小城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇與建設(shè)發(fā)展
隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高,小城鎮(zhèn)的水環(huán)境也受到了前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計,我國90%以上小城鎮(zhèn)的水體環(huán)境均受到不同程度的污染,78%的城鎮(zhèn)河段不宜作飲用水源,50%的城鎮(zhèn)地下水受到污染,工業(yè)較發(fā)達(dá)的城鎮(zhèn)附近的水域污染則更加突出[1]。我國絕大多數(shù)小城鎮(zhèn)都缺乏必要的污水收集和處理系統(tǒng),污水就近直接排入水體。可以說,小城鎮(zhèn)污水對環(huán)境的污染已成為亟待解決的社會問題。因此,探索適合小城鎮(zhèn)污水處理工藝勢在必行。
1小城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀
小城鎮(zhèn)排放的污水一般由居民日常生活、小型餐飲服務(wù)、小型輕工業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)以及公共衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施排放的污水組成,,其中生活污水占絕大部分,水中基本不含重金屬和有毒有害物質(zhì),但污水中懸浮物濃度、氮和磷的含量較高。特別是一些小城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)不完善、大多采取明渠排水、雨水和地下水入滲現(xiàn)象嚴(yán)重,降低了污水中的有機(jī)物濃度。
2小城鎮(zhèn)污水處理要求及面臨的問題
人口少,用水量標(biāo)準(zhǔn)低,污水處理規(guī)模;污水水量、水質(zhì)變化大;經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平偏低,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平偏低,經(jīng)濟(jì)承受能力弱,可供選擇的使用技術(shù)少;由于處理規(guī)模小而造成工程建設(shè)費(fèi)及運(yùn)行費(fèi)過高;維護(hù)管理技術(shù)人員及運(yùn)行管理經(jīng)驗嚴(yán)重缺乏等。
3小城鎮(zhèn)污水處理工藝的選擇要求
針對我國小城鎮(zhèn)污水產(chǎn)生的特點(diǎn)及小城鎮(zhèn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展特性,污水處理工藝的選擇既不能完全[1]照搬目前大中城市中廣泛采用的傳統(tǒng)城市污水處理工藝,也不能完全采用村莊居民點(diǎn)的污水處理方式,而必須按照經(jīng)濟(jì)、高效、簡便、易行的原則進(jìn)行選擇。
3.1低建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用
小城鎮(zhèn)地區(qū)一般經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá),供水排水設(shè)施建設(shè)與運(yùn)營缺乏可靠的資金來源是阻礙小城鎮(zhèn)水污染的一大難題。由于小城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模小,多為1000~5000m3/d,造成單位污水量工程建設(shè)費(fèi)及運(yùn)行費(fèi)用過高;實踐證明:工藝再簡單,操作管理再方便的污水處理站,也需要動力消耗,需要一定的運(yùn)行管護(hù)經(jīng)費(fèi)和定期大修資金。合理的選擇建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用低的污水處理工藝技術(shù)對付小城鎮(zhèn)污水處理的正常運(yùn)行具有重要的意義。
3.2高污染物的去除效率、出水水質(zhì)穩(wěn)定、可靠
處理工藝具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力,去除效率高;工藝簡便易行,運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)管理方便,利用當(dāng)?shù)匦〕擎?zhèn)現(xiàn)有的技術(shù)與管理力量就能滿足設(shè)施正常運(yùn)行的需要。
4幾種適用于小城鎮(zhèn)污水處理工藝比較
從上述可知,小城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇的核心是工藝簡單。由于小城鎮(zhèn)的污水主要是以生活污水為主,而生活污水的主要特征就是N、P超標(biāo)。因此能有效去除污水中的N、P是小城鎮(zhèn)污水處理工藝的首選,F(xiàn)將小城鎮(zhèn)污水處理常用的幾個工藝方法進(jìn)行簡單概述比較。
4.1序批式活性污泥法
序批式活性污泥法即SBR工藝,是一種古老的污水處理工藝。它由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置等五個交替運(yùn)行的曝氣池組成。污水總提留時間通常為6~8小時。采用周期交替運(yùn)行的工作方式,該工藝具有以下特點(diǎn):
(1)不需設(shè)二沉池,不需要污泥回流設(shè)備,一般情況下也不需要調(diào)節(jié)池,因此要比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)省基建投資,而且平面布置緊湊,節(jié)省用地。目前,SBR自動控制已相當(dāng)成熟、配套,這就使得運(yùn)行管理變得十分方便、靈活。
(2)反應(yīng)過程是不連續(xù)的,是典型的非穩(wěn)態(tài)過程,反應(yīng)器內(nèi)活性污泥處于一種交替的吸附、吸收及生物降解和活化的變化過程中,因此污水處理效果好。
(3)可以很容易地交替實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧的環(huán)境,并可通過改變曝氣量、反應(yīng)時間等來提高除磷脫氮效率。
(4)具有的特殊運(yùn)行環(huán)境抑制了污泥中絲狀菌的生長,減少了污泥膨脹的可能。同時由于SBR工藝的沉淀階段是在靜止的狀態(tài)下進(jìn)行的,因此沉淀效果好。
(5)SBR工藝獨(dú)特的運(yùn)行工況決定了它能很好地適應(yīng)進(jìn)行水量及水質(zhì)波動。
總之SBR法工藝簡單,對水質(zhì)水量的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性,可以同步除P脫N出水水質(zhì)好,污泥量少,污泥沉淀性能好,不存在污泥膨脹的危險。而且SBR工藝不要調(diào)節(jié)池、二沉池及污泥回流等設(shè)備,具有構(gòu)筑物少、占地小、造價低、運(yùn)行費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。其關(guān)鍵設(shè)備潷水器國內(nèi)已有眾多廠家可以生產(chǎn)。管理要求高時可以用PLC自動控制,管理要求低時也可以人工手動控制。
4.2氧化溝活性污泥法
氧化溝又稱為循環(huán)曝氣池,是傳統(tǒng)活性污泥法工藝的一種變形和改性,因其既有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),出水水質(zhì)穩(wěn)定,操作簡單,易于運(yùn)行控制,運(yùn)行費(fèi)用低,綜合處理成本較小等優(yōu)點(diǎn)而被世界各國廣泛采用。氧化溝通常為環(huán)狀溝渠,污水與活性污泥污泥在溝中混合并循環(huán)流動,循環(huán)流動的動力可以是表曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟或射流曝氣器,也可以是水下推進(jìn)器;在兩個曝氣裝置之間溶解氧沿流程逐漸降低,其狀態(tài)可以由曝氣裝置后的好氧狀態(tài)逐步過渡到下一個曝氣裝置之前的缺氧狀態(tài),因此,可以認(rèn)為在氧化溝中,好氧厭氧交替出現(xiàn),達(dá)到同步除磷脫氮的目的。
4.3自然凈化處理
污水自然凈化猶于給水處理中的慢濾池,是最古老而有效的處理工藝。自然凈化系統(tǒng)主要分三大類:土地處理系統(tǒng)、穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)和濕地處理系統(tǒng)。
土地處理系統(tǒng)依靠污水在地表或地下土壤層滲濾過程中去除污染物而得到凈化,適于分散的小流量污水處理。
穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)也具有悠久的歷史。包括好氧壙、兼性壙和厭氧壙。其原理及應(yīng)用在20世紀(jì)40年代的原蘇聯(lián)教科書中已有比較深入的論述。此法的處理負(fù)荷小,而占地面積大,易散發(fā)臭氣,其應(yīng)用受到一定限制。
人工濕地適用于小城鎮(zhèn)的主要優(yōu)勢在于以下幾方面:(1)基建投資省,單位投資一般為600~800元/m3;(2)操作簡單、維持技術(shù)低、能耗低,運(yùn)行成本約為0.20元/m3;(3)出水水質(zhì)良好,抗沖擊力強(qiáng),增加綠地面積,改善和美化生態(tài)環(huán)境;(4)單位處理水量的占地面積約為1.20-2.80m2/m3,比較適用于農(nóng)業(yè)區(qū)、用地不緊張的小城鎮(zhèn)。
通過對上述幾種小城鎮(zhèn)常用的污水處理工藝比較,可以知道:從處理成本上看,由于SBR和氧化溝工藝系列流程簡捷、設(shè)備少、電耗一般也較傳統(tǒng)活性污泥法省。在SBR系列中,CASS、CAST等改良型SBR法被廣泛用于小型污水處理。這些工藝無論基建投資、占地面積、處理成本、運(yùn)行穩(wěn)定性和操作難易度,都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法,也優(yōu)于A/B、A/O、A2/O等工藝,因此,可以認(rèn)為小城鎮(zhèn)污水處理應(yīng)優(yōu)先采用SBR和氧化溝系列工藝。
如果當(dāng)?shù)貤l件許可,還可以采用人工濕地處理工藝,其中包括天然蘆葦濕地,人工蘆葦濕地、人工滲濾濕地、自由水面濕地復(fù)合型人工濕地等。實踐證明,人工濕地處理系統(tǒng)投資低,處理效果好,抗沖擊能力強(qiáng),脫N除P效果較好,管理維護(hù)簡單,基本不用能源消耗,運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)處理的1/5~1/10。不僅可以處理污水,而且可以構(gòu)建良好的生態(tài)環(huán)境,是小城鎮(zhèn)污水處理的優(yōu)選方案之一。
5小城鎮(zhèn)污水處理的融資渠道
目前,我國在中小城鎮(zhèn)生活污水治理方面還達(dá)不到由國家投資進(jìn)行全面建設(shè)的程度。同時這個市場投資大,周期長,利潤低的特點(diǎn)一時還不可能改變。要想作好這方面的環(huán)保工作,制定合理的水價、完善和建立生活污水排放費(fèi)收費(fèi)體系,開征污水處理費(fèi),設(shè)計合理的利潤空間,政企合作,利用價值規(guī)律吸引社會各方面的資金等這幾種籌資方法在中小城鎮(zhèn)生活污水治理方面發(fā)揮作用,筆者認(rèn)為還是可行的。
首先,縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))政府應(yīng)把通過市場化手段籌措資金做為主要融資渠道。應(yīng)在不斷完善軟件建設(shè)的基礎(chǔ)上,積極通過網(wǎng)絡(luò)、媒體、經(jīng)貿(mào)洽談等各種方式做好項目推介工作,努力吸引社會資本、民間資本、外資、金融機(jī)構(gòu)貸款的投入,有條件的地方還應(yīng)做好項目的環(huán)評、規(guī)劃、設(shè)計等前期工作,以增加項目的吸引力、競爭力。第二,政府應(yīng)加大投入,應(yīng)結(jié)合財政體制改革,逐步建立公共財政預(yù)算制度,在地方財政支出預(yù)算科目中設(shè)立環(huán)境保護(hù)科目,明確資金來源和用途,如污水處理費(fèi)、排污費(fèi)等,用于污水處理廠的環(huán)評、規(guī)劃設(shè)計、管網(wǎng)建設(shè)等前期費(fèi)用以及運(yùn)行費(fèi)用、管網(wǎng)維護(hù)費(fèi)用等,或者以財政補(bǔ)貼形式引導(dǎo)其它資金投入這一領(lǐng)域。第三種方式是開征污水處理費(fèi)、制定合理的水價,只有將水價調(diào)整和擴(kuò)大供水結(jié)合起來,樹立“喝水須付費(fèi)、排水也須付費(fèi)”的觀念,實行“污染者付費(fèi)”的環(huán)境政策,制定出一套適時可行的供水及排水價格,將水價調(diào)整到一個合理的水平,在經(jīng)濟(jì)上保證供水和污水處理的正常運(yùn)行,才能真正的作好供水和污水處理工作。
6設(shè)施運(yùn)行管理建議
針對我國小城鎮(zhèn)的現(xiàn)狀特點(diǎn)和發(fā)展趨勢、小城鎮(zhèn)污水特點(diǎn)、污水處理設(shè)施建設(shè)運(yùn)行現(xiàn)狀與面臨問題,借鑒城市污水處理設(shè)施建設(shè)運(yùn)行管理經(jīng)驗,對小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行管理提出如下幾點(diǎn)建議:一是進(jìn)一步重視和加強(qiáng)小城鎮(zhèn)規(guī)劃工作,改變當(dāng)前小城鎮(zhèn)污水處理等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)普遍缺乏科學(xué)、合理規(guī)劃的局面,充分發(fā)揮規(guī)劃在設(shè)施建設(shè)過程中的引導(dǎo)和指導(dǎo)作用。二是因地制宜選擇確定小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的建設(shè)模式、建設(shè)規(guī)模、處理工藝和建設(shè)時序,最大限度地發(fā)揮污水處理設(shè)施建設(shè)的區(qū)域效應(yīng),提高設(shè)施的利用率和規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。三是根據(jù)各地小城鎮(zhèn)實際情況,研究建立多元化的投資機(jī)制,拓寬小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)投融資渠道,包括加大政府財政資金投入和金融機(jī)構(gòu)支持力度;制定出臺相關(guān)支持小城鎮(zhèn)發(fā)展的投融資優(yōu)惠政策,吸引各種民間資本(包括企業(yè)、個人資金)參與其中。積極爭取各類國外貸款和贈款。適當(dāng)實行污水處理收費(fèi)等。通過采取多元化、多樣化的資金籌措方式,滿足小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)運(yùn)行需要。四是加強(qiáng)小城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的經(jīng)營管理,通過適當(dāng)引入市場機(jī)制和改革運(yùn)營方式,逐步提高小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的管理水平和運(yùn)行效率,減輕政府財政負(fù)擔(dān),促進(jìn)污水處理設(shè)施的加快建設(shè)和可持續(xù)運(yùn)行,為縮小城鄉(xiāng)差別、實現(xiàn)小城鎮(zhèn)的持續(xù)健康發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。
7認(rèn)識和結(jié)論
(1)小城鎮(zhèn)污水處理工藝的選擇和確定取決于不同類型的小城鎮(zhèn)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和各種污水治理工藝的可行性分析。對于有條件的小城鎮(zhèn),可分別考慮選用氧化溝、SBR等工藝對污水進(jìn)行二級處理;若當(dāng)?shù)匦〕擎?zhèn)可利用天然廢塘荒地、洼地等,應(yīng)優(yōu)先考慮采用穩(wěn)定塘、濕地處理系統(tǒng)等因地制宜的生態(tài)處理工藝。
(2)受建設(shè)資金、技術(shù)水平和管理水平的制約,我國小城鎮(zhèn)污水處理工程尚處于起步階段,為促進(jìn)小城鎮(zhèn)污水處理工程的建設(shè),保障我國的水環(huán)境和小城鎮(zhèn)的課持續(xù)發(fā)展,應(yīng)加大小城鎮(zhèn)污水處理有關(guān)問題的研究力度,制定出切實可行的小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。
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