分散式污水處理再生利用概述

林子緒 靳志龍 高新業 楊林

摘要：指出了污水處理資源化是未來污水處理的發展方向，從分散式污水的源頭、處理過程和剩余污泥資源化3個角度總結闡述了西方發達國家的先進污水處理理念和經驗。

關鍵詞：分散式污水處理;污泥資源化;概述

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（ 2019） 24-0118-02

1 分散式污水處理概念

根據處理方法，可將污水處理分為三類，即個別住宅的就地處理，小型集中地區的分散處理，以及大型污水處理廠集中處理。分散處理是指對小規模區域排放的污水進行現場收集，在此基礎上使用低成本、可持續的處理系統進行污水處理和資源再利用。就范圍而言，與集中處理的區別在于就地處理，但它不僅僅是小規模、低成本的處理方式，而是建立在“水資源重新分類，減少能耗和水資源的再利用”的基礎上的，是水中營養物質的再循環過程。

2 分散式污水處理存在的問題

2.1 生態衛生排水系統

20世紀以來，傳統的衛生設施逐漸普及起來，大大改善了生活衛生條件的同時，固有弊病日益突顯：①每人每年約使用15 m3的清潔水沖洗尿液和糞便，造成了嚴重的水資源浪費;②傳統排水系統將營養成分白白浪費.造成資源損失并成為污染源。生態衛生排水系統就是對傳統排水系統的一種變革，通過污染物的源分離，節約用水，減少污染物擴散，同時從糞便、尿液中回收對植物生長有益的養分。與生態衛生排水系統源分離概念相關的技術目前已有應用[1]，尿糞分離式便器已在瑞典，丹麥，荷蘭，德國等發達國家使用。在前端收集尿液，后端收集糞便。尿液和沖洗水單獨收集儲存于特殊容器中，經過簡單的物理處理進行農業回用[2]。糞便處理可采用新技術一預堆肥池，預堆肥后可保留30%～50%的碳素，60%～70%的氮素，35%～40%的磷和20%的鉀[3]，生態馬桶無需水為運輸介質，使用具有高孔隙度的鋸末進行微生物的培養，可以通過控制溫度（55～65℃）、濕度等條件加速好氧微生物繁殖速度，從而加速糞便和腐爛廢物的分解，產物可作為優良有機肥和土壤改良劑。

2.2 集成化小型污水凈化裝置

由于小型分散污水處理系統面向的是一戶或幾戶居民，故操作簡單效果穩定是衡量反應裝置實用性的重要指標，所以發展集預處理、二級處理和深度處理于一體的小型污水處理裝置已成為一種發展趨勢。

2.2.1 日本的集成化裝置

日本自主開發的一體化設備——凈化槽被廣泛應用于分散式污水處理，凈化槽有兩種：一種是僅用于廁所沖洗水處理的“tandouku - shori”凈化槽，一種是用于混合污水處理的“gappei - shori”凈化槽。目前日本已安裝有800萬臺凈化槽，服務3600萬人，在缺少下水道系統的的邊遠鄉村地區應用較為成熟。

凈化槽主要采用厭氧濾池與接觸氧化池、生物濾池和移動床接觸氧化池的組合工藝，在濾池和接觸氧化池中加有填料供微生物附著。以處理混合污水的Gappei- shori凈化槽為例，出水效果良好，BODs <20 mg/L、TN<20 mg/L[4]。在此基礎上，日本學者研究了膜分離凈化槽[5]。與普通凈化槽的區別在于二級處理以膜組件為核心處理單元，并通過間歇曝氣和消化液回流強化脫氮。

2.2.2 歐洲的集成化裝置

許多歐洲發達國家也開發了不同形式的小型集成化污水處理裝置。如在挪威，地形復雜，無法采用常規土壤滲濾就地處理，故開發了以SBR、移動床生物膜反應器、生物接觸氧化為主，并結合化學除磷的小型污水處理裝置，如BioTrap和Biocac等[6]。處理效果良好，BOD去除率>90%，脫氮率>50%，除磷率>90%。

Biovac處理設備由調節池和SBR反應器構成。間歇運行，廢水與污泥充分混合曝氣，添加硫酸鋁進行沉淀除磷。

BioTrap處理設備則是在化糞池后面接一個圓柱形地窖，采用連續流，微生物主要附著在圓柱形塑料填料上并隨填料自由運動;反應器的后半部分用于絮凝沉淀除磷。

近年來，我國在集成化小型污水處理裝置的研發和應用方面也開始了一些有益的實踐。有許多新技術和新工藝進入成果轉化階段，蘭州交通大學研發的高效、低耗、易管理的潮汐式生物接觸氧化[7]技術就是其中之一，COD去除率>90%，脫氮率>70%。

2.3 分散式污水處理中的磷回收

根據分散式污水的處理特點，可以從污水中、污泥中回收磷。一方面，從源頭進行控制，另一方面，污泥中含有大量的不可再生資源磷，據統計，每噸干泥中含TP15～30 kg，現在國際上已經把剩余污泥資源化作為循環經濟的重要內容，在污泥高效處理的同時，向污泥要資源、要能源。

從污水中回收磷以沉淀法為主，沉淀類工藝將污水中的溶解磷進行吸附或沉淀，產物為CaP、MaP、FeP、AIP和磷酸等，磷的回收率約為進水磷含量的40%，但重金屬仍保留在污泥中，增加了污泥處理的成本。總得來說，由于污水中雜質多，污泥成分復雜，磷酸鐵、磷酸鋁和磷酸鈣無法以肥料的形式直接利用，污泥需二次處理，成本高，當廢水中磷含量較低時，沉淀效果不理想，因此，化學沉淀法還有待進一步的研究。

污泥焚燒后的灰分中的磷酸鹽濃度最高，且含磷灰易被長期儲存。污泥焚燒的灰分不能直接進行土地利用，必需進行灰分解析回收磷，這種磷回收工藝花費較高。在這方面比較成熟的是德國的PASCH工藝，PASCH工藝是從污泥焚燒的灰分中回收磷，該工藝磷回收率大于90%[8]，污泥焚燒過程中有機污染物被破壞，回收產品的無機雜質含量低，因此具有良好的植物可利用性，PASCH工藝的生態評估具有明顯優勢。

3 結語

我國目前面臨的更多是污泥處置問題，在高效處理的同時需要思考，是否應該借鑒德國的經驗，引進在污水處理中和污泥處置中進行磷資源回收的策略，是否有與之匹配的管理體系和法律做為支撐。從技術的角度可以快速開發或引進發達國家經驗，但是必須要有配套的法律體系來實現這個目標。

參考文獻：

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[7]張 山.潮汐式生物接觸氧化法處理生活污水試驗研究[Dl.蘭州：蘭州交通大學.2017.

[8]紀莎莎，黃瑾.磷回收在污泥資源化方面的研究進展與應用分析[J].中國市政工程，2018（3）：45-47，117-118.

收稿日期：2019-08-31

作者簡介：林子緒（1995-），男，碩士研究生，研究方向為水污染控制。