国内外分散式污水处理技术比较

我国大部分人口居住在小城镇和农村地区,农村污水对水环境的污染问题日益受到关注。除西部地区污水处理率较低外,我国农村地区的污水处理率总体呈上升趋势。然而,我国地域辽阔,不同地区城镇乡村的环境条件、生活习惯和经济状况差异很大。如何根据当地实际情况做好分散式污水处理工作,借鉴发达国家的经验具有重要意义。

我国主要的分散式污水处理技术

我国农村污水处理技术主要有以下几种类型(见图1):生物膜技术、活性污泥处理技术、生态处理技术、土地处理技术以及生物生态联合处理技术。这些技术应用程度不一,且均有成功的运行管理案例。从污水处理规模来看,水处理能力一般在500吨以下。

1. 农村污水处理技术的优点和缺点

在农村污水处理实践中,每种工艺技术都表现出以下优点和缺点:

活性污泥法:控制灵活,可自动控制,但每户平均成本较高,且需要专门人员进行操作和维护。

人工湿地技术:建设成本低,但去除率低,运行和管理不便。

土地处理:建设、运营和维护都很简单,成本也很低,但可能会污染地下水,并且需要长期的运营和维护管理。

生物转盘+植物床:适合南方地区,但操作和维护难度较大。

小型污水处理站:接近城市生活污水处理方式。其优点是出水水质良好,缺点是无法满足农村农业污水处理需求。

尽管一些地方正在推广“无动力”农村污水处理技术,但“动力”污水处理技术仍然占据较大比例。目前,许多农村地区土地已分配给居民家庭,公共用地稀少,经济发达地区的土地利用率也很低,可用于污水处理的土地资源有限。因此,“动态”污水处理技术在土地利用率低、经济发达且对水质要求高的地区具有良好的应用前景。节能减排的污水处理技术已成为城乡分散式生活污水处理技术的发展趋势。

2. 农村污水处理技术的组合模式

我国农村污水处理技术组合主要有以下三种模式:

第一种模式是膜生物反应器(MBR)、接触氧化或活性污泥法。污水首先进入化粪池,然后进入生物处理单元,最后排放到周围水体中进行再利用。农村污水再利用较为常见。

第二种模式是厌氧+人工湿地或厌氧+池塘或厌氧+土地,即厌氧单元在化粪池之后使用,经过生态处理后,排放到环境中或进入农业用途。

第三种模式是活性污泥+人工湿地、活性污泥+池塘、接触氧化+人工湿地或接触氧化+土地处理,即在化粪池后使用好氧曝气装置,并增加生态处理单元,加强氮磷去除。

在实际应用中,第一种模式所占比例最大,达到 61%。

在上述三种模式中,MBR处理效果较好,适用于一些对水质要求较高的地区,但运行成本相对较高。人工湿地和厌氧技术的运行成本和建设成本都很低,但综合考虑,需要增加曝气环节才能达到更理想的出水效果。

国外应用分散式污水处理技术

1. 美国

从管理体系和技术要求来看,美国的分散式污水处理系统运行框架较为完善。目前,美国的分散式污水处理系统主要采用以下技术:

化粪池。化粪池和土地处理是国外常用的技术。根据德国的调查数据,约32%的污水适合土地处理,其中10-20%不符合条件。不合格的原因可能是系统污染了地下水,例如:使用时间过长;水力负荷过大;设计和安装问题;运行管理问题等。

砂滤。砂滤是美国非常常用的污水处理技术,可以达到良好的去除效果。

好氧处理。好氧处理在美国很多地方都有应用,处理规模一般为1.5-5.7吨/天,采用生物转盘法或活性污泥法。近年来,美国也高度重视氮磷的有效利用。美国大部分氮都存在于废水中,因此通过早期分离降低后续处理成本至关重要。

此外,还有消毒、营养物去除、源头分离以及氮磷去除和回收等工序。

2. 日本

日本分散式污水处理技术,尤其是化粪池处理系统,较为知名。日本的生活污水来源与我国略有不同,主要按洗衣废水和厨房废水进行分类收集。

在日本,化粪池通常安装在不适宜铺设管网收集系统且人口密度相对较低的地区。化粪池的设计会根据不同的人口密度和具体参数进行调整。尽管目前的化粪池正在不断更新换代,但仍然以水槽为主。经过AO反应器、厌氧、脱氧、好氧、沉淀、消毒等一系列工序后,可以说化粪池已进入正常运行状态。化粪池在日本相对成功的应用,不仅在于其技术水平,更在于其完善的法律框架下相对健全的管理体系,从而形成了相对成功的案例。目前,我国也有化粪池的应用案例,东南亚地区也存在市场需求。东南亚、印尼、菲律宾等国家也受到了日本分散式污水处理政策的影响。马来西亚和印尼都制定了各自的化粪池技术规范和指南,但这些规范和指南在实践中可能并不适用于它们目前的经济发展水平。

3. 欧盟

事实上,欧盟内部既有经济和技术发达的国家,也有经济和技术落后的地区。就经济发展水平而言,它们与中国的国情相似。欧盟在取得经济突破后,也在努力改进污水处理,并于2005年通过了欧盟小型分散式污水处理标准EN12566-3。该标准旨在根据当地情况、地理条件等因素,选择不同的处理技术,主要包括化粪池和土地处理等。此外,该标准还涵盖了综合设施、小型污水处理厂和预处理系统等一系列标准。

4. 印度

在简要介绍几个发达国家的案例之后,我想介绍一下与我国经济欠发达地区较为接近的东南亚发展中国家的情况。印度的生活污水主要来自厨房废水。在污水处理方面,化粪池技术目前是东南亚应用最广泛的技术。但总体问题与我国类似,即各种水污染问题十分突出。在印度政府的支持下,正在开展旨在有效推广化粪池技术的行动和项目,并制定了化粪池处理和接触氧化技术的相关规范。

5. 印度尼西亚

印度尼西亚地处热带地区。尽管农村经济发展相对落后,但当地居民的生活污水主要排入河流。因此,马来西亚、泰国、越南等国的农村卫生状况并不乐观。在印度尼西亚,化粪池的应用率达到50%,并且该国也制定了相关政策来推广化粪池的使用规范和标准。

丰富的海外经验

简而言之,发达国家确实拥有许多我国可以借鉴的先进经验:发达国家的标准化体系非常完善和规范,拥有高效的运行管理体系,包括专业培训和公民教育,而且发达国家的污水处理原则非常明确。

具体包括:(1)明确污水处理责任,同时国家通过资金和政策支持分散式污水处理;制定相应的标准规范和指导分散式污水处理;(2)建立公平、规范、高效的行政管理和行业管理体系,确保分散式污水处理的有效发展和长期运行;(3)提高分散式污水处理设施建设和运营的规模化、社会化和专业化程度,确保效益、降低成本、便于监管;(4)专业化;(5)宣传教育和市民参与项目等。

在实际应用过程中,总结成功经验和失败教训,以实现我国分散式污水处理技术的可持续发展。

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发布时间:2023年4月13日