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    关于城镇污水分散处理方案的探讨

    时间：2023-06-30 21:25:02来源：百花范文网本文已影响人

    黄丽萍

    （广西弘晨工程咨询有限公司，广西 南宁 530018）

    随着《水污染防治行动计划》[1]、《“十四五”城市黑臭水体整治环境保护行动方案》[2]等法规的实施，城镇85%的区域已经实现了污水集中收集处理、集中排放，有效遏制了污水的无序杂乱排放及污水在城镇漫流的情况。随着政府加大对城镇污水治理的投资力度、加快完善城镇污水管网、优化改造污水处理厂等行动的实施，污水处理效率得以提高，城镇水体得到了净化，水质得到了很大改善。但是城镇边缘及老旧小区由于管网铺设滞后等问题，生活污水一直未得到有效收集和处置，废水未经处理直接进入地表水体，导致水质污染，水体恶臭等环境问题[3]。

    例如西南部某城市西南边缘总计30.4平方公里的范围内，分布有仓储、工业、居住用地，常年居住人口约3万人，收集的资料显示，该区域的污水系统存在以下问题：（1）污水收集系统不完善，周边污水管网未覆盖、各主干道的污水管道断头、次干管错混接进入雨水管等问题导致片区内部分污水未得到有效收集；
    （2）片区下游的污水主干管高水位运行，甚至满管满井；
    （3）部分区域的污水泵站无法正常运行，导致片区污水向外转输不畅。该区域的生产废水、生活污水直接排入就近的地表水体，导致水体由地表水Ⅲ类变成Ⅳ类，枯水期甚至为劣Ⅴ类。该区域急需设置分散式处理设施，以改善区域水体环境，确保环境的可持续发展。

    污水分散式处理相对于集中式而言，是将污水处理工作前置化，并在流经途中有针对性地分而治之的一种处理方式，污水治理达标后即可就近补给水体或回用[4]。

    3.1 城镇污水排放与处理情况

    据住房和城乡建设部统计，截至到2020年末，我国城市及县城共有污水处理厂4 326座，处理能力达2.3亿立方米/日，年污水排放量为675.1亿立方米，污水年处理量为655.9亿立方米，分别较“十三五”末新增783座、增长35%、20.7%和29.2%，城市污水处理率亦从“十三五”末的91.9%增加到2020年的97.5%，我国城镇污水处理迎来快速发展阶段。

    3.2 城镇分散污水存在的问题

    目前，城镇边缘及老旧小区由于管网铺设滞后等问题，生活污水一直未得到有效收集和处置，废水直接排放导致城镇边缘的水体环境遭受严重污染，甚至出现水体黑臭等情况。城镇生活污水、雨水配套收集与处理设施建设相对滞后，未经处理的城镇污水直接排放，增加了入河污染负荷；
    分散式、生态化污水处理设施尚未规划建设；
    河道截污、补水工程设施建设严重滞后，河道基本生态需水和水质维护保障能力不足，水体环境恶劣[5]。

    3.3 典型城镇边缘排放状况案例

    西南某城市西北边缘，属于城市上游的老旧小区，在整改前，无完善的污水管网布置，分布在河道两侧的居民、企业、学校等均利用现有的地理优势（临河），将生产废水、生活污水就近排入城市上游主要水体的支流中，而该河流截污、补水工程设施建设严重滞后，无大的补水水源，补水主要来源为周边居民的生产生活用水、地表径流及雨水。由于长年累月的污染，水体几乎丧失了自然的生态链，其自净功能基本消失，最终形成了黑臭水体。

    针对上述情况，除了尽快完善区域内的污水管网、实现雨污分流、加快集中污水处理厂建设外，采用分散式污水处理方案也是实现精准防污治污、改善区域水体环境、提高水体自净能力的主要途径。

    4.1 A/O法

    A/O法即缺氧-好氧法（Anoxic-Oxic），其主要特点是将反硝化反应器放置在曝气好氧池之前，故又称为前置反硝化生物脱氮系统。污水首先进入缺氧反硝化反应池，进行厌氧反应后进入好氧曝气池，曝气池出水一部分进入二沉池进行沉淀，一部分回流到反硝化反应池，而反硝化反应池内的脱氮菌以原污水中的有机物作为碳源，以回流液中硝酸盐的氧作为受电体，进行呼吸和生命活动，将硝态氮还原为气态氮（N2），二沉池的污泥回流到反硝化反应池。A/O法工艺流程如图1所示：

    图1 A/O法工艺流程图

    A/O法采用了前置反硝化工艺，可充分利用进水中的有机物促进反硝化的进行，而且可回收一部分硝化所需的碱度（硝化1克NH3-N需7.14克CaCO3碱度，反硝化1克NH3-N需3.57克CaCO3碱度）和一部分硝化所需要的氧量（氧化1克NH3-N需氧4.57克，反硝化1克NO3-N产氧2.86克），因此该法被视为一种节能型的工艺并广泛应用于脱氮系统中，现在流行的各种生物脱氮工艺均是以该理论为基础。

    A/O法以去除有机物和脱氮为主，相对于普通活性污泥法，具有运行稳定、处理负荷大、去除有机物和脱氮效率高、污泥量少以及不发生污泥膨胀等优点。另外，该工艺还具有在污染物有机负荷低的情况下启动运行良好的特点，并且由于流程较简单、装置少、设备安装简便、维护检修容易，因此建设费用和运行费用均较低。

    4.2 生物滤池

    膜过滤装置（BAF）是20世纪80年代建立起来的一种新型微粘附深度处理设备。曝气滤池可以看作接触氧化的特殊方式，反应釜内充填有火山岩石、陶粒砂、砂等高线比表面的颗粒物填料，为膜生长发育的媒介。按污水流入方式可以分为上流式和下流式过滤器。污水由下而上或由上而下流过填料，向过滤材料层下边吹曝气，使气体与污水反方向或同方向触碰[6]。超滤装置是有着活性污泥特点的膜处理建筑物。除依赖填料中的膜外，滤池内还有一定浓度的漂浮淤泥，对污水有一定的溶解功效。因为填料自身能够截流SS，膜过滤器能同时处理污水，以实现固液分离。填料粒度较均匀，滤速较低，固液分离设备实际效果好于离子交换法，与一般生物滤池的过滤系统实际效果相仿。依据水体出水量规定，加工工艺可以分为渗碳曝气滤池（DC）、硝化反应曝气滤池（n）、脱氮滤池（DN）三种类型。过滤器选用水气协同反冲洗，依次为气洗、水气协同冲洗、水清洗。气洗时长一般为3～5 min，气水合物清理时长一般为4～6 min，单水浸洗时长一般为8～10 min。气体清洗抗压强度一般为12～16 L/m3s，水清洗抗压强度一般为4～6 L/m3s。过滤器反冲洗排水管道首先应进到缓冲池，缓冲池的有效容积不可低于单极过滤器总反冲洗水流量的1.5倍。

    4.3 陶瓷膜处理工艺

    污水经过水解酸化预处理后进入缺氧系统，在缺氧状态下利用兼氧微生物的降解能力将污水中较难分解的有机高分子污染物分解成较易分解的有机低分子污染物，再进入好氧陶瓷膜反应段（该工段增加除磷装置），在不同微生物的作用下，实现同步脱氮除磷。最后通过陶瓷膜进行泥水分离，活性污泥在优质兼性厌氧菌群的作用下，将大分子有机污染物逐步降解为小分子有机物，最终氧化分解为二氧化碳和水。从而实现了污水污泥同步处理、减少有机污泥排放的目标。

    这是一种由纳米陶瓷膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，取代了传统工艺中的二沉池，它可以高效进行固液分离，得到可直接使用的稳定中水。该技术可在生物池内维持高浓度的微生物量，工艺剩余污泥少，去除氨氮极为有效，出水悬浮物和浊度接近于零。由于出水中细菌和病毒被大幅度去除，出水无需经过深度处理即可达到回用水标准，且能耗低，占地面积小。

    4.4 厌氧人工湿地处理技术及土地渗滤技术

    人工湿地处理污水的特点是前期建设成本低，且后期运行成本低廉或几乎无费用，不需要专门管理，适用于城镇分散式污水处理，并且具备一定的景观价值。该技术主要依靠湿地水生植物的吸附、降解功能去除污水中的污染物。

    根据污水的流经方式不同，人工湿地可分为表面流人工湿地和潜流式人工湿地。

    在人工湿地系统中，污水在床体内部流动，均匀流过植物根区基质层，基质层一般由土壤和各种填料构成，表层土壤种植耐水植物，这些植物具有发达的根系，能深入到表层以下0.6～0.7 m的基质层中，与基质层一起构成透水系统。同时，这些植物根系具有泌氧作用，在根区附近形成好氧、缺氧微环境，适宜不同类型微生物的生长活动。在潜流湿地系统中，污水在湿地床体内部流动，可以充分利用基质层表面生长的生物膜、丰富的植物根系及基质截留等作用，有效延长水力停留时间，提升湿地系统的处理效果和处理能力，同时由于水流在土壤层以下流动，故具有保温性较好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好等优点，是目前研究和应用较多的一种湿地系统。

    5.1 案例1情况

    西南某城镇边缘区居民多分布在丘陵区，污染源分散，产生的生活污水量约为500立方米/日，因此管理单位根据区域的环境特点和污水性质，污水收集设施因地制宜地采取半人工半生态的处理方式，以确保污水处理效果，减少城镇分散式居民生活污水排放对地表水水质的影响。该区域的分散式污水处理工艺主要采用地埋式接触氧化技术十人工湿地处理工艺，见图2。

    图2 案例1城镇污水分散式处理工艺流程图

    某污水处理厂处理设计规模为500立方米/日，采用厌氧十人工湿地处理系统工艺，根据其项目竣工环境调查报告，其进、出水水质数据见表1。

    根据实际工程实例的监测数据可知，分散式污水处理方案污水处理可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）[7]中表1的一级A标准及表2标准限值要求。

    表1 案例1分散式污水净化设施竣工验收监测数据

    5.2 案例2情况

    西南某城镇边缘（属于上游）居民多分布在丘陵区，污染源分散，产生的生活污水量约为300立方米/日，因此管理单位根据区域的环境特点和污水性质，污水收集设施因地制宜地采取A/O+人工湿地处理工艺，见图3。

    图3 案例2城镇污水分散式处理工艺流程图

    根据其项目竣工环境调查报告，其进、出水水质数据见表2。

    表2 案例2分散式污水净化设施竣工验收监测数据

    根据实际工程实例的监测数据可知，分散式污水处理方案污水处理可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）[7]中表1的一级A标准及表2标准限值要求。

    综上所述，城镇边缘污水采用分散处理方式，是对现有的城镇污水集中处理方案的补充。通过分散式处理方案，可有效减少水污染物的排放，有利于水体环境的改善，能够提升水质，为环境的可持续发展提供保障。当然，工程实践还需要根据社会发展、城镇规划、科技水平发展等基本情况，根据工程案例运行数据，深度优化污水分散处理技术，准确评价项目综合效益，才能更好地处理城镇边缘分散污水，确保工程实施的可行性。

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