小城鎮污水處理的現狀及其工藝比較

趙清民

(江陵銀龍水務有限公司，湖北 荊州 434000)

曹榮華

(荊州區川店鎮農業服務中心,湖北 荊州 434033)

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小城鎮污水處理的現狀及其工藝比較

趙清民

(江陵銀龍水務有限公司，湖北 荊州 434000)

曹榮華

(荊州區川店鎮農業服務中心,湖北 荊州 434033)

隨著我國城鎮化進程的加快，小城鎮的發展十分迅速，但是其污水處理現狀堪憂。分析了小城鎮污水的特點及現狀，并比較了適合小城鎮污水處理傳統工藝的優缺點，如A/O工藝或A2/O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝、BIOLAK工藝、生物接觸氧化工藝、穩定塘工藝等；介紹了結合小城鎮特點發展起來的幾種新工藝的優缺點及適用范圍，如人工濕地處理工藝、蚯蚓生態濾池處理工藝、MST一體化處理工藝、STCC一體化污水處理工藝等，為小城鎮污水處理工藝的選擇提供了方向。

小城鎮；污水；處理；工藝

保護環境是經濟社會可持續發展的要求，是我國經濟轉型發展的重要保障。在我國的2萬多個集鎮中，尚無完善的水處理設施或者工程[1]，小城鎮的高速發展使其基礎設施規劃與建設水平偏低的矛盾顯露出來，缺乏必要的市政管網和污水處理廠。當地居民使用后的生活污水或是工業廢水，未經處理直接排入地表水體中或者滲入地下水體，對當地及下游水體造成極其嚴重的污染。大多數小城鎮河段難以作為飲用水水源，造成污染性缺水，嚴重影響當地人民的用水安全及農業的發展，同時也威脅到小城鎮及周邊大中城市的飲用水安全，尤其是下游流域的用水安全。小城鎮污水處理問題已成為當今社會急需解決的重要問題。由于小城鎮的污水性質不同于大城市的污水，各個小城鎮之間的污水水質差異極大，無法照搬大城市污水處理的模式，只能根據不同水質“量身定制”處理工藝，因此，了解小城鎮的污水特點是十分必要的。

1　小城鎮污水特點及水處理面臨的問題

1.1規模小、變化系數高

鑒于我國目前的經濟社會發展程度，小城鎮居民生活水平較低，人均用水量比較少，加上人口密度較低，造成居民的生活污水規模較小。小城鎮的鎮域面積一般較小，且小城鎮居民生活習慣與大城市居民相差較大(比如夜間用水量較少)，污水的日變化系數較高。同時，由于農業會隨季節變化，導致用水量也會隨季節產生較大的變化。因此，小城鎮的污水量存在規模小、變化系數高的特點，進行污水處理時應根據實際情況選擇工藝。

1.2水質差異大

我國的小城鎮由于地域、氣候及居民的生活習慣差異較大，同時城鎮的類型也各有不同，有的以農業為主，有的以旅游業為主，有的主要產業為水產養殖，有的主要產業是畜牧業，因此，各個小城鎮的水質差異較大。而且隨著我國改革開放的進程，小城鎮為尋求經濟發展，也積極根據現有的資源和條件發展農業或者工業，某些小城鎮引進工業企業為當地居民提供就業機會并創造財富，同時，也引入了大量的工業廢水。由于小城鎮居民的生活污水量規模較小，而工業企業是用水大戶，因此，對本地的污水水質影響較大，導致污水水質會隨工業廢水水質變化。同時，不同的工業廢水中含有的污染物質差異極大，如果小城鎮中建有不同性質工廠的工業園區，污水混合后很難將各種污染物分別去除，所以工業廢水在出廠之前應進行預處理，達標后排放至市政管網。

1.3排水管網不完善

大部分小城鎮在建設時沒有系統的規劃，大多數采用雨污合流系統，或是沒有完整的排水系統，污水通過明渠就近排放至河流或湖泊中。而雨污合流系統會導致雨天大量雨水涌入排水系統或進入污水處理廠，稀釋生活污水，使生活污水的BOD5(5d生化需氧量)濃度降低，不利于生化處理，影響處理效果。因此，在建設污水處理廠的同時，也應該針對原有的排水體系，合理利用并改造，形成更先進的排水系統。而且由于一部分小城鎮地形比較復雜，也增加了排水管網建設的困難，因此應該根據當地地形地質情況綜合考慮，建設相應排水管網。

1.4建設運營資金不足

污水處理工程的建設包括污水處理廠與市政排水系統的建設，這2部分的建設需要投入大量的人力物力。而小城鎮的發展相對比較落后，經濟水平不高，因此很難籌措足夠的資金建設完整的污水處理工程。雖然近年來國家對鄉鎮的污水處理工程投入了資金，加大了建設力度，但后續的運營管理及技術維護也需要一定的資金，否則難以為繼[2]。建設資金不足是小城鎮污水處理工程建設和運營的一個嚴重問題。

2　小城鎮水處理工藝分析

2.1傳統處理工藝

2.1.1A/O工藝或A2/O工藝

A/O工藝是一種厭氧-好氧工藝，或好氧-厭氧工藝，能夠在去除BOD(生化需氧量)的同時具有一定的脫氮除磷效果，主要優點是BOD去除率高，無需加入碳源，污泥產量少，運行成本低。其缺點是由于沒有獨立的污泥回流系統，難降解物質的降解率較低。若要提高脫氮效率，必須加大內循環比，因而加大了運行費用。

A2/O工藝是一種厭氧-缺氧-好氧工藝，在A/O工藝的基礎上開發的，能夠同步脫氮除磷。該工藝具有以下特點：該工藝在厭氧、缺氧、好氧環境下交替運行，有利于抑制絲狀菌的膨脹，改善污泥沉降性能，且污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效；一般不需要額外投加碳源，厭氧缺氧池只進行緩慢攪拌，節省運行費用；該工藝脫氮除磷的效果受到混合液回流比大小的影響，除磷效果受回流污泥含有的溶解氧和硝態氮的影響，脫氮除磷效果相對不高，除磷效果能達到90%，而脫氮效果僅達到70%。

2.1.2SBR工藝

SBR工藝即間歇式活性污泥法系統，是通過間歇曝氣處理污水的技術，其主體是SBR反應池，主要的處理過程是由流入、反應、沉淀、排放、待機(也稱閑置)5個步驟組成，這5個步驟都在SBR反應池內進行。由于SBR工藝特殊的運行方式，使其具有以下優點：SBR反應池集調節池、初沉池、污水處理池、二沉池等構筑物于一體，無污泥回流系統，占地面積小，造價低，而且設備簡單，易于維護管理，可自動化操作；同時，SVI值較低，不易產生污泥膨脹；控制運行方式，可以實現池內好氧、缺氧、厭氧交替，達到脫氮除磷的效果，處理水質效果較好；耐沖擊負荷，適應水量彈性較大的污水，尤其是對間歇性排放的污水處理更具優勢。

2.1.3氧化溝工藝

氧化溝又稱循環曝氣池，是活性污泥法的一種改型。氧化溝一般設計為環形溝渠狀，長度可從幾十米至百米以上，溝渠中設有曝氣裝置，污泥和活性污泥混合液在其中進行不斷的循環流動，在流態上介于完全混合和推流之間。由于這種獨特的水流狀態，可以將整個氧化溝區分為富氧區、缺氧區，污水在曝氣過程中可以進行硝化和反硝化反應，處理效果比較穩定，可以實行脫氮作用。其主要特點：處理效果穩定，出水水質好，工藝流程簡單，水力停留時間長，有機負荷低，對水溫、水質、水量的適應性強，污泥齡長，污泥產率低。

2.1.4BIOLAK工藝

百樂克(BIOLAK)工藝是一種多級活性污泥處理工藝。BIOLAK工藝的核心是生化反應池，池中設置浮在水面的移動式曝氣鏈，反應時微孔曝氣頭沿水流方向前后擺動，在池中交替形成缺氧區和好氧區，從而形成具有脫氮除磷功能的多級活性污泥污水處理系統。由于百樂克生化池內形成交替的缺氧區和好氧區，相當于有多個單級A/O段，因此形成多個硝化區域和反硝化區域，進行多級污水處理單元，能夠有效處理污水。其主要優點：低負荷活性污泥工藝，出水水質好；高效的曝氣系統，結構特殊，不易堵塞，使用壽命長，維護費用少，能耗低；曝氣池、二沉池與除磷池一體建設，占地少，減少基建投資[3]。

2.1.5生物接觸氧化工藝

生物接觸氧化法是一種生物膜水處理方法，其核心是接觸氧化工藝，由填料和曝氣系統構成。在有氧條件下，使填料表面附著生物膜，污水流經填料，與生物膜充分接觸，通過生物膜的新陳代謝作用，使污染物中的有機物得到去除。同時，填料表面的生物膜由于曝氣作用不斷被吹脫，能夠保證生物膜的活性，抑制厭氧膜的繁殖，有利于提高氧的利用率。主要優點是：池內充氧條件好，可以達到較高的容積負荷，對沖擊負荷有較強的適應能力；不需要設污泥回流系統，不存在污泥膨脹問題，污泥量少，顆粒大，易于沉淀；耗能少，操作簡單、運行方便、易于維護管理，對水質水量的變化有較強的適用能力[4]。主要缺點是：如果設計或運行不當，填料容易發生堵塞，同時，布水、曝氣不易均勻，可能在局部部位出現死角。

2.1.6穩定塘工藝

穩定塘(又稱氧化塘或生物塘)工藝是一種利用自然生物凈化能力對污水進行凈化污水生物處理技術。這種技術對污水凈化的過程與自然水體的自凈過程相似，通過污水中微生物代謝作用以及塘內水生植物或動物的綜合作用，使污水得到凈化。穩定塘工藝是一種古老的污水處理技術，可以充分利用本地的地形，因地制宜，采用廢棄河道、沼澤、洼地等地段進行穩定塘建設，減少基建投資。由于其運行時不采取實質性的人工強化措施，使其具有運轉費用低、維護和維修簡單、便于操作等優點。特別在缺水干旱地區，污水也是水資源的一種，穩定塘工藝能夠實現污水資源化利用[5]，不僅能夠凈化污水，減少污染，也能產生經濟效益。

2.2小城鎮污水處理新工藝

小城鎮與中大型城市相比，在污水處理方面具有很大的區別，可以充分利用小城鎮的優勢和特點發展新工藝。如人工濕地工藝，可以適用于具有大面積荒地，用地不緊張的小城鎮；蚯蚓生態濾池適用于資金緊張，以農業種植為主的小城鎮；MST及STCC一體化污水處理工藝適用面比較廣，由于其占地面積小，可自動化控制，對于小城鎮中的分散污染水源的處理具有一定優勢。

2.2.1人工濕地處理工藝

人工濕地處理系統是將污水有控制的引入經人工建造的濕地上，主要利用土壤、植物、微生物的物理、化學、生物聯合作用，對污水、污泥進行處理凈化的一種技術。其作用機理包括土壤的吸附、滯留、過濾，微生物分解、轉化、氧化還原，植物根系阻截、吸附與吸收、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。人工濕地主要由土壤、砂、礫石等透水性介質，植物，無脊椎和脊椎動物，水體及好氧微生物種群組成[6]，是一個綜合的生態系統，它應用生態系統中物種共生、物質循環再生原理，獲得污水處理與資源化的最佳效益，既達到廢水處理的目的，也可利用污水中的營養物質和水用于農業生產[7]。

人工濕地處理系統的主要優點是污水處理效果好，尤其對氮磷去除率較高；初次投資小、后期運行維護費用低、運行簡單，便于管理。主要缺點是受到溫度的影響，冬季溫度偏低，微生物植物動物活動減少，處理效果較差，同時還有占地面積大，單位負荷小等缺點。

2.2.2蚯蚓生態濾池處理工藝

蚯蚓生態濾池由布水器、濾料床和沉淀室構成，在濾料層的表層引入蚯蚓，通過蚯蚓和其他微生物的協同作用處理污水[8]。在國內，同濟大學首先開展了蚯蚓生態濾池的研究，已在成功地進行了中型試驗和生產性規模的應用[9]。生態濾池處理系統引入了蚯蚓這種吞噬能力極強的生物，由于其具有很強的污泥分解能力，所以在污水凈化的同時，也將剩余污泥進行了減量，基本不外排剩余污泥，大幅降低了剩余污泥的處理費用。這種工藝的主要優點是出水水質好，剩余污泥少，減少污泥處置費用，可以實現蚓糞污泥農用，達到資源化利用的目的；工藝流程簡單，運行管理十分簡單方便，能耗低，適用于資金缺乏的小城鎮。主要缺點是由于濾池中引入了蚯蚓，其適應生存的條件有限，因此蚯蚓生態濾池運行時受到溫度限制，不能太高或太低，同時進水有機負荷不能太大，以免有機物腐爛影響蚯蚓生存環境。

2.2.3MST一體化處理工藝

MST(MiniSewageTreatment)即小型污水處理，不需設置二沉池等其他單元，實現了不同的物理、生化處理過程在同一個反應器內完成，是一種新型一體化接觸氧化工藝[10]。這種工藝分為厭氧沉淀區和好氧生物反應區2個部分，在好氧生物反應區裝置設置了2個裝載填料的模塊：懸浮模塊和氣提模塊。污水首先通過厭氧沉淀區，進行厭氧反應，然后進入懸浮模塊內，并通過曝氣作用進行好氧生物反應，最后進入氣體模塊內，通過中心提升管，進行三相(空氣、污水、生物載體)混合，并上升到頂部，再通過下降區回到底部，形成流體循環，完成有機物的降解及氨氮硝化作用，污泥定期用泵排出。這種工藝對COD的去除效果比較穩定，氨氮及磷去除率不高，由于其一體化的設計，具有占地面積小的優點，同時氣提裝置結構簡單，安裝方便，無需污泥回流設備，投資小，施工快，維護簡單，可實現自動化運行，適合小城鎮管網不完善的分散地區，具有一定優勢。

2.3.4STCC一體化污水處理工藝

STCC是一種一體化污水處理技術，其構造與曝氣生物濾池(BAF)相似，其特點是采用升流式，濾料采用粒狀或塊狀材料，浸沒入水中不懸浮，其核心部位是具有自凈功能的“不飽和炭”、“脫氮材料”和“除磷材料”等多種介質的填料組成的復合填料床[11]，主要單元由配水裝置、填料、曝氣裝置、污泥提取裝置組成。該技術的特點表現在能深度凈化污水，不飽和炭的凈化分解能力不會飽和，污泥量少。主要優點是占地面積小、綜合建設費用較低，維護管理方便，運轉管理費用低，可自動化運行，整個系統運行穩定，處理效率高，出水水質優良，可作中水回用，且裝置結構緊湊，便于屏蔽或埋入地下，不影響市容。

3　結語

小城鎮水處理工藝的選擇需要“對癥下藥”，切不可盲目照搬已有的污水處理工藝，應該實際調查污水量、日變化系數、水質情況等數據，結合本地的實際情況綜合考慮。如當地有可利用的天然廢塘、洼地等，可以優先考慮采用穩定塘、人工濕地等生態處理工藝；如小城鎮資金不足，污水源比較分散且無毒性較大的工業廢水，可采用蚯蚓生態濾池這種投資較少，運營費用低的污水處理工藝；如有的小城鎮排水標準較高，可采用SBR或BILOLAK等工藝對污水進行二級處理。小城鎮的污水處理需要結合城鎮自身的實際情況，充分利用已有的優勢，并最大化利用污水資源，在改善當地水資源和生態環境的同時也能獲得經濟效益。

[1]劉麗，佟首輝.小城鎮水處理的現狀與展望[J].遼寧化工，2014(1):25～27，30.

[2]王曉昌，袁宏林，趙慶良.小城鎮污水處理技術的發展與實踐[J].給水排水，2015(8):1～3，29.

[3]邵林廣，丁德才.小城鎮污水處理的現狀與展望[J].工業安全與環保，2008(8):25～26，41.

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[5]楊云波，丁建軍，孫銳林.小城鎮污水處理存在的問題及對策分析[J].資源節約與環保，2015(3):240.

[6]王曉東.人工濕地在水處理中的應用[J].中小企業管理與科技(下旬刊)，2010(6):191～192.

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[9]劉超.城鎮污水處理工藝分析[J].黑龍江科技信息，2016(17):25.

[10]梅鵬里，汪家權，王淦.MST一體化裝置處理小城鎮生活污水技術討論[J].廣東化工，2014(6):127～128,126.

[11]陳志德，陳美杉，陳林虎，等.STCC污水處理及深度凈化技術——運用新型填料“不飽和炭”的污水深度凈化技術[J].環境保護，2007(8):61～64.

[編輯]洪云飛

2016-04-27

趙清民(1972-)，男，碩士，工程師，現主要從事給排水方面的研究工作；E-mail:825493256@qq.com。

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1673-1409(2016)22-0029-04

[引著格式]趙清民，曹榮華.小城鎮污水處理的現狀及其工藝比較[J].長江大學學報(自科版)，2016,13(22)：29～32.