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辽宁环评解析污水处理技能迈向新台阶 小规划治污难题有望破除
2018-03-05

辽宁环评解析污水处理技能迈向新台阶 小规划治污难题有望破除
跟着我国人民日子水平的进步和日子方法的改动,乡村日子污水的排放量将会越来越大。乡村日子污水办理是我国当时推动的新乡村建造的重要内容,联系到宽广农人的切身利益,辽宁环评解析牵涉到全国人民的根本利益,影响到国家的可持续开展。乡村日子污水办理不仅是技能问题,也需求政府出台和完善各项配套扶持方针,从法律法规、规范拟定、商场准入、运转办理等多方面着手,破解我国小规划日子污水办理的难题。

辽宁环评解析人类日子过程中发生的污水,是水体的首要污染源之一。日子污水首要是城市日子中运用的各种洗涤剂和污水、废物、粪便等,多为无毒的无机盐类,日子污水中含氮、磷、硫多,致病细菌多。我国现在城市日子污水首要由各个城市的污水处理厂担任,可是村镇的日子污水处理假如仍是按照大型污水处理工艺来处理,其难点较多,而且也不符合实践情况,这些污水根本上都是由小规划日子污水处理厂来处理。
 
一、我国小规划日子污水处理技能现状
 
辽宁环评解析据统计,我国有19000多个建制镇,60多万个行政村,250多万个自然村(统称为村镇),其污水排放量约占我国日子污水总排放量的55%。村镇污水来历涣散,难于会集,只能经过建造小规划污水处理设备(日处理数吨至数千吨)就近处理。现在,我国村镇日子污水处理率很低,已成为区域水环境的重要污染源。其首要原因除了经济开展不平衡、村镇污水处理设备建造投入较少外,更重要的是现有涣散污水处理工艺不符合我国国情,致使已建成的污水处理设备的正常运转率很低。
 
辽宁环评解析城市大型污水处理厂遍及选用生化处理技能工艺,例如按间歇曝气方法来运转的“序批式活性污泥法”(SBR)、树立在序批式活性污泥法基础上的“周期循环活性污泥法”(CASS)、膜生物反应器(MBR)、具有杰出脱氮除磷作用的“厌氧-缺氧-好氧法”(A2/O)等及其衍生技能。这些技能的长处是占地面积小、气候适应性强、处理作用安稳,但缺陷也很明显,包含运转能耗大、办理保护杂乱、污泥发生量大等。
 
辽宁环评解析为了便于保护和下降污水处理厂运营的人力本钱,我国城市污水处理厂的规划往往很大(日处理数10万吨,乃至过百万吨)。而我国镇级污水处理厂的日处理规划一般为数百吨至数千吨,一座日处理2000吨的污水厂的运转费用约为100-150万元/年。经历标明,如将这类工艺用于村镇污水处理,因为其运转费用高、办理保护难度大,我国大部分村镇将难以承受,会导致选用这类技能建成的村镇污水处理设备遍及闲置。因而,现在我国村镇污水处理中很多选用土地生态处理技能,其间以人工湿地运用最广。
 
1.人工湿地污水处理技能
 
辽宁环评解析人工湿地是一种工程计划,运用地下人工介质中休息的植物、植物根系、微生物,以及填料介质所具有的物理、化学特性,将污水净化的技能工艺。我国现有的人工湿地污水处理系统以潜流式为主,因为没有动力曝气,氧气在水中的溶解度很低、涣散速率小,首要依托植物根系泌氧(≤3g/m2湿地),供氧才能很差。国内外很多研讨和实践证明,日处理1吨日子污水需湿地面积10m2以上。以人工湿地运用事例较多的捷克为例,195个人工湿地的均匀占地面积为5.1m2/PE(人口当量)。美国环保署则主张日处理1吨日子污水选用15m2—20m2人工湿地。但是,为了削减用地和下降出资,我国大部分现有人工湿地事例的用地仅为2m2—3m2/吨水天,有的乃至更少。其结果是这些湿地系统仅可在运转初期短暂正常运转(除非实践污水量很小),大部分系统因为氧气供给缺少、厌氧菌很多繁殖而变成黑臭污水潭。此外,人工湿地对磷的去除作用较差,在低温条件下不能正常运转乃至失效。
 
2.地下渗滤污水处理技能
 
地下渗滤污水处理技能,又称为化粪池系统,因其杰出的经济和环境优势,是北美、澳洲等地污水涣散处理的首选技能。但是,因为规划欠佳、未考虑不同土壤类型差异、短少保护等原因,部分地下渗滤系统处理作用较差;一起,因为非饱和带中短少碳源,然后按捺了反硝化脱氮,终究导致硝酸盐渗入地下水,这被认为是正常运转的地下渗滤系统最为遍及的环境危害。此外,传统地下渗滤技能用地面积很大(>20m2/吨水天),难以在我国推行运用。为了削减用地面积,人们选用人工土填料替代原生土壤,使日处理1吨污水的占地面积削减到10—15m2。即便这样,其占地面积依然很大,而且还添加了工程建造本钱。
 
3.其他污水处理技能
 
此外,我国部分区域也选用了其他技能。安稳塘技能是由若干自然或人工发掘的池塘组成,经过菌藻、水生生物等归纳作用而完成污水净化的目的,其具有基建出资少、运转费用低、保护简略、不发生污泥等长处,但传统安稳塘占地面积大、受气候影响大,出水水质一般也不能到达较严的污染物排放规范。生物触摸氧化法在我国部分区域运用较多,兼有活性污泥法及生物膜法的特色,该法在池内设置填料,进行淹水曝气,污水与填料外表的生物膜充沛触摸,使污水得到净化。生物触摸氧化法占地面积小,但能耗较高、办理保护杂乱、对总氮和总磷去除作用较差。
 
“非尔脱”(FILTER)污水处理系统源自澳大利亚,是一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水处理与再运用系统。其原理类似于栽培农作物的笔直流人工湿地,因为以土壤做滤料,水力停留时间较长,对日子污水的处理作用好,适用于土地资源丰富、能够轮作休耕的区域。辽宁环评解析该系统受气候和作物生长时节省束,水力负荷低、用地面积大,此外还需建筑操控排水量的泵站,本钱较高。
 
为了战胜单一技能的缺少,有些选用组合工艺处理乡村日子污水。例如生物触摸氧化+人工湿地、厌氧处理+人工湿地等,组合工艺能够取得更好的处理作用,可是建造和运转费用往往更高,使其在我国推行受限。
 
辽宁环评解析因为我国土地资源宝贵、经济欠发达(村镇的经济承受才能更小)、短少小规划污水处理设备的运转保证机制、气候条件的地域性和时节性改变大,上述技能均不能满足国情要求,在我国适用性差。因而,亟需研制和推行占地面积小、出资小、运转费用低、办理保护简洁、处理作用好的小规划污水处理技能。
 
二、高负荷地下渗滤污水处理复合技能研讨成果与进展
 
针对我国村镇短少适用的小规划日子污水处理技能的窘境,在我国科学院相关项目的资助下,我国科学院广州地球化学研讨所的项目团队经过10多年研制和运用实践,发明晰高负荷地下渗滤污水处理复合技能,并成功完成了产业化运用,使我国在涣散型污水处理范畴到达国际水平。
 

辽宁环评解析高负荷地下渗滤污水处理复合技能工艺流程如图1所示。污水经过格栅、沉淀和厌氧酸化水解后进入调理池,然后守时定量地被输送到高负荷地下渗滤单元,使污水在不同功用结构层中横向运移和竖向渗滤,其间的污染物被填料拦截、吸附,并终究被附着于滤料外表的微生物分化转化而去除。为保证氧气供给,落干期间对高负荷地下渗滤单元进行间歇供氧(换气)。污水经过缺氧深度处理单元,进一步进步脱氮除磷作用,合格后排放。该工艺的核心为高负荷地下渗滤和深度处理单元,立异也首要会集于此。

1.技能工艺打破
 
对我国而言,水力负荷低是约束地下渗滤技能推行运用的首要要素,其首要成因是逝世微生物的过量累积导致地下渗滤系统阻塞,进一步研讨发现,系统阻塞首先出现在滤层顶部附近,由此导致氧气供给缺少,进而会大大加快系统阻塞,构成恶性循环,约束了水力负荷的进步。与此一起,地下渗滤技能的反硝化脱氮和长时间除磷作用也有待进步。为处理这些问题,研讨团队进行了以下技能立异作业:

(1)经过系统结构立异,完成渗滤系统的自检反应,合理操控系统中的污水运移和污染物负荷的分配,完全防止水流受阻和系统阻塞。
 
(2)经过优化不同功用-结构层的滤料配方,强化滤料对污染物的去除作用,合理操控污水在渗滤系统中的停留时间,平衡污水负荷才能与处理作用的联系。
 
(3)经过运转形式立异(间歇性进水、落干期间适量通风),防止淹水曝气,完成微动力通风供氧;为供氧设备增设加热功用,使其能够依据室外温度自行调理进入系统的空气温度,保证系统在低温条件下能正常运转;此外,经过技能手段使渗滤系统出现兼性厌氧(淹水)和洽氧(落干)替换的环境,好氧硝化构成的硝酸盐在随后的兼性厌氧环境下运用污水和老化生物膜中的有机碳进行反硝化作用,大大增强脱氮作用。
 
(4)经过微生物工程技能,进步老化微生物(污泥)的分化速度,进一步进步系统的污染物负荷才能。此外经过集成立异,完成不同处理单元(尤其是高负荷地下渗滤单元与深度处理单元)之间的协同耦合,保证系统能够长时间安稳运转。
 
2.首要优势
 
经过以上技能立异,使高负荷地下渗滤污水处理复合技能具有了以下优势:(1)占地面积较小。日处理1吨污水占地1.5—2.0m2,地表可规划为花园、旱地、休闲场所等。(2)建造出资较低、运转本钱小,保护简洁。建造本钱与传统工艺附近,大大低于惯例生态和土地处理工艺,运转电耗<0.1度电/吨污水。辽宁环评解析设备简略,且为间歇性短时作业,故障率很低,简直无需日常保护。(3)系统出水水质好。该系统具有脱氮除磷功用,出水水质可达乡镇污水处理厂一级A类排放规范(GB18918-2002),且运转安稳。(4)系统运转简直不受气候条件影响。系统设置于地下,能够人为调理生物膜温度,保证系统出水全年均可合格排放。(5)运用灵敏,无二次污染。该工艺日处理污水数吨至数千吨,且不排放污泥,无异味、无噪声,不繁殖蚊虫,节省污泥处置费用,防止了二次污染。

依据上述立异,研讨团队已获6项我国发明专利授权,宣布学术论文23篇,其间SCI论文16篇。该技能于2010年当选住建部和科技部“村镇宜居型住所技能推行目录”,多年接连当选环保部“国家鼓舞开展的环境保护技能目录”。
 
3.技能运用及发生的效益
 
辽宁环评解析高负荷地下渗滤污水处理复合技能战胜了污水生化处理及其衍生技能运转本钱高、办理保护杂乱的缺陷,战胜了传统生态处理技能占地面积大、脱氮除磷作用差、气候适应性差的缺陷,正成为我国村镇区域不可或缺的日子污水处理技能。2008年以来,选用该技能在全国15个省市(自治区)建成污水处理设备近400座,单座处理规划15—3000吨/天,总处理规划约8万吨/天。经过这些设备的建造,完成社会经济产量约3亿元,与生化处理技能比较,节省运转费用近5000万元/年,节省运转电耗约1500万度/年,相当于节省6000多吨规范煤,然后可削减相应电煤燃烧发生的CO2、SO2、NO2、粉尘等温室气体和污染物的排放。此外,每年还可消除约2万吨污泥排放所带来的环境危害。跟着该技能运用的快速开展,所发生的经济和环境效益也将进一步大幅度添加。
 
三、小规划日子污水处理技能运用过程中面临的问题和应战

辽宁环评解析当时,跟着国家和当地政府对乡村日子污水办理的日益重视和投入不断添加,乡村水环境质量情况迎来了严重的改进契机,也为小规划日子污水处理技能供给了宽广的商场。但是,小规划日子污水处理技能在运用过程中也面临着一些问题和应战:
 
1.污染物排放规范日益严厉,污水处理技能亟待进步
 
为操控和改进由氮磷过量排放引起的水体富营养化,我国的乡镇污水处理厂污染物排放规范日益严厉。例如,2012年施行的北京市当地规范(DB11/890-2012)大幅度下降了乡镇污水处理厂氮、磷等污染物排放限值(TN<10mg/L,NH4+-N<1.0mg/L,TP<0.2mg/L),这对一切污水处理技能均是严重应战。
  
2.亟需拟定乡村日子污水处理设备污染物排放规范
 
虽然我国一些省市出台了乡村日子污水处理设备污染物当地排放规范,但排放限值差异较大,一起我国仍未树立的乡村日子污水处理设备排放规范,大部分乡村污水处理设备均套用乡镇污水处理厂污染物排放规范。我国乡村的水质水量特色和排放特征与城市有很大差异,一致套用乡镇污水处理厂污染物排放规范,不利于我国乡村日子污水的防治和处理。
 
3.缺少相关技能商场准入机制和设备运转监管机制
 
我国小规划日子污水处理设备的商场竞争十分剧烈,各种技能良莠不齐;别的,也缺少相应的商场准入机制,更缺少对设备运转保护的监管,这也是导致很多已建造施正常运转率很低的原因。
 
四、评论与主张
 
辽宁环评解析跟着我国人民日子水平的进步和日子方法的改动,乡村日子污水的排放量将会越来越大。乡村日子污水办理是我国当时推动的新乡村建造的重要内容,联系到宽广农人的切身利益,牵涉到全国人民的根本利益,影响到国家的可持续开展。乡村日子污水办理不仅是技能问题,也需求政府出台和完善各项配套扶持方针,从法律法规、规范拟定、商场准入、运转办理等多方面着手,破解我国小规划日子污水办理的难题。为此,研讨团队提出以下主张:
 
1.对技能进行优化晋级,进一步进步其适用性
 
总氮和总磷是一切污水处理技能难以合格排放的要害参数。碳源缺少约束了对总氮的进一步去除,怎么充沛运用污水和老化生物膜中的有机碳源是强化系统反硝化功用的研讨要点。主张联合运用植物、微生物、填料系统的固磷功用等多种手段强化系统的除磷才能。
 
2.拟定我国乡村日子污水处理设备污染物排放规范
 
乡村日子污水的终究去向与城市污水有明显差异,假如其排放规范仅简略参照乡镇日子污水处理厂污染物排放规范往往存在必定问题。所以,应依据污水的终究去向拟定合适我国乡村实践情况的日子污水处理设备污染物排放规范,为往后技能研制清晰方向。
 
3.树立小规划日子污水处理商场准入准则和运转监管机制
 
辽宁环评解析学习欧美等发达国家经历,对现有的和新研制的小规划日子污水处理技能的技能经济指标进行实地查核,择优挑选合适我国国情的技能推行运用。依据污水处理规划树立不同的运转保护监管系统,关于规划较大的镇级污水处理厂可树立在线监测系统,而关于大部分小规划的乡村日子污水处理设备,可树立不定期采样监测机制,从准则上保证村镇日子污水处理设备的正常运转。

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