分散式污水处理研究进展

分散式污水处理研究进展 1 前言 水污染是我国主要的环境问题之一，我国高度重视水环境保护，已采取各种措施防治水 污染。到“十一五”末期我国集中式污水已基本得到有效控制，然而未纳入城市市政管网覆 盖范围的处于郊区或远离城镇的区域由于具有污水量小、产生源分散、污染数量多等特点， 其产生的生活污水尚未得到有效处置，引起的环境问题日益凸显。据统计目前未处理的分散 式污水是城市和县城采用集中污水处理量的 1.5 倍，因此进行分散式污水处理刻不容缓。 目前全国几乎所有城市中都采用集中式污水处理方式。然而，污水集中处理强烈依赖于 排水收集管网系统，且投资大运行成本高，对于大部分小城镇和农村地区并不适合。为此， 不少学者和业内人士反思集中式污水处理这种末端处理在回收污水中资源与能源方面存在的 不足，继而将研发和应用的方向转向对废水的就地处理、源头控制、就地回用，各种分散式 处理技术及小型化设备应运而生。 2 分散式污水处理技术研究现状 目前，分散式污水的处理技术主要是采用生物处理技术，包括厌氧无动力处理技术、生 物膜法、速分生物处理和生态处理技术。 厌氧无动力污水处理技术厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群 体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。近年来，发展了越来越多的高效厌氧处理设备和 技术，如升流式污泥床反应器(UASB)、厌氧滤池 (AF)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)等。针 对分散点源污水的特点，厌氧无动力污水处理装置采用初沉池+厌氧污泥床接触池+厌氧生物 滤池工艺，将全套装置埋于地下，工艺过程简单，耗能低。 膜处理技术 MBR 是生物处理单元与膜分离单元相结合的一种新型水处理技术，二沉池 用膜组件代替，以减少处理设施的占地面积，并通过保持较低污泥负荷的方式来减少污泥量。 在再生水资源日益得到重视的当今社会，MBR 在污水处理领域特别是分散污水处理和回用 方面得到普遍应用。为了克服独立的 MBR 工艺对氮磷去除率较低的缺陷，通常将 MBR 与 其他工艺进行组合。如淹没复合式膜生物反应器、循环交替式活性污泥法 MBR、生物移动 床 MBR、淹没式 MBR、循环间歇式活性污泥法 MBR、厌氧+好氧+缺氧序批式 MBR 等， 这些新工艺不仅强化了处理效果，提高了氮磷的去除率，同时减轻了膜污染。 速分生物处理技术速分生物处理技术是将“流离”原理应用到 A/O 技术或生物膜技术 中，形成的一种新型污水处理技术。速分生化池内的填料为速分生化球，生化池内布设曝气 系统，污水中的悬浮颗粒经速分生化池的三相运动，由流速快的液体流向流速慢的固液界面 富集，达到固液分离的目的。反应器的空间划分和多孔微生物载体均具有厌氧、缺氧、好态 状态，进而形成多样的微生物生态系统。该技术具有处理效果好，使用寿命长，无污泥，无 异味，维护方便与建设可模块化等优点，目前已成功应用于多处国家级重点工程和不同规模 的水处理站。 生态处理技术生态处理技术主要包括以人工湿地和稳定塘等以及目前新型的蚯蚓滤池处 理技术。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地相似的地面，利用生态系统的物理、 化学与生物的三重协调作用，经过滤吸附、离子交换、沉淀、植物吸收与微生物分解实现对 生活污水的高效净化。 表 1 各种技术的优缺点对比 技术名称 优点 缺点 厌氧无动 力技术 具有低造价、低运行费、能回收利用能源 等优点。 厌氧水解不充分时，有机物去除率低，对悬浮物、 氨氮和磷的去除效果差。 MBR 耐冲击负荷高、处理效果好、出水水质稳 定、易操作管理、剩余污泥量少，占地空 间小。 独立的 MBR 工艺对氮磷去除率高，一般需要与其 他工艺组合以强化处理效果。 速分生物 处理技术 处理程度高，出水水质好，启动快，速分 生化球使用寿命长、污泥量少、无异味、 可模块化建设。 除磷效果差。 生态处理 技术 投资少，建设、运营成本低，污水处理系 统组合多样性、具有绿化环境的功能。 占地面积大，受气候影响及季节影响严重，氨氮处 理效果一般，容易产生淤泥及饱和现象，容易产生 各种挥发性气体溢出。 3 分散式污水处理一体化设备研究现状 由于现在居民的住户越来越趋于片区化, 因此要求分散式污水处理系统的安装、操作与 维护必须简单, 且要运行稳定可靠, 不需要专业人员管理。这就需要设计出工业流水线来生 产成品式小型污水处理设备。合续环境有学者认为，当前, 发展集预处理、二级处理与深度 处理于一体的小型污水净化设备, 已经成为国内外污水分散处理技术发展的一种趋势。近年 来，我国各环保公司研发了许多形式的一体化污水处理设备，主要如表 2 所示： 表 2 主要的一体化污水处理设备 设备名称 技术 应用范围 研发公司 一体化污水处理 设备净化槽 A 2/O + MBR + RO 工艺 农村生活、农家乐污水污水 久保田环保科技（上海） 有限公司 贝斯 II 高效生物 膜反应器 A 3/O+MBBR 工艺 农村、居民小区、学校、宾馆、风 景区、农家乐等分散的生活污水、 生活污水类似的工业污水 深圳合续环境科技有限公 司 兼氧膜生物反应 器 FMBR 工艺 区、县乡镇农村污水处理 江西金达莱环保股份有限 公司 3 JDL 重金属污水 处理器 JDL-结晶膜技术 工业废水处理 江西金达莱环保股份有限 公司 地埋式污水处理 设备 推流式生物接触氧化 宾馆、住宅小区、景区、学校、村 镇等生活污水的处理 山东华能金昊环境工程股 份有限公司 可以看出，大部分一体化设备核心技术是基于生物处理技术，且主要应用于分散式的生 活污水处理，针对工业废水的一体化设备较少，在未来还有广泛的研发空间。 4.前景与展望 分散式污水处理技术由于占地面积少、节省管网维护与建设费用、环境影响较小、因地 制宜、灵活多样等优点特别的将具有广阔的发展空间及良好市场前景。对于各环保公司，只 有尽快研制出真正高效、低耗、造价及运营费用低廉的污水处理设备，才能抓住市场的机遇， 成为行业的领导者。 目前，国内已研发的大多数一体化设备仍然是传统方法的组合，是城市污水处理的小型 化模式，在未来的应用过程仍有较大改善空间，主要可从以下几个方面进行优化升级： 污水处理设备模块化。将污水的预处理、生化处理、后处理、深度处理等设计为工艺单 元模块，不同工艺单元以其核心处理工段为主题，可根据不同水质进行拓展和调整。通过设 备的模块化设计，可大大降低水处理系统的土建工作，工艺的可控性和未来的升级能力将大 大提高。 提高设备自动化控制及监控报警设计。自动化控制可实现无人操作，通过监测出水数据， 并在出现异常时发出警报信号，可以提高设备长期稳定运行的可靠性，实现无人值守等优势。 提高脱氮除磷效果。目前一些分散式一体化设备对总氮的去除并不理想，对于磷的去除 需要兼顾排泥的周期，这使得设备的运营受到一定的限制。研究新型膜材料、保证最短的停 留时间实现最大的氮、磷去除率是提升设备性能的重点方向。 传统工艺与新工艺耦合。在未来研发过程中，可通过与厌氧氨氧化处理技术、微生物固 定化技术以及速分生物处理技术等热点污水处理工艺进行耦合，提高设备的处理效果。 分散式污水氮磷回收与资源化。