淺談可移動式污水處理設備的研究現狀及發展趨勢

張嬌 李雷雨 徐國棟

北京市高速公路交通工程有限公司，中國·北京 101102

1 引言

隨著中國對環境整治力度的不斷加大，城鎮的生活污水及工業廢水已建立完善的大規模集中式污水處理設施。但廣大農村及一些偏遠地區的生活污水仍處于坑排和直排的狀態，這些點源式污水治理將成為中國農村環境改善的重要部分。中國村莊呈分散式分布，污水難以納入城市管網做集中處理，而逐村建設永久性污水處理站資金投入較大，運管復雜，費用高，經濟性差。可移動式污水處理設備是針對此類水而進行研究的，具有移動性好、自動化程度高、占地小等優點，已逐漸進入人們視野并將成為現階段點源污水治理的發展方向。

2 研究現狀

目前在歐美、日本等國家和地區，城市污水處理廠的普及率達到100%，而農村、郊區等地居住較分散，小型污水處理裝置應用普遍，多采用預制式或地埋式等固定式處理裝置，如挪威的預置式就地微型處理設備和日本的生活污水凈化槽等[1]。在移動式設備的研究上多偏向小型工業廢水、海水淡化、飲用水凈化等領域，且多采用膜工藝，如美國研制的ASPEN1000DM 凈水裝置，工藝包含過濾、高壓電場除污、反滲透、活性炭過濾，設備出水水質可達到GB5749-2006《生活飲用水水質標準》[2]。

中國在可移動式污水設備的研究和應用取得一定的進展，主要應用于偏遠山區的農村污水處理、景區、高速服務區等應急廢水處理。從技術角度而言，大多利用物化預處理技術、膜技術以及生物膜技術來實現污水處理。

3 可移動式污水處理設備工藝類型

目前，中國研發和應用的可移動式污水處理設備因針對指標不同主要分為兩類：以物化處理為主的污水快速處理設備和常規生化污水處理設備。

3.1 污水快速物化處理設備

污水快速處理設備利用物理和化學處理相結合的方式，主要去除懸浮物、油脂和總磷指標，同時去除部分難溶性有機物，主要應用于含油廢水預處理及黑臭水體的治理等方面。例如，朱又春、羅愛武等人研究發現當廢水含油量為112-1855 mg/L、COD 為2800-8020 mg/L 時，用磁分離法處理，可使油和COD 去除率分別達到85%和75%以上[3]。鄧大鵬、董惠芳等人在就磁分離技術（如圖1所示）在中國北京清河污水處理廠的實際應用情況進行了研究，研究表明磁分離在應用過程中，COD、BOD、SS 和TP 的去除率分別為64.9%、64.4%、86.3%、85.8%[4]。

圖1 加載混凝磁分離系統單體處理工藝流程

3.2 常規生化污水處理設備

污水生化處理設備是對收集后的污水進行集中處理的可移動式污水處理設備，一般包含沉淀、生化處理、分離單元等工藝，以去除COD、氨氮為主，部分設備在脫氮除磷方面進行了強化?？傮w來講，為了實現可移動式，設備與車載車輛進行集成，自吸泵提升后即可實現污水處理，設備多用于農村等生活污水的處理，效果各不相同。付鴻雨研究將移動式一體化生活污水處理設備應用于鉆井生活污水的處理中，采用從蓄水池提升污水至調節池，通過曝氣氧化過程、沉淀分離、紫外消毒后達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準[5]。另外，為了進一步鞏固脫氮除磷效果，將MBR工藝與生化處理工藝（采用厭氧-缺氧-好氧的處理工藝能實現同程脫氮除磷）相結合，以車載的方式進行集成，保障脫氮除磷效果的同時實現可移動性。張慶軍采用一種SAFOMBR 新型移動式農村污水處理系統（如圖2所示）對低碳氮比村鎮污水進行處理，設備出水水質滿足GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A 標準及GB/T18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》雜用水水質標準[6]。

圖2 SAFO-MBR 工藝流程圖

4 可移動式污水處理設備應用環境

4.1 農村及偏遠地區的生活污水治理

近年來，雖然城鎮污水得到了大幅度的治理，農村污水治理也成為改善農村環境的重要環節之一，但因中國村莊呈分散分布，農村污水納管難；逐村建設永久性污水處理站資金投入較大，運管復雜費用高。而利用一套可移動式污水處理設備對若干個村莊的污水進行服務，通過合理調度及有效管理即可實現該區域內污水的全治理。從資源配置的合理性及有效性上來講，可移動式污水處理設備適用于此類情況。

4.2 市政和民政救災等分散式廢水應急處理

在市政規劃和民政救災規劃方面，可移動式污水處理設備的戰略儲備應當作為主要內容之一。以地震為例，每個安置點的居民每天的生活要產生大量的生活污水。這些生活污水如不經處理而直接排入附近的水體，一方面會對當地的水環境造成污染，嚴重的會引起疾病的傳播，對災區的防疫非常不利；另一方面，生活污水如果未經處理直接排入河流，將污染大面積飲用水的水源，直接威脅市民的飲用水安全。可移動式污水處理設備能迅速反應，直達事故所在地，保障排水安全。

4.3 污水站水量突增應急處理

高速服務區和旅游景點污水在節假日、旅游旺季常會發生水量大增、水質突變等情況發生，造成污水站超負荷運行，導致活性污泥系統崩潰。而常規的解決辦法是：利用事故池先儲存污水后期再處理，但該法受占地的限制，隨著水量的增大效果不佳。

雖然節假日水量突增頻率低、周期短，但有規律可循。采用可移動式污水處理設備可提前到達項目地點做好保障，及時對突增污水進行處理，保護活性污泥系統，保證出水達標。

4.4 污水站改造期間

污水站在改造建設過程中，污水站停止使用，污水卻持續產生，一般采用抽拉外運至就近的污水廠進行處理，而拉水期一般持續1～2 個月，產生大量費用。從項目建設的經濟性上看，采用可移動式污水處理設備，不僅能保障達標排放，同時還能減少抽拉費用，節省工程成本。

5 可移動式污水處理設備未來發展趨勢

現階段，可移動式污水處理設備的處理主要集中在物化法和生化法。物化法常用作預處理單元，反應時間短、速度快，實現單一或少量指標達標，應用面較窄；生化處理法，經濟性好，較為常用，但啟動時間長、調試期長，占地大是物化法的幾倍甚至十幾倍，給運輸車輛的選擇帶來了困難。

因此，可移動式污水處理的研究不僅要滿足快速反應，快速啟動的問題，同時還要保障出水效果，隨時移動等特點。這就需要有全新或更高效的處理工藝出現和使用，能在減少占地空間的同時提高反應單元效率，以達到保證出水效果。故此，可移動式污水處理設備的發展面臨挑戰，同時其應具有以下特點。

5.1 具有移動性好、快速啟動

可移動污水處理設備應與運輸車輛形成集成化整體，一旦發生突發性事件，能在最短時間內到達事故現場。同時，可移動式污水處理設備應具有快速反應能力，到達事故現場后，通過簡單的管道連接或投泵提升即可實現設備啟動。

5.2 出水效果好、穩定性好

設備能在不同的情況下應用，運行的穩定可靠?？梢苿邮轿鬯幚碓O備應用以面向農村生活污水和簡單的工業廢水為主，農村生活污水雖然水質、水量變化較大，但主要污染物成分相對單一，能通過工藝的有效組合，增強設備的穩定性和適應性以確保設備在設計水質范圍內有較好的處理效果。

5.3 便于操作、運維簡單

整套設備集成化程度高，能實現自供電；自動化控制性強，實現設備的聯動和有效控制；無復雜性控制單元并設有多個自動報警維護，保證系統的安全性及減少人為誤操作的可能；能在短時間內完成設備的檢查和簡單的運行維護。

5.4 良好的經濟性

設備能在充分考慮到占地及保障出水效果的前提下，選擇合理的工藝流程并合理布置并減少不必要的設備投入，減少占地的同時降低設備投資成本，降低能源消耗。同時，充分考慮運營維護費用，綜合考慮建設成本和運行成本，從全壽命周期角度降本增效。

6 結語

因此，在可移動式污水處理設備未來的研發和應用中，一方面應不斷研發先進、高效的處理工藝以提升設備的便捷性、高效性；另一方面，通過應用場景的不同開發系列產品以降低投資成本。在未來的發展中，可移動式污水處理設備將逐漸進入人們的視野，并將成為點源污水治理的主力軍。