城鎮和農村污水處理新技術及工程應用分析

徐偉

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，武漢430023）

1 引言

污水的有效處理能保護生態環境，保障人們的生命健康安全。近年來，隨著城市化的不斷發展，污水排放總量也在逐年上升，未經處理的污水直接排放會導致地表水乃至地下水的污染。污水中攜帶著大量的病菌，通過空氣介質或者水介質可能會引起細菌性腸道傳染病的發生，威脅人們的生命健康安全。污水的排放會導致生態環境受損，不利于綠色城鎮的持續發展。提高對城鎮以及農村污水的處理技術，能更好地保障人們的身體健康，促進城鎮的持續發展，保護生態環境。

2 適用于城鎮和農村地區的污水處理技術

2.1 活性污泥法

活性污泥法屬于好氧生物處理法，利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧氣存在的條件下進行生物代謝以降解有機物，使其穩定，而進行的無害化處理，在城市污水處理中具有廣泛的適用性[1，2]。活性污泥法，能有效去除具有溶解性和膠體狀態的可生化有機物、被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質，也能去除污水中的磷素和氮素。活性污泥法具有很強的吸附與氧化有機物的能力，在污水處理的過程中，能實現對污水中有機污染物的分解，使污泥與水分離[3]。

城鎮和農村地區的污水處理過程中，活性污泥法的污水處理流程如下：

1）污水處理中，污水內的有機污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團的表面上，一些大分子有機物在細菌胞外酶作用下分解為小分子有機物。

2）活性污泥處理系統中，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機物，并氧化分解，形成二氧化碳和水。

4）經過沉淀后的水排出系統外，而沉淀下來的污泥則從沉淀池的底部進行排出，大部分排出的污泥會進入曝氣池，通過生物手段對淤泥內的污染物進行分析和處理。活性污泥法適用于污水量較大，且沉淀物較多的情況，能對污水內的淤泥進行清除，但對污水內溶于水的污染物清除效果較差[4]。

活性污泥法在城鎮污水的處理中被廣泛運用，使用活性污泥法，污染物轉移到污泥上去的效率很快，但代謝速率較慢，對污水的處理效率較高，操作方便，剩余污泥量較少，是城鎮以及農村污水處理首選的處理方式。

2.2 生物膜法

污水處理工程中，好氧生物處理法有活性污泥法和生物膜法兩大類。生物膜法是污水土壤自凈過程的人工化和強化，主要去除廢水中具有溶解性的和膠體狀的有機污染物。在處理的過程中，生物膜中的微生物吸收分解水中的有機物，微生物得到增殖，生物膜隨之增厚。當生物膜增長到一定厚度時，向生物膜內部擴散的氧受到限制，其表面仍是好氧狀態，內層則會呈缺氧甚至厭氧狀態，并最終導致生物膜脫落，周而復始，使污水的水質得到凈化，這種方法對低濃度污水的處理具有較高的適用性。生物膜法在對污水的處理中，能對真菌、藻類、后生動物等多種類的生物進行處理。因而對污水中細菌生物的處理具有較高的適用性。生物膜法不需要污泥回流，因而不需要經常調整污泥量和污泥排出量，易于維護管理。

2.3 生態處理系統

生態處理系統是指用原生態的方式進行水處理，人工濕地工藝是生態處理系統的主要形式之一。人工濕地是指模仿生態環境，由人工搭建的類似沼澤的地面，在對污水進行處理的過程中能利用淤泥以及微生物等共同作用以達到對水質進行清潔的作用，在污水處理中副作用小，對環境的污染小。

1）人工濕地是一個完整的生物系統，在使用的過程中能利用自然界中環境自凈的特點對水質進行處理，使污水處理形成良性循環，減少人為處理對環境以及水質的二次污染。同時，人工濕地有助于保障生物多樣性。

2）在對水質進行凈化的過程中還能起到凈化空氣的作用。

3）在人工濕地中，昆蟲以及鳥類能將濕地系統中沉積的有機顆粒吞噬，將有機顆粒作為營養物質吸收，并將其進行同化，在某種程度上去除污水中的顆粒物。

4）人工濕地具有簡單、便捷的特點，在對污水的處理中，減少了富有化學成分的淤泥以及殘渣對環境的影響，避免了二次污染，保障了生態環境。

例如，在學習人教版三年級英語下冊Unit 3 At the zoo一節，在教授單詞fat、thin時，先出示熊貓的圖片，引出單詞fat，讓學生邊讀邊拼寫，我糾正學生的發音，同時引出它的反義詞thin，讓學生對比記憶。如此，我借助多媒體為學生展示了相關的圖片情景，提供了一個真實的語言環境，進而讓學生主動地進入到英語的學習中，加深學生對單詞的理解、記憶。

5）人工濕地在對污染水質進行處理的過程中具有持續性，在進行處理的過程中，還能產生一定的經濟效益，實現綜合性發展。但人工濕地在建設以及維護的過程中，對地質和環境要求更加高，更適用于人口密度較低的鄉鎮。

2.4 MBR 技術

MBR 又稱膜生物反應器，MBR 技術是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術；MBR 技術主要由膜分離組件及生物反應器兩部分組成。它在對含有揮發性有毒物質進行處理時能減少氣流的揮發，保護大氣，具有較高的適用性。

1）MBR 技術在使用的過程中能利用最新的技術將污水進行分解，將污水內的微生物進行攔截，凈化水質。在使用的過程中通過相應的容器和專業的分離設備，將污水內難以進行分解和分離的物質進行攔截，能抑制細菌的滋生，在使用中具有較高的應用價值。

2）在使用的過程中，通過將難以降解物質進行有機降解，能減少污染物對水質的持續性影響，進而提高降解的有效率。

3）由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌的出現，出水水質優于GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》規定的水質。

4）提高了生化反應速率。

5）通過減少剩余污泥產生量，降低了污泥處理費用。

3 城鎮和農村污水處理新技術的工程實踐

3.1 城鎮和農村污水處理特點

隨著城鎮化進程的加快，城市以及農村得到了快速發展，但在快速發展的過程中，部分城鎮沒有完善的污水排水體系，生活污水的直接排放，導致污水滲漏污染地下水。同時，污水同地面水體進行融合，影響了地面水質。

1）小城鎮的生活污水具有水量小，分布零散的特點，沒有成套的污水處理體系，農村地區居住地較為分散，占地面積較大，鋪設管網的成本過高，導致農村地區沒有完善的污水排水網。

2）城鎮與農村之間水質差異較大，農村以生活污水為主，人口較少，污水水量較少，污水濃度較低；城鎮不僅包括的生活污水，同時包括工業廢水，人口數量大，污水水量大，污水濃度較高。

3.2 污水處理技術選擇

1）在農村污水的處理中，由于人口分布較廣，地域位置開闊以及污水量較小，濃度較低，在處理的過程中可以選擇生態處理系統，如修建人工濕地，修建濕地具有較高的經濟性和觀賞性，通過濕地的修建能節約污水處理的成本，同時在進行運行中能減少管理人員成本費用的開支。在人口密度較低的鄉鎮中可以采用修建人工濕地的方式進行污水處理。人工濕地在投入使用的過程中不需要人力對其運行的流程進行監督，通過自凈能力能對鄉鎮產生的生活廢水等進行處理。在濕地中還可以種植相應的水生生物，起到凈化環境、增收等作用，有助于帶動鄉鎮經濟結構的轉型和優化。

2）在城鎮污水的處理中，可采用活性污泥法，活性污泥法適用于污水水量較大的情況，具有較高的經濟實用性；在對城鎮中含有揮發性有毒物質污水可采用MBR 技術進行處理，相比于活性污泥法的去除方式，MBR 技術能減少揮發性有毒物質的揮發，能有效除去污水中的氮肥與殺蟲劑。

3.3 工程設計

1）活性污泥法中，只有一部分廢水會同回流污泥一起在首端進入曝氣池。其余的廢水分2～3 次在離首端有一定距離的第2、第3 個入口處進入曝氣池。在進入曝氣池后，活性污泥同污水進行反應，完成全程反應后進入沉淀池，實現固體物與水質的分離，分離進行后，污泥進行回流或直接排出，處理后的清水則可直接排出。

2）生物膜法典型流程中的生物器是生物濾池、生物轉盤、曝氣生物濾池或厭氧生物濾池，將碎石塊、塑料填料或塑料型塊，堆放或疊放成濾床，生物濾池的濾床暴露在空氣中，廢水灑到濾床上，經過過濾后的水進入生物轉盤，盤面為微生物生長形成的膜狀物所覆蓋，生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸，不斷取得污染物和氧氣，凈化廢水，采用全池氣泡曝氣結束后，將處理后的污水進入厭氧生物濾池進行最后的處理。

3）MBR 技術污水處理工程的設計中應重點關注膜組件的設計；膜材質包括聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物，應根據實際情況進行選擇；安裝時，膜片與膜片之間間距要足夠大，有效距離要大于100 mm，橫向安裝時，膜絲保持微下垂，下垂幅度保持在10 mm，單個膜組件處理量不要超過1.5 m3/h。

3.4 工程運行效果評估

在污水處理的過程中，活性污泥法適用于污水量較大，且污水內部含有揮發性有毒物質的處理，這種方法處理速度快，質量較高，運行穩定；人工濕地在運行的過程中需注重濕地植物的引種，應選擇抗凍、抗熱、抗蟲害以及適應力強的植物植被。人工濕地在農村以及地域較開闊城鎮的運行中，運作能力穩定，經濟成本較低，但花費的時間較長，周期較長，人工濕地不適合在污水量較大的地區投入運行。

4 結語

污水是城市化發展中影響生態環境的主要因素之一，為確保城市化進程的穩步、可持續發展，要完善城市內污水處理體系，減少水質的二次污染，要有針對性選用污水處理技術，提高污水處理的質量和效率。