分散性污水處理技術研究進展

尼斐達 孫垂猛 劉 陽

1濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司 山東 濟南 250000

2水發規劃設計有限公司 山東 濟南 250000

污水處理系統分為分散式和集中式兩種。大多數城市采用集中污水處理系統,適用于大流量污水的收集。具有處理規模大、運行成本低、水質穩定等特點。鄉村和機場位于城市的郊區，由于污水收集管網建設不完善，不宜集中處理。因此，國內外相關學者提倡分散式污水處理，解決小范圍水污染問題。

1 概述

隨著我國新農村經濟的快速發展，農村環境污染問題日益突出。據全國污染調查，農村區域排放COD占全國總量的43.7%，農村污染逐漸成為主要污染源。據統計，我國年污水產量超過9000億噸，許多地區沒有有效的處理方法。河流、地下水等天然水源受到污染，影響農村居民健康。我國農村分散技術發展緩慢，沼氣池凈化、人工濕地等技術被廣泛采用。沼氣池技術在污水處理過程中發揮了經濟價值，得到了國家住建部門的大力支持。人工濕地技術通過土壤過濾吸附和微生物吸收代謝兩種方式對廢水進行降解，應用十分廣泛。近年來，我國引進蚯蚓生態濾池，利用蚯蚓和微生物生態系統處理廢水，具有一定的經濟價值。

2 分散性污水處理概念及意義

在分散式污水處理模式中，小規模點源污水通過短距離或就地處置和低成本運行，實現水污染的治理，主要采用以下方法。

一是人工處理技術。人工處理技術是一種物理或生化方法，通過相關處理設施對污水進行處理，達到一定標準后排放到水體中。如A20法、氧化溝法、MBR法、生物濾池法等。

二是自然污水處理技術。自然污水處理技術主要是利用或模擬自然條件分解污染物。如氧化塘、人工濕地等。

為有效補償污水集中化處理模式的不足，分散式污水處理模式逐步得到開發。集中式處理模式有規模效應，治理效果和成本都很有優勢。但隨著城市的快速發展，城市邊緣不斷擴大，一些新區污水處理設施建設難以跟上，亟待采取措施。其次，農村水污染分布范圍廣，具有單點水量小的特點。由于成本等原因，城市污水管網通常很難完全覆蓋，農村污水無法收集處理。分布式污水處理模式應用于上述情況，是對傳統污水集中化處理模式的有效補充，是對水污染采取全面對策的重要保證。

3 分散性污水處理技術研究進展

目前，分布式污水處理常用技術主要是人工濕地技術和一體化處理設備。

3.1 人工濕地污水處理技術

人工濕地是一個類似沼澤的地面，通過人工控制將污水和污泥投入其中，通過污水和污泥在一定方向上流動的過程中，利用土壤、人工介質、植物、微生物、化學、有機體的協同作用來處理污水和污泥的技術。作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物降解、轉化、植物屏蔽、殘渣積累、蒸騰水和養分吸收以及各種動物的作用。

根據水流流態，人工濕地可分為淹沒流和面流兩種類型。淹沒濕地又分為垂直淹沒濕地和水平淹沒濕地。其凈化機理主要是過濾沉淀、吸附與離子交換、污染物分解、植物養分吸收等。

（1） 面流濕地

面流濕地接近天然濕地，整體凈化效率不高，一般需要大面積、長停留時間。由于其環境單一，對有機物的去除效果較好，但對氮、磷的去除率較低。由于缺乏好氧、厭氧交替的環境，面流濕地很難形成一個完整的脫氮除磷過程，且裸露的水體和植物很可能滋生蚊子。

（2）淹沒濕地

利用生長在敷料表面的生物膜、豐富的植物根系和表土的截留作用，可以延長停留時間，另外，水流在地表以下流動，具有良好的保溫性，受氣候影響小，蚊蟲不繁殖，去除效率高，比較穩定。

（3）水平淹沒濕地

在水平淹沒濕地中，布置一定孔隙率的填料，表層養殖植物，主要通過填料和表面附著的微生物吸收和分解水中的污染物，淹沒濕地表層土壤對污染物有恒定的處理效果，與面流濕地和傳統污水處理技術相比，水平式淹沒濕地對BOD5、COD和SS的去除率較高。

（4）垂直淹沒濕地

在垂直淹沒濕地中，水流方向為垂直向下或垂直向上，其結構、優缺點與水平淹沒濕地相似。然而，與水平流相比，它的優點是水流截面大。其填料的攔截作用效果更好。該工藝類似于厭氧濾池，具有較高的反硝化效率。其中，人工濕地對平原坡地和相對集中的村莊具有較強的適應性。

3.2 一體化處理裝置

該裝置將不同的處理工藝集成到一套小型一體化污水處理系統中。本系統采用模塊化設計，所需土建工作量小，布局比較靈活。

綜合處理設備考慮到場地和設施的一體化，通常采用MBR膜技術作為核心處理技術。膜生物反應器是二十世紀末發展起來的一項高新技術。其高效的固液分離使水質更好，且浮濁度接近于零，經污水處理后可直接回收利用。

MBR工藝一般包括預處理系統、生化處理系統和輔助系統。預處理系統由預處理池、調節池和格柵組成。生化處理系統由酸池、好氧池和膜生物反應池組成。輔助系統是指加藥系統和消毒系統。

在膜生物反應器中，膜組件浸泡在好氧曝氣區，膜的微開口可攔截細菌，所有游離細菌都留在曝氣池中，只有過濾后的水被收集到收集管中排放，實現固相和液相分離，從而省去了沉淀工段。有效去除了各種懸浮顆粒、細菌、藻類、濁度、COD和有機物。

該系統出水水質可以達到一級A或地表準四類標準。

4 我國分散式污水處理的問題

（1）起步較晚，相關規范標準有待完善

發達國家對分布式污水處理系統的投入很大，20世紀70年代，美國建設了許多小型的分布式污水處理系統。例如，在塔基州和南卡羅來納州，分布式廢水處理系統的使用率達到40%，在北卡羅來納州達到48%。美國的分布式污水處理率為95%以上。除了美國，日本在20世紀60年代也相繼拿出大量資金，建設了大量的分散式生活污水凈化設備，形成了相應的行業規范和標準。而我國從近期才開始對分散式處理進行研究和普及，所采用的技術規范及標準均沿用了傳統的集中式污水處理廠的相關內容，并不完全適合分散式污水處理模式，對該模式的運用產生了一些困擾。因此有必要完善相關行業規范和標準，以更好的推廣分散式處理模式。

（2） 運營管理模式有待研究

目前我國對污水處理技術的研究已經取得了很大的成果，基本達到了世界先進水平，但相較于傳統集中式的污水處理廠來說，其運營管理上的問題比較突出。首先，運營資金來源不明確，很多分散式污水處理設施建成后無穩定的資金來源進行維持，作為一種沒有直接經濟效益的公共設施來說此種模式不具備持久性。其次，缺乏專業技術人員，部分設施建成后由于缺乏必要的維護而很快損壞，成為擺設，造成了極大的資源浪費。因此，有必要探索出一條可持續發展的運營管理模式。

（3）配套基礎設施有待完善

隨著計算機技術的突飛猛進，污水處理廠、站的自動化程度不斷提高，PLC、工控機等也逐漸在新建污水處理系統中普及開。我國大型城市生活污水集中式處理系統通過中央控制室實現全站的集中管理和管理，全廠的污水流量、pH、濁度、余氯、溶解氧等參數及設備的運行狀況通過“PLC”進行數據處理，經主干通訊網絡——工業以太網或“IP”協議，以光纖電纜為介質，傳輸至上位機進行數據交換處理，上位機監控畫面上即可顯示整個水廠各主要工藝工段的設備運行狀態及水質狀況，操作人員根據這些狀態參數，監控水處理系統運行狀況。農村生活污水分散式處理系統雖已進入自動化階段，但仍存在問題值得討論：(1)對于一些排放標準嚴格的農村生活污水處理設施，有效的技術化監控是設施達標處理穩定性的潛在影響因素之一；(2)城鄉經濟存在差異，分散式處理系統地處偏遠，光纖網絡不通，沒有專業人員長期駐守，實現技術化監控所需的雙向數據傳導必須采取合理的傳輸介質及上位機管理平臺，而相關平臺的建設確是一個盲區。因此，有必要完善污水監管城鄉一體化平臺建設，真正實現污水處理無人值守及常態化監控。

5 結束語

我國地域廣大，各地的自然環境及經濟發展水平差異性較大，分散式處理模式具有較高的靈活性和適應性，是集中式污水處理模式的有效補充，是對水污染進行全方位治理的有效保障，擁有廣闊的發展前景。在實際應用過程中，如何建立健全長效管理機制仍有待探討和研究。