来源于厨房废水,在污水处理中,目前来说东南亚一带应用最广泛的还是化粪池技术,但是普遍问题与我国相似,就是各种水质污染非常明显。目前在印度政府的支持下,正在开展有效推广净化槽的行动和方案,也制定了有关化粪池和接触氧化技术的处理规范。

5.印度尼西亚
印度尼西亚位于热带地区,尽管农村的经济发展情况比较落后,当地居民的主要废水进入河道,所以包括马来西亚、泰国、越南这些国家农村的卫生状况,是不容乐观的。印度尼西亚化粪池的应用比例占到了50%,他们也制定相关政策,推进净化槽在印度尼西亚使用的规范及标准。

国外的先进经验
简要地梳理一下,发达国家确实有很多先进经验值得我国借鉴:发达国家的标准化体系非常完善和规范,并且有高效的运行管理体系,包括专业培训和公民教育等配合推进,发达国家污水处理的原则是非常清晰的。
具体包括:
(1)明确污水处理的责任,同时国家通过资金和政策扶持开展分散污水处理;制定合适的标准,规范和引导分散污水处理
(2)建立公平、规范和高效的行政管理和行业管理体系,保障分散污水处理的有效开展和长效运行;
(3)提高分散污水设施建设和运行的规模化、社会化和专业化水平,确保效果、降低成本、便于监管;
(4)专业化培训、考试、认证,提高从业人员专业技能;
(5)宣传、教育和公民参与计划等。
在实际应用过程当中,我们应该把成功的经验及失败的教训加以总结,实现我国分散型污水处理技术的可持续发展。