摘　要: 　中小城鎮(zhèn)在我國環(huán)境保護(hù)和確保經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中的作用越來越大,由于歷史的原因和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡,造成了中小城鎮(zhèn)水環(huán)境和水污染控制的特殊性。根據(jù)小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)水平不高的特點(diǎn),介紹了在中小城鎮(zhèn)易于推廣的、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能和簡便易行的水污染控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞: 　中小城鎮(zhèn); 　水污染控制; 　水質(zhì)特性

1 　中小城鎮(zhèn)的污水特點(diǎn)

中小城鎮(zhèn)污水主要為生活污水和以農(nóng)產(chǎn)品為原料的工業(yè)廢水(有機(jī)廢水) 的混合污水,水量與大城市相比較小,而且在量與質(zhì)上都不夠均勻和穩(wěn)定。至1999 年5 月,我國中小城鎮(zhèn)已發(fā)展到19 216個(gè),不僅在數(shù)量上有很大增加,而且已有相當(dāng)?shù)囊?guī)模。建制城鎮(zhèn)的城區(qū)人口平均1. 68 萬人,占全鎮(zhèn)總?cè)丝诘?5. 5 %;鎮(zhèn)區(qū)常住人口平均1 萬人,其中非農(nóng)業(yè)人口占48. 8 %�？h級城鎮(zhèn)的基本人口規(guī)模在3～10 萬人,自來水普及率為68 %。小城鎮(zhèn)的人口規(guī)模、自來水的普及率和工農(nóng)業(yè)發(fā)展的結(jié)構(gòu)與水平,決定了小城鎮(zhèn)的污水排放量大都在(1～5) ×104 m3/ d 的規(guī)模范圍內(nèi),其中生活污水量占50 %以上。由于生活污水占的比重較大,造成污水有較大的時(shí)不均勻性,同時(shí)也引起水質(zhì)的波動(dòng)。

中小城鎮(zhèn)與城市的城鄉(xiāng)關(guān)系隨著改革開放變得越來越密切,城鄉(xiāng)的傳統(tǒng)差別開始縮小,地域組織和空間結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)活動(dòng)和非農(nóng)業(yè)活動(dòng)的農(nóng)工混合、非城非鄉(xiāng)的“城鄉(xiāng)銜接地帶”,這就決定了其污水的主要成分是生活污水和一定量的工業(yè)廢水,而工業(yè)廢水是以農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)廢水為主。中小城鎮(zhèn)生活水平也決定了污水的組成成分,如污水中懸浮濃度較高,有機(jī)物濃度較低,尤其是一些小城鎮(zhèn)的排水系統(tǒng)不健全,采用明渠排水的較多,致使大量的雨水流入和地下水滲入,也降低了污水中的有機(jī)物濃度。表1 是一些中小城鎮(zhèn)的污水水質(zhì)情況調(diào)查表。

2 　工藝選擇的考慮

在資金上,由于我國是發(fā)展中國家,財(cái)力有限,用于基礎(chǔ)設(shè)施上的資金在大城市和中小城鎮(zhèn)之間的分配嚴(yán)重不平衡,如近期國家、省、市把投資的重點(diǎn)放在支持城市污水處理廠的建設(shè)上,對縣及以下建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)扶持較少。另一個(gè)中小城鎮(zhèn)有別于大城市的特點(diǎn)是從業(yè)人員的技術(shù)水平和管理水平較低,這在一定程度上對污水處理廠運(yùn)行操作的難易程度提出了要求。

這些因素就決定了在中小城鎮(zhèn)建設(shè)的污水處理廠首先必須經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能和簡便易行。經(jīng)濟(jì)即占地面積少以節(jié)省征地費(fèi),必要的處理設(shè)施少以減少總投資的第一部分費(fèi)用從而減少總投資;高效即出水在去除有機(jī)污染物的同時(shí)還能部分地脫氮除磷,防止水體的富營養(yǎng)化;節(jié)能即盡量采用經(jīng)濟(jì)節(jié)能型設(shè)備和減少處理設(shè)施的數(shù)量,如取消初沉池和污泥回流等,或采用適當(dāng)?shù)奶幚砉に嚋p少甚至無剩余污泥排放,從而減少運(yùn)行費(fèi)用,以克服我國許多城市建得起污水廠運(yùn)行不起的弊端;簡便即對操作運(yùn)行人員的水平要求不高以適應(yīng)中小城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行人員特點(diǎn),同時(shí)減少運(yùn)行人員的數(shù)量,這也在一定程度上減少了運(yùn)行費(fèi)用。

污水處理工藝的選擇是污水處理廠建設(shè)的關(guān)鍵,處理工藝選擇是否得當(dāng),不僅影響處理廠的處理效果,而且還影響整個(gè)處理工程的基建投資多少、處理工藝運(yùn)行的可靠程度、運(yùn)行費(fèi)用高低、管理操作的復(fù)雜程度。因此,必須結(jié)合當(dāng)?shù)匚鬯乃�、水質(zhì)以及溫度、氣候、氣象、地理、經(jīng)濟(jì)等實(shí)際情況選擇適宜的處理工藝,使出水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)中小城鎮(zhèn)水質(zhì)、水量的特點(diǎn),同時(shí)考慮到發(fā)展趨勢,結(jié)合中小城鎮(zhèn)的地理環(huán)境即“城鄉(xiāng)銜接地帶”,附近有可利用農(nóng)田,可進(jìn)行污水灌溉和污泥用作農(nóng)肥等便利條件,在污水處理工藝流程的選擇上可將污水處理與利用相結(jié)合,與保護(hù)和改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和水資源相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)小城鎮(zhèn)區(qū)域性的生態(tài)環(huán)境和水資源的良性循環(huán)。

3 　簡易高效的污水處理技術(shù)

國家九五攻關(guān)項(xiàng)目研制開發(fā)的淹沒式污水處理技術(shù)與設(shè)備經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、簡易、高效,具有適用于中小城鎮(zhèn)的優(yōu)勢。以2 ×104 m3/ d 的污水廠為例,采用的工藝流程見圖1。

該工藝的特點(diǎn):預(yù)處理中的格柵用以去除污水中的大塊污物,曝氣沉砂浮渣池用以去除顆粒直徑> 0. 25mm 的砂粒及其他無機(jī)雜粒以及通過鼓泡上浮去除油脂等浮渣,以保證后續(xù)處理單元的管道和設(shè)備免受沙粒的磨損,改善污泥的流動(dòng)性能,防止管道堵塞,提高污泥有機(jī)組分的含量,以供作有機(jī)肥料或土壤改良劑。去除浮渣也有助于防止其后曝氣池和二沉池的泡沫產(chǎn)生。

在污水處理流程中,取消初沉池,以保證復(fù)合生物反應(yīng)池有足夠量和適當(dāng)比例的C、N、P 源,使活性污泥和生物膜得以正常增長和同化,否則BOD5 濃度太低,將導(dǎo)致活性污泥的負(fù)增長,難以維持生物反應(yīng)池的正常運(yùn)行。此外,取消初沉池有助于改善二沉池的污泥沉淀效果和剩余污泥的脫水性能。淹沒式生物膜反應(yīng)池中設(shè)置淹沒式生物膜缺氧區(qū)和好氧區(qū),在生物膜的外至內(nèi)層中形成好氧、缺氧和厭氧的微環(huán)境,有助于污水在其中進(jìn)行硝化、反硝化和生物除磷等反應(yīng),由此能部分地去除總氮和總磷。由于生物膜的食物鏈和在厭氧、缺氧環(huán)境中的酸化、水解等因素,剩余污泥有良好的穩(wěn)定性和脫水效果,產(chǎn)量也大幅度減少,大約僅為活性污泥法的1/ 5～1/ 3 ,而不必再進(jìn)行污泥厭氧或好氧消化,故取消了污泥消化池。采用新型曝氣機(jī)取代鼓風(fēng)機(jī)房,減少設(shè)備費(fèi)用,這樣使污水和污泥處理流程大為簡化,既節(jié)省了基建費(fèi),也節(jié)省了運(yùn)行和維護(hù)費(fèi),并且可以結(jié)合實(shí)際需要增設(shè)FeSO4 投加系統(tǒng),以進(jìn)一步去除水中的磷。采用國際上90 年代最先進(jìn)的豎流式沉淀池,即采用穿孔管及在出水端接可調(diào)水位的溢流系統(tǒng),克服了溢流堰出水不均勻及受風(fēng)力影響等缺點(diǎn),水力流態(tài)更均勻穩(wěn)定。對處理流量較小的污水處理廠,采用豎流式沉淀池有利于泥水分離,運(yùn)行工況良好。它的優(yōu)點(diǎn)是直徑小,沉淀污泥不必借助吸、刮泥機(jī)便可自動(dòng)沿其底部的截頭圓錐形集泥斗的斜壁(50°) 滑至最底部,并借助水頭靜壓力11. 8～14. 7 kPa 通過排泥管排入集泥井,又經(jīng)污泥濃縮池最后排入污泥干化床中。整套工藝流程簡短(無初沉池、污水回流系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)房及污泥消化池等) ,節(jié)省占地、基建及運(yùn)行費(fèi)用,管理維護(hù)簡便,可以實(shí)現(xiàn)BOD5 去除率在90 %以上,NH3 - N 去除率在90 %以上,磷的去除率在40 %以上(不投加FeSO4) 或90 %以上(投加FeSO4) ,達(dá)到國家二級處理出水的排放標(biāo)準(zhǔn)。

與相同規(guī)模的傳統(tǒng)二級處理系統(tǒng)(活性污泥法)相比,處理1 ×104 m3/ d 污水,其基建費(fèi)僅500～600萬元(是常規(guī)活性污泥法污水處理廠基建投資的40 %～50 %) ,運(yùn)行費(fèi)單價(jià)為0. 1～0. 15 元/ m3 (比常規(guī)活性污泥法節(jié)省40 %～50 %) 。

4 　因地制宜的生態(tài)環(huán)境綜合治理技術(shù)

作為城鄉(xiāng)結(jié)合的“城鄉(xiāng)銜接地帶”,小城鎮(zhèn)的污水回用是實(shí)現(xiàn)小城鎮(zhèn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理的有效措施之一。小城鎮(zhèn)的污水中50 %以上是生活污水,工業(yè)廢水也以農(nóng)產(chǎn)品加工的廢水為主,水中基本上不含重金屬和有毒有害物質(zhì),但氮、磷含量較高,是植物和農(nóng)作物發(fā)育所必須的養(yǎng)分,如能有效地利用與回用,則能產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。小城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境綜合治理推薦工藝流程見圖2。

這套處理與利用結(jié)合的系統(tǒng),首先利用格柵和沉砂池進(jìn)行預(yù)處理,去除大塊的污染物和無機(jī)雜質(zhì)。之后進(jìn)入高效兼性塘,這是一種底部帶有污泥厭氧發(fā)酵孔的新型塘,水中懸浮有機(jī)污染物沉于塘底的發(fā)酵坑中,形成厭氧污泥,當(dāng)原水自下而上流經(jīng)厭氧污泥坑時(shí),形成UASB 式的厭氧處理,厭氧的中間產(chǎn)物進(jìn)入上部的好氧區(qū)進(jìn)行好氧降解。新型兼性塘的BOD5和COD 去除率分別在70 %～80 %和60 %～70 % ,出水進(jìn)入曝氣養(yǎng)魚塘,水中剩余的有機(jī)物和營養(yǎng)物促進(jìn)了浮游生物的生長,放養(yǎng)適量的魚類可有效控制水中的藻類和浮游動(dòng)物。在水生植物塘中,水中懸浮物沉淀而形成的底泥可作為水生植物生長的肥料,出水即可用作農(nóng)業(yè)灌溉用水,也可用作景觀用水。在這系列塘系統(tǒng)中,以太陽能為初始能源,通過在塘內(nèi)形成人工生態(tài)系統(tǒng),在太陽能的推動(dòng)下,通過生態(tài)系中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級傳遞、轉(zhuǎn)化,將進(jìn)入塘中的有機(jī)物和營養(yǎng)物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化,最后不僅去除污染,而且以水產(chǎn)(水生作物) 資源形式進(jìn)行回收,使污水處理與利用結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)了污水的資源化。由于沒有污水、污泥的回流系統(tǒng),使運(yùn)行維護(hù)管理十分簡便,節(jié)省了能源和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,是實(shí)現(xiàn)小城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境綜合治理的有效工藝。該工藝的出水水質(zhì)優(yōu)良: S S ≤20 mg/ L 、BOD5 ≤10 mg/ L 、COD ≤50 mg/ L 、TN ≤10 mg/ L 、NH3 - N ≤2 mg/ L 、T P ≤2 mg/ L 、細(xì)菌≤2 ×103MPN ,再經(jīng)農(nóng)田灌溉后(污水經(jīng)過土壤的過濾、吸附和生物化學(xué)作用) ,又能進(jìn)一步凈化,滲濾水水質(zhì)可達(dá)到: S S ≤5 mg/ L 、BOD5 ≤5 mg/ L 、COD ≤30 mg/L 、TN ≤10 mg/ L 、NH3 - N ≤1 mg/ L 、T P ≤0. 1mg/ L 、細(xì)菌≤2 ×103 MPN。滲入地下的處理水又補(bǔ)充了地下水,有助于緩解中小城鎮(zhèn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期對地下水的過度開采而造成的水資源短缺[4 ] 。

參考文獻(xiàn):

[1 ] 　李愛貞. 建設(shè)生態(tài)示范區(qū)促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[J ] . 城市環(huán)境與城市生態(tài),2000 ,13 (4) :20 - 22.

[2 ] 　王寶貞,李高奇,王琳,等. 淹沒式生物膜法污水處理廠的設(shè)計(jì)及運(yùn)行[J ] . 中國給水排水,2000 ,16 (3) : 16 -19.

[3 ] 　王寶貞,王琳,時(shí)雙喜. 延時(shí)曝氣淹沒式生物膜法同時(shí)去除有機(jī)物和氮的工藝研究[J ] . 哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào),1996 ,29 (5) :5 - 10.

[4 ] 　王寶貞,王琳,楊魯豫,等. 生態(tài)塘—簡易高效的污水處理技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)
 

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