小城镇污水处理工艺技术
2011年12月15日印发的《国家环境保护“十二五”规划》中指出：“要提升城镇污水处理水平，加快县城和重点建制镇污水处理厂建设。到2015年，全国新增城镇污水管网约16万公里，新增污水日处理能力4200万吨，基本实现所有县和重点建制镇具备污水处理能力。”近年来，随着城镇化进程的加快，全国各种规模和性质的小城镇数量不断增加。然而，由于小城镇的基础设施建设远落后于城镇建设的发展，大部分的小城镇污水未经处理就直接排放，给环境带来极大的威胁和损害。党、已经将全国小城镇污水处理作为下一步工作的重点。因此，小城镇的污水处理势在必行。
1 小城镇污水的特点及处理要求
1.1小城镇污水的特点
小城镇污水的特点是由各方面因素决定的。由于小城镇的人口规模小、自来水普及率低，因此一般情况下小城镇的污水排放量在3000～30000m3/d。而小城镇的工农业发展水平决定了污水的50%以上是生活污水，且工业废水以农产品加工的废水为主。因此，水中氮和磷的含量高，水中基本不含有重金属和有毒有害物质，污水的水质和水量波动比较大。大部分小城镇的污水性质相差不大，其中BOD5在100～150mg/L，COD一般为250～300mg/L，SS在200mg/L左右[1]。
1.2小城镇污水对处理工艺的要求
小城镇污水处理的要求是由其污水的特点和小城镇自身的条件决定的。一是由于小城镇污水的水质水量波动比较大，污水处理厂的规模也小，时变化系数大，因此小城镇的污水处理工艺抗冲击负荷能力要强。二是由于小城镇的经济实力薄弱，所选用的污水处理工艺应尽量做到运行费用少、造价低，基本上不投加药剂或者投加药剂少。同时，工艺的污泥产量尽量少，以减少二次污染，降低污泥的处理费用。三是小城镇缺乏专业的污水处理工作者，因此处理工艺应简便易行、维护管理方便[2]。
2 适合小城镇污水处理的工艺
我国大城市的污水处理工艺已经发展的比较成熟，同大城市相比，小城镇受到经济实力和自身地域的，在污水处理工艺的发展方面比较缓慢。由上述情况可知，小城镇污水处理的核心要点是：工艺流程操作简单、便于维护。现介绍几种适合小城镇污水处理的工艺，并提出我国小城镇污水处理工艺的发展趋势。
2.1污水自然净化处理系统
常见的污水自然净化处理系统包括稳定塘、土地处理系统以及湿地处理系统。
2.1.1稳定塘。稳定塘又称为氧化塘或者生物塘，是一种天然的或经一定人工构筑的污水净化系统，具有投资少、运行管理简便、节省能耗的特点。世界各国从20世纪初开始了对稳定塘的研究，在20世纪50年代以后迅速发展[3]。我国对稳定塘的研究始于20世纪50年代末，到目前为止，已经建成并投入运行的稳定塘几乎遍布全国各个地区。稳定塘按照塘水中微生物类型可以分为：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘[4]。与其他工艺相比，稳定塘具有以下几个优点：一是处理成本低。稳定塘的结构简单、施工周期短、处理耗能低、运行维护方便且成本低，因稳定塘的污水处理成本低。二是由于稳定塘的容积大，因此能够承受污水水量的波动，适应能力和抗冲击负荷强。适合小城镇污水处理的工艺要求。三是稳定塘能够充分地利用当地现有的湖泊、池塘等。因此，可以因地制宜，达到污水处理的目的。四是稳定塘的污泥产量少，从而减少二次污染，降低了污泥的处理处置费用。由于氧化塘具有以上优点，所以氧化塘工艺得到了广泛的应用。但是氧化塘也有一些缺点和局限性：占地面积大，处理的效率相对来说比较低，可能产生臭味滋生蚊蝇，不宜建在居民区的附近。
2.1.2土地处理系统。污水土地处理系统[4]是指利用农田、林地等土壤―微生物―植物构成的陆地生态系统对污染物进行综合净化处理的生态工程，它能够在处理城镇污水的同时，实现污水的资源化与无害化。目前，常用的工艺有慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统、湿地处理系统和地下渗滤系统。而在土地处理系统中应用最广泛、研究最成熟的就是人工湿地处理系统[5]。人工湿地系统不可缺少的5个部分分别是具有透水性的基质、在饱和水和厌氧基质中能够生长的植物、水体、无脊椎或者脊椎动物以及好氧或厌氧的微生物种群[6]。土地处理系统便是利用这些部分通过物理过滤、物理吸附与沉积、物理化学吸附、化学反应与沉淀、微生物代谢与有机物的生物降解等过程来处理污染物质。污水土地处理系统的优点有：一是污水土地处理系统可以促进污水中植物营养素的循环，污水中的有用物质通过作物的生长而获得再利用。二是污水土地处理系统的基建费用少，能够充分地利用土地和洼地等。三是污水土地处理系统的运行管理方便，而且能耗低。四是污泥得到充分地利用，二次污染少。污水土地处理系统有以上一些有点，同时，也有一些缺点，如果设计不当，会污染土壤和地下水，特别是造成重金属污染、有机毒物污染，导致农产品质量下降。也会散发臭味、滋生蚊蝇，甚至会影响人体的健康。
2.1.3湿地处理系统。与上述的自然净化处理系统类似，人工湿地的主要优点就是操作简单、投资省、能耗低。但是，其占地面积相对来说比较大。因此，人工湿地处理系统比较适用于用地不太紧张的农业区小城镇。
2.2氧化沟工艺
氧化沟是20世纪50年代荷兰工程师在延时曝气活性污泥法的基础上发明的一种新型活性污泥法。根据氧化沟的构造特征以及发明者和专利情况，可以将氧化沟分为不同的类型。常见的主要有Carrousel氧化沟、交替式氧化沟、除磷脱氮双沟式氧化沟、三沟式氧化沟、ObraI氧化沟以及一体化氧化沟。在传统的氧化沟用于去除COD和BOD的基础上，第2代氧化沟还具有脱氮除磷的功能，这在很大程度上提升了氧化沟的应用前景。氧化沟工艺具备以下几个优点[5]：一是由于氧化沟的构筑物少，可不建初沉池以及污泥消化池，因此处理流程简单，操作管理方便。二是氧化沟适用于高浓度工业废水，能够承受水质水量的冲击负荷，克服了高浓度工业废水抑制活性污泥菌活性的缺点。三是当需要进行脱氮除磷时，相对传统的脱氮除磷工艺，氧化沟具有降低运行费用以及能耗的优点。四是出水水质好，运行稳定。但是，由于一般不建初沉池和污泥消化池，所以氧化沟工艺增加了反应池的负荷，这在一定程度上会增加部分能耗，同时由于氧化沟的曝气装置比如表面曝气器或者曝气转刷等机械部件需定期维修，因此检修工作量较大[7]。2.3SBR工艺
序批式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）简称SBR，又叫序列间歇式活性污泥法。SBR反应池是该工艺的核心系统，均化、初次沉淀、生物降解以及二次沉淀过程都在SBR反应池发生。它通过在运行上的间歇操作，实现了对有机物的有效降解[8]。作为活性污泥处理技术，SBR的主要优点有：一是工艺处理设备少，无二沉池和污泥回流系统，因此运行操作简单、管理方便。二是不受污泥膨胀的困扰。三是抗冲击负荷能力强。四是可以实现好氧、缺氧、厌氧状态交替出现，脱氮除磷的效果好。由于以上特点，SBR系统更适合水量小、分散点源、污染物间歇排放的农村小城镇污水处理。但同时，SBR工艺也有一些不可忽略的缺点，由于滗水深度一般是1～2m，因此污水提升的说水头损失比较大。设备对自动化控制要求严格，因此对管理人员的要求也比较高。同时由于SBR工艺不设初沉池，在一定程度上容易产生浮渣[7]。
2.4生物接触氧化工艺
生物接触氧化法就是由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。在有氧的条件下，污水与填料表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。生物接触氧化法的优点[2]是：一是工艺耐冲击负荷的能力强，不需污泥回流设备，同时也不受污泥膨胀的影响，产泥量也少。二是其单位容积的生物量大，因此处理能力比较高。三是由于工艺的设备较少，操作运行简单，便于维护。但是，对小城镇来说，该工艺的造价比较高，而且布水和布气时不易均匀。虽然设备少，但是构筑物构造比较复杂，这就增加了设计施工的难度。因此，选用时需要酌情考虑小城镇的现实情况。
2.5厌氧水解―高负荷生物滤池
厌氧水解―高负荷生物滤池是近年来为了适应小城镇污水处理的特点而产生的处理工艺。该工艺主要是将预处理工艺由传统的初沉池改为厌氧水解滤池，同时在传统高负荷生物滤池的基础上对其工艺构造进行了重要的技术创新。改造后的工艺既具有高负荷、高效率的优点，又通过采用具有高空隙率、高附着面积和高二次布水性能的新型塑料模块填料，取消了滤池出水回流系统，从而大幅度的降低了操作运行的能耗以及建设投资费用[2]。作为新型工艺，厌氧水解―高负荷生物滤池有以下几个突出的优点：一是与普通的活性污泥法相比，该工艺的产泥量大大减少，这就在一定程度上降低了污泥处理、处置费用，也降低了二次污染。二是由于该工艺处理系统集初沉池、曝气池、污泥回流设施以及供氧设施等与一身，因此污水处理流程简单，管理运行简单。三是工艺的抗冲击负荷能力比较强[5]。这些优点都决定了厌氧水解―高负荷生物滤池能够适应我国小城镇污水的要求。
3 结语
通过对上述几种小城镇污水处理工艺的比较，可以得出以下几个结论：小城镇污水处理应从节约成本和管理方便入手来选择污水处理工艺，将经济、环境、社会效益达到最大化。因此，不同的城镇应该根据自身的特点来选择合适的工艺。对于用地不紧张的城镇，可以选择人工湿地处理系统。实践证明，人工湿地处理系统不仅投资省、处理效果好，而且有助于美化生态环境，是小城镇污水处理工艺的最优方案之一[9]。从成本出发，氧化沟工艺以及SBR工艺设备简单，基建投资省且占地面的小，因此对于小城镇污水处理，应优先考虑这些工艺。从近年来的发展趋势看，小城镇污水处理的技术要求投资省、耗能低、运行管理方便、效率高。这些已经成为小城镇污水处理技术发展的必然趋势。比如近年来开发的新工艺，比如厌氧水解―高负荷生物滤池[2]便是成功的代表。在技术的支持下，应该继续加大力度，结合《国家环境保护“十二五”规划》的主要精神，切实做到加强小城镇污水处理，这样才能真正做好供水和污水处理的工作。
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