（环境工程专业论文）基于快速城市化的分散式污水处理模式研究.pdf

摘要 集中式污水处理是我国城市污水处理的的主要形式，具有处理效果好、便于管理、 以及“规模效应 等优点，对城市水环境的保护起到重要作用。但是，由于污水集中处 理设施的建设存在资金投入大、周期长等弊端，导致城市污水处理滞后，使城市快速扩 张区污水排放成为加大城市水环境压力的重要区域；分散式污水处理模式，可实现污水 就近处理，处理设施建设灵活、投资少，可以作为污水集中处理模式的有益补充，具有 重要的研究意义。 本文以城市分散式污水处理模式为研究对象，首先通过集中、分散污水处理模式特 征及制约因素分析，对污水分散处理区域进行判定；其次，在污水分散处理技术分析的 基础上，针对不同区域特征，构建了达标排放分散处理技术模式和污水再生利用分散处 理技术模式；最后，针对污水分散处理存在的制约因素，制定了污水分散处理运营管理 模式及对策，得出以下结论： ( 1 ) 在城市化发展过程中，污水处理模式应该以集中处理为主、分散处理为辅， 从整体上实现城市污水集中和分散处理的有效结合，提高城市污水处理率，改善城市对 水环境的压力。 ( 2 ) 污水分散处理区域的判定是制定污水处理技术模式的依据。污水分散处理模 式应用于以下区域：在集中处理污水管网规划之外的污水排放区域，应建设永久性分散 污水处理设施，进一步根据有无中水回用要求，又将分散处理模式细分为分散处理后直 接排放和分散处理后再生利用两类模式；在污水排放区域，集中管网规划建设范围之内 而集中处理设施滞后的区域，应建设临时性污水分散处理设施，其是或否回用应依据区 域环境管理的要求而定。 ( 3 ) 对于达标排放的项目，通过污水处理技术及特征比较，得出在占地面积为主 要制约因素的条件下，当污水排放执行二级排放标准时，可选择曝气生物滤池、生物接 触氧化两种分散式污水处理工艺；当污水排放执行一级排放标准时，可选择s b r 分散式 污水处理工艺。鉴于占地面积制约，建议将污水分散处理设施设计成地埋式。对于污水 处理后再生利用的项目，分居住区和高校两种情形进行了分析，得出：当居住区中水回 用于城市杂用水时，可采用曝气生物滤池工艺；当回用于景观用水时，可采用s b r - f _ 艺； m b r 工艺可作为高档住宅区的污水处理及回用工艺。当高校污水处理设施建设不受土地 面积制约时，可选择地下渗滤污水处理技术；当污水处理设施建设受面积制约时，可选 择运行费用较低的生物氧化接触法或生物曝气滤池处理技术。 ( 4 ) 在适宜于分散处理工艺模式选择的基础上，得出用户自助模式可适用宾馆、 写字楼、商业会所及高校污水处理系统的运营管理；建设拥有运营模式 ( b u i l d o w n i n g o p e r a t i o n ，简称b o o ) 适用于中、小型居民社区污水处理及回用系统的 运营管理；建设经营转让模式( b u i l d o p e r a t e t r a n s f e r ，简称b o t 模式) 适用于大型居 民社区、经济开发区的污水处理系统的运营管理。 ( 5 ) 提出了加快制定污水分散处理技术体系、促进污水分散处理的优惠政策、调 整污水处理收费政策及在线监测等促进污水分散处理模式应用的对策建议。 关键词：城市化；污水分散处理；中水回用 t h er e s e a c ho nt h em o d e lo ft h ed e c e n t r a l i z e d 1 l 乙s t e 礁t e rt r e a m e n ti nr a l p i d l yu r b a n i z a t i o n a b s t r a c t c e n t r a l i z e ds e w a g et r e a t m e n ti nt h eu r b a ns e w a g et r e a t m e n ti st h em a i nf o r m ，h a v eg o o d e f f e c t s ，m a n a g e a b l e ，a n d ”s c a l ee f f e c t ”o fu r b a nw a t e re t c ，w h i c hp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei n t h ep r o t e c t i o no ft h ee n v i r o n m e n t h o w e v e r , d u et ot h es e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e sf o rc e n t r a l t r e a t m e n to fc o n s t r u c t i o nf u n d s ，l o n gp e r i o d ，t h eu r b a ns e w a g et r e a t m e n tl a g ，t h eu r b a n s e w a g ed i s c h a r g ea r e aa st h er a p i de x p a n s i o no fu r b a nw a t e re n v i r o n m e n to ft h ep r e s s u r eo f i n c r e a s i n gi m p o r t a ma r e a d i s t r i b u t e ds e w a g ed i s p o s a lm o d e ，c a na c h i e v et h es e w a g e t r e a t m e n tf a c i l i t i e sc o n s t r u c t i o n ，n e a rw i t hf l e x i b l e ，l e s si n v e s t m e n t ，c a nb eu s e da st h ec e n t r a l t r e a t m e n tm o d eo fb e n e f i c i a ls u p p l e m e n t ，a n dh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e b a s e do nu r b a nd i s t r i b u t e ds e w a g et r e a t m e n tm o d ea st h er e s e a r c ho b j e c t ，t h ef i r s t t h r o u g ht h ec o n c e n t r a t i o na n dd i s p e r s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fw a s t e w a t e ra n dr e s t r i c t i o nf a c t o r a n a l y s i sm o d e lo fs e w a g ep r o c e s s i n ga r e a , s c a t t e r e dj u d g m e n t s e c o n d l y , i nt h ew a s t e w a t e r t r e a t m e n tt e c h n o l o g ys c a t t e r e do nt h eb a s i so fa n a l y s i so ft h er e g i o n a lc h a r a c t e r i s t i c s ， a c c o r d i n gt o d i f f e r e n tc o n s t r u c t st h ed i s c h a r g es t a n d a r d sa n ds e w a g ep r o c e s s i n gm o d e d i s p e r s i o nr e c y c l e ds c a t t e r e dp r o c e s s i n gm o d e f i n a l l y , t h es e w a g et r e a t m e n tc o n d i t i o n a l i t y s c a t t e r e d ，f o r m u l a t et h es e w a g ep r o c e s s i n go p e r a t i o nm a n a g e m e n tm o d ea n dd i s p e r s i o n ， s o m ec o n c l u s i o n s ： ( 1 ) i nt h eu r b a n i z a t i o np r o c e s s ，s e w a g ed i s p o s a lm o d es h o u l df o c u so nh a n d l i n g ， p r o c e s s i n g ，s c a t t e r e df r o mt h ew h o l er e a l i z a t i o no fu r b a ns e w a g et r e a t m e n to fc e n t r a l i z e da n d d e c e n t r a l i z e de f f e c t i v ec o m b i n a t i o n ，i m p r o v et h eu r b a ns e w a g et r e a t m e n t ，i m p r o v i n gt h e u r b a nw a t e re n v i r o n m e n to ft h ep r e s s u r e ( 2 ) s e w a g ep r o c e s s i n ga r e as c a t t e r e dj u d g e m e n ti sf o r m u l a t e da c c o r d i n gt ot h ep a t t e r no f w a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g y s e w a g et r e a t m e n tm o d ea p p l i c a t i o ni ns c a t t e r e di nt h e f o l l o w i n ga r e a s ：c o n c e n t r a t i o ns e w a g ep i p et h ed i s c h a r g ep l a n n i n ga r e a ，s h o u l db u i l da p e r m a n e n ts c a t t e r e ds e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e s ，f u r t h e ra c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t s ，a n d w i t h o u tw a t e r - r e c o v e r ys c a t t e r e dp r o c e s s i n gm o d ew i l lb ed i s p e r s e da f t e rt r e a t m e n tf o rd i r e c t e m i s s i o n sa n dd i s p e r s e da f t e rr e c y c l i n gt w ok i n d so fp a t t e r n s i nt h es e w a g ep i p ec o n s t r u c t i o n i nc o n c e n t r a t i o na r e a sa n df a c i l i t i e sf o rc e n t r a lt r e a t m e n tw i t h i nt h es c o p eo ft h ea r e a , s h o u l d b u i l dl a g g i n gt e m p o r a r ys e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e s ，i ti ss c a t t e r e da n dr e u s eo fr e g i o n a l e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n ts h o u l db eb a s e do nr e q u e s t ( 3 ) f o rd i s c h a r g i n gs t a n d a r d ，t h r o u g ht h ep r o j e c ta n dc h a r a c t e r i s t i c so fw a s t e w a t e r t r e a t m e n tt e c h n o l o g yi nc o m p a r i s o n ，c o v e r sa na r e ao fm a i nf a c t o r sr e s t r i c t i n gc o n d i t i o n s ， w h e ns e w a g ed i s c h a r g es t a n d a r d ，e x e c u t i v el e v e lc a l lc h o o s ea e r a t i o nb i o f i l t e r , b i o l o g i c a l c o n t a c to x i d a t i o nt w od i s t r i b u t e dw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s w h e nt h es e w a g ed i s c h a r g e s t a n d a r d ，e x e c u t i v el e v e lc a nc h o o s es b rs e w a g et r e a t m e n tp r o c e s s e s d i s t r i b u t e dg i v e na r e a r e s t r i c t i o n ，s e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e ss c a t t e r e dd e s i g n e db u r i e d f o rs e w a g et r e a t m e n ta f t e r r e c y c l i n gp r o g r a m ，s e p a r a t i o na n dr e s i d e n t i a lt w oc a s e sw e r ea n a l y z e d ，i ti sc o n c l u d e dt h a t w h e nu s e di nu r b a nr e s i d e n t i a lw a t e rt ow a t e r , n o i s ec a na d o p ta e r a t i o nb i o f i l t e rp r o c e s s w h e nu s e di nl a n d s c a p ew a t e r , c a l lb ei ns b rp r o c e s s ，p r o c e s sc a nb eu s e da sh i g h - g r a d e r e s i d e n t i a lm b rs e w a g ed i s p o s a la n dr e c y c l ep r o c e s s w h e nt h eu n i v e r s i t ys e w a g et r e a t m e n t f a c i l i t i e sc o n s t r u c t i o nf r o mt h el a n da r e aa n do p t i o n a l l yr e s t r i c ti n f i l t r a t i o nf i l t e rs e w a g e t r e a t i n gt e c h n o l o g y , w h e nt h es e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e sc o n s t r u c t i o nr e s t r i c t e db ya r e a ，c a n c h o o s el o wo p e r a t i n gc o s to fb i o l o g i c a lo x i d a t i o nc o n t a c tm e t h o do rb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ( 句s u i t a b l ef o rs c a t t e r e di nt h em o d e ls e l e c t i o np r o c e s sb a s e do nu s e rs e l f - s e r v i c em o d e l a p p l i c a b l eh o t e l s ，o f f i c eb u i l d i n g s ，b u s i n e s sc e n t e ra n ds e w a g ed i s p o s a ls y s t e mo p e r a t i o n a l m a n a g e m e n t b o om o d e ls u i t a b l ef o rm e d i u ma n ds m a l l s c a l ew a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n d r e u s ec o m m u n i t yr e s i d e n t so fo p e r a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m b o tm o d ei ss u i t a b l ef o r l a r g e - s c a l er e s i d e n t i a lc o m m u n i t i e s ，t h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n tz o n eo fs e w a g et r e a t m e n t s y s t e mo p e r a t i o n a lm a n a g e m e n t ( 5 ) p r o p o s e ds p e du pf o rs e w a g ep r o c e s s i n gs y s t e m ，p r o m o t et h ed i s p e r s i o no fs e w a g e t r e a t m e n tp r e f e r e n t i a lp o l i c i e sa n ds c a t t e r e ds e w a g ec h a r g ep o l i c ya d j u s t m e n ta n do n l i n e m o n i t o r i n ge t c t op r o m o t et h ea p p l i c a t i o no fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tm o d ed i s p e r s i o n c o u n t e r m e a s u r e sa n ds u g g e s t i o n s k e yw o r d s ：u r b a n i z a t i o n ，s e w a g ec o n c e n t r a t e dd i s p o s a l ，r e c l a i m e dw a t e rr e u s e 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 墨裹篡妻嚣篓主要亍盟指导教师签名： 魁学位论文作者签名：盈超凼指导教师签名：丝2 竺兰竺? 犰l 乞年毛只 7 b 孤7 晦只8 日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本 论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 绿起山 沙f ，。年乡月7 7 日 西北大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 2 0 世纪8 0 年代以来，世界各国都追求以实现经济快速增长为目标的城市化发展， 伴随而来的城市环境污染问题逐渐成为人类社会关注的焦点，最具有显著代表性的环境 问题为“世界八大公害事件” 1 - 6 1 ，其中又以水环境问题发生频率最高，后果也最为严 重【7 - 8 】。因此，日益凸显的水污染问题已经成为世界各国城市化可持续发展的制约因素【9 1 。 以我国为例，2 0 0 8 年城市化率为4 5 6 8 ( 表1 ) ，大大落后于发达国家7 5 的平均 水平，而且也低于世界5 1 7 的平均水平，仅相当于发展中国家4 4 的平均水平；同时 从城市化发展速度来看，城市化率从1 9 9 6 年的2 9 8 增长到2 0 0 8 年的4 5 6 ，年均增 长1 3 2 ，又反映出我国城市化处于高速发展阶段。高速的城市化发展决定了城市建成 区面积扩展、工业规模的扩大、人口的激增。数据表明我国城市建成区面积由1 9 9 6 年 的1 9 7 6 8k m 2 ，增加到2 0 0 8 年的3 8 2 1 0k m 2 ，增长9 3 ，年均增长率7 8 ；规模以上 工业企业由1 9 9 6 年的5 6 3 4 7 个增长到2 0 0 8 年的1 8 2 0 3 5 个，增长2 2 3 ；建成区人口从 1 9 9 6 年的1 5 3 0 4 万人增长到2 0 0 8 年的3 1 8 7 3 万人，增长1 0 8 ，年均增长1 2 5 。 表11 9 9 6 2 0 0 8 年城市化特征值 第一章绪论 1 9 9 62 9 81 9 7 6 85 6 3 4 71 5 3 0 4 注1 ：数据来源1 9 9 7 2 0 0 9 年中国统计年鉴、中国城市统计年鉴 城市化的发展使生活用水、工业用水量增加，同样也导致污水排放量的增加。2 0 0 8 年城市污水排放量由1 9 9 6 年的3 3 3 亿t 增长到5 8 9 亿t ，增长7 7 ，未经处理而直接排 放的污水高达1 6 7 亿t ，对城市水环境造成了严重的威胁，主要表现为： ( 1 ) 水环境污染严重 城市污水排放量的增加，使我国大多数城市河流、湖库、地下水都存在严重的污染， 导致城市水源水质下降，严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的身体健康，也对 我国正在实施的可持续发展战略带来严重的负面影响【m 1 1 j 。国家环保总局2 0 0 9 年6 月公 布的调查资料显示：2 0 0 8 年度4 0 7 个城市重点监测断面中，3 8 1 的断面满足i i 类水 质要求，3 2 2 的断面属、v 类水质，2 9 7 的断面属劣v 类水质；全国2 8 个重点监测 湖库中，满足i i 水质的湖库只有一个，占3 6 ，h i 水质湖库有6 个，占2 1 4 ，类水质 湖库有7 个占2 5 0 ，v 类水质湖库有4 个占1 4 3 ；劣v 类水质湖库有1 0 个，占3 5 7 。 ( 2 ) 水质性缺水普遍存在 我国是一个缺水严重的国家，我国的淡水资源总量为2 8 0 0 0 亿立方米，占全球水资 源的6 ，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源 量只有2 3 0 0 m 3 ，仅为世界平均水平的1 4 ，是全球人均水资源最贫乏的国家之一【1 2 l 。同 时，由于水资源受到各种污染，致使水质恶化不能使用，使我国城市水资源更为 短缺。以黄河为例，作为西北、华北最重要的水源，承担着流域内5 0 多座大、中城市 和4 2 0 个县居民饮水及工、农业用水，但近年来，随着黄河污染加重，沿黄7 0 的城市 集中饮用水水源已不能满足水质标准，开始面临水质性缺水。 改善城市水环境质量的有效途径是建设污水处理设施，提高污水处理能力。在此期 间我国的城市污水处理系统的特征表现为： ( 1 ) 城市污水处理设施高速建设，污水处理能力已经形成一定的规模( 表2 ) 。1 9 9 6 年我国拥有城市污水处理厂3 0 9 座，日处理能力仅为1 1 5 3 万m 3 d ，污水处理率为2 3 6 ； 经过1 2 年的发展，到2 0 0 8 年地级以上城市拥有污水处理厂1 4 0 0 多座，污水处理能力 达到8 0 0 0 万t d ，城市污水处理率提高到6 9 5 ，基本达到城市污水处理及污染防治 技术政策中规定“2 0 1 0 年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于5 0 ，设 市城市的污水处理率不低于6 0 ，重点城市的污水处理不低于7 0 ”的目标，其中工 业污水达标排放率达到9 7 4 ，城市生活污水处理率为5 7 ，可见目前我国城市污水 2 西北大学硕士学位论文 处理的主要任务提高生活污水的处理率。 表21 9 9 6 2 0 0 8 年城市污水处理情况 注1 ：数据来源1 9 9 7 2 0 0 9 年中国统计年鉴、中国城市统计年鉴、全国城镇污水处理及再生利用设施“十 一五”建设规划 ( 2 ) 城市污水处理系统还不完善。欧美、日本等发达国家城市污水处理系统已经 成熟，其污水处理设施的模式多以集中处理为主、分散处理补充，呈现网状布局【1 3 d 5 1 ， 充分利用二者的优点，发挥整体功能，城市污水处理率达到9 5 以上；而我国污水处理 事业起步晚，大多数城市仍以单一的集中处理形式为主，呈现点状分布，对于城市扩张 的区域污水处理能力有限，导致扩张区域排放的污水成为城市水环境的主要污染源【1 6 1 。 表现为：在城市的边缘地区出现了新的建筑小区，如：宾馆、社区、学校、休闲娱乐设 施、医院等，有的虽然在市政管网规划范围内，但因市政污水处理设施建设滞后于城市 化的发展，在短期内还无法建设完整的市政系统，有的小区远离城市管网以后也不可能 排入市政污水集中处理管网。 因此，可借鉴国外城市污水处理模式的成功经验，在污水处理滞后区域合理采用 分散式污水处理模式是提高城市污水处理率、改善水环境质量的解决途径。 1 2 国内外污水分散处理模式应用现状 发达国家在对城市污水处理的过程中同样面临着资金约束、自然条件限制、资源匮 3 第一章绪论 乏等问题，各国根据实际情况采用合理、多样的污水分散处理模式，取得很好的效果， 为我国解决城市污水处理问题提供了参考。 ( 1 ) 美国污水分散处理模式 1 9 7 2 1 9 9 0 年，美国联邦政府投资6 2 0 亿美元用于集中式污水处理设施的建设和升级 改造，对城市污水处理事业起到了积极的作用f 1 7 - 1 8 l 。但是，由于集中式污水处理对分散 在城市区域外围的污水来说成本太高。在可持续发展思潮的影响下，以源头控制、现场 回收污水中能源与资源的国际学术观点在美国也日益受到重视，特别是受绿色建筑思想 的影响，许多关于分散式污水处理系统的理念正在向工业界和政界渗透1 1 9 】。美国西北大 学n o v o t n y 教授提出的以城市水系统、景观、给水处理、污水处理与回用及水量分配一 体化设施受到许多城市决策者与规划者的关注【2 2 1 。 目前，分散式污水处理系统在佛蒙特州达到5 5 ，加利福尼亚州和缅因州有5 0 的 住宅使用现场污水处理系统；东南部各州有1 3 的住宅使用现场污水处理系统，包括使用 率达4 8 的北卡罗莱纳州和4 0 的肯塔基州与南卡罗莱纳州，使区域污水处理率达到 9 5 以上，水环境质量得到改善。 由于分散式污水处理系统在污水处理中的重要性，美国环境保护局为了能更好的解 决分散式污水处理中遇到的问题和挑战，制定了长远规划，并委托美国水环境研究基金 会于2 0 0 7 年举办了美国“分散式污水处理与利用需求 中长期发展战略规划研讨会，目 的是为美国今后在分散污水处理与利用需求方面制定研发规划，并就所需国家研发经费 投入与去向等议题规划并圈定研发范卧2 3 剀。其发展方向为： 生态化。多数分散式污水处理系统出水指标存在接近标准而不达标的问题。如 果与生态恢复技术实现链接，则会较容易实现出水达标的目的。生态恢复技术是一种通 过水体生态系统中各种生物群落的综合作用而去除其中污染物的技术，该技术不需要大 量投资，且生态恢复基地建立后，特别适用于分散污水处理系统。 节能化。在分散式污水处理系统中，不仅注重水质达标情况，同时也要注重节 能的挖潜，通过对每一个实际工程的分析调查，在保证处理工艺技术的可靠性基础上， 设计出符合其自然地理变化需要的节能型系统，以低能耗，高水质来实现污水处理目的。 景观化。分散式污水处理系统通过生态节能技术的强化，其出水水质指标可以 达到中水回用要求的标准。配合建筑规划及分散建筑的特色，增加一些诸如瀑布、叠泉、 涌泉等来增加水流循环和水中氧气含量，同时采用插秧的方法，在底泥上种植一种叫密 齿苦草的水生植物，既有景观效果，同时解决了水体富营养化的问题。通过景观设计的 4 西北大学硕士学位论文 配合，形成人文景观，实现生态环境友好的目的。 ( 2 ) 德国污水分散处理模式 2 0 世纪8 0 年代以前，德国以集中式污水处理为主，是将城区的污水通过地下管道收 集并导入片区专属的污水处理厂i 由于，德国城市大都地貌起伏较大，地下管道的铺设 难度和成本较平原城市高。如德国北部的城市吕贝克，全城的生活污水和工业废水处理 是由沿着塔瓦河的3 个集中污水处理厂共同完成的，污水管网遍布整个城市地区人口聚 集点。这种污水处理方式随着城市空间的发展越来越多的受到质疑，并被认为是不符合 可持续发展要求的f 2 5 1 。1 9 9 5 年2 月，吕贝克市规划局为f l i n t e n b r e i t e 居住区的建设举行了 专门的设计竞赛，并且征招投资商。通过两阶段的筛选，分散式的污水处理的设计方案 最终被选定1 2 6 - 2 7 。在此之后专家组又进一步深化完善了设计方案，并制定了具体的实施 建造步骤。最终，设计方案被列为吕贝克生态可承载城市建设的先锋实验项目，并参展 了2 0 0 0 年汉诺威世博会，此后污水分散式处理逐步向全国推广。 到2 0 0 8 年德国城市的污水处理已形成了集中和分散处理相结合的模式，拥有城镇污 水处理厂7 2 0 3 座，平均8 0 0 0 人就拥有一个污水处理厂( 表3 ) ，污水处理率达到9 7 以 上，各种处理设施总价值高达1 7 0 0 亿马克( 约7 6 0 0 亿人民币) ，其中小型的污水处理厂 占了很大比重【2 8 。2 9 1 。 表32 0 0 8 年德国污水处理厂数量统计情况 ( 3 ) 挪威污水分散处理模式 在挪威将污水分散处理系统包括小型污水处理厂和微型处理设备。 挪威人口稀少，在全国4 5 0 个行政区中约有3 0 的人口在3 0 0 0 人以下。大部分行政 区的人口分布在小村庄或小社区。虽然这些这些社区的小型污水处理厂都有污水收集系 统，但是由于规模小，这些系统还是具有分散系统的特征。为了区别人口少于3 5 人( 或 7 户) 的微型处理厂，把这些服务人口为3 5 5 0 0 人的厂叫做“小型污水厂。【弧3 1 】通常这 5 第一章绪论 些小型污水处理厂的所有权归市政当局，排放标准则单独执行环境管理局认可的标准。 大约有2 5 的人口居住在没有任何集中污水收集系统的地区，这些地方的污水采用 就地处理。根据挪威环境管理局规定，1 7 户家庭组成的小型社区可以使用自己的就地 处理系统。这些就地处理系统一般包括化粪池、配水系统和土地渗滤系统。在土壤渗透 性差而不能使用土地渗滤法处理的场合，常常使用预置的集成处理设备。该设备可以处 理所有的家庭生活污水，处理方式通常为先使用化粪池预处理，然后进行生物处理、化 学处理或二者联合处理。那些用于分散住户( 少于7 户或3 5 人) 的集成就地处理设备设 备被称为微型处理设备。这种设备一般为家庭所用，一旦被环境管理局批准，可以执行 单独的排放标准【3 2 】。表4 为挪威分散污水处理厂的规模和处理方法。 表4 挪威不同处理方法及规模的分散处理厂数量 在挪威，对于服务人口( 或当量人口) 少于3 5 人的小型污水处理厂排放标准是每年 取6 个水样，然后用水样的平均b o d t i 耋和总磷值来表示；对于服务人1 2 1 3 5 5 0 0 人的污水 处理厂，则每年取1 2 个水样【3 3 1 。表5 为挪威的排放标准值。 表5 挪威分散型污水处理厂的排放标准 注2 ：1 ：未给标准；h ：平均值。 2 0 0 6 年挪威对3 5 6 个分散污水厂调查，得出了以下结论： 处理效果不如预期好，主要原因是许多污水处理设施不能按时排泥，从而导致 设备中存泥过多。 6 西北大学硕士学位论文 5 2 的用户反映没有噪声和臭气，2 5 认为有噪声，1 9 认为有臭气，二者皆有 的占4 。 9 1 的用户对水务公司的服务表示满意，但只有5 0 的用户对当地政府提供的服 务表示满意。 ( 4 ) 日本污水分散处理模式 2 0 世纪6 0 年代随着日本经济的崛起，水污染事件频发。特别是在海湾、内海、水库、 湖泊及城市河流，水质每况愈下，化学污染日趋严重，封闭性水域的富营养化态势，引 起了日本环境界的高度重视【粥5 1 。为此，政府投入大量资金建设生活污水处理设施。目 前，处理生活污水有公共污水处理厂和净化槽两套系统。前者利用管网将污水输入污水 处理厂进行非现场处理，后者不需管网而在现场进行污水处理，这尤其适合于分散污染 源，特别是城市周边区域。 净化槽的发展经历了单独处理净化槽、合并处理净化槽、深度处理净化槽等几个阶 段。单独处理净化槽为仅处理粪便的净化装置，出水b o d 5 可以达至u 9 0 m g l ，在经济发 展水平相对较低时期主要解决了公共卫生问题。合并处理净化槽既能处理粪便又能处理 生活杂排水，出b o d 5 2 0m g l ，通过安装合并处理净化槽可以实现生活污水的就地处 理，达标排放【3 6 1 。1 9 9 5 年由于要求保护湖泊、内海等封闭型水域水质的呼声日渐高涨， 日本政府对净化槽的构造标准进行了大规模的修订。在新修订的版本中，除了提高去除 b o d 5 、c o d 的标准外，作为治理富营养化的一个对策还增加了去除氮、磷的内容。这 一修订大大促进了深度处理( 氮、磷去除型) 净化槽的开发。目前日本的深度处理净化槽 技术已经非常成熟，可以达到出水b o d 5 1 0m g l 、t n 1 0 m g l 、t p 0 3 ) ( 表2 0 ) ， 可供微生物增长和繁殖，一般不含有毒物质，但有大量细菌、病毒、寄生虫卵等。 污水外观混浊，水中含有许多食物渣滓及浮油。 容易恶化，若不及时处理，易腐败变黑产生臭味等现象，影响小区环境。 废水排放不均匀，水量、水质波动很大。 表2 0 生活污水指标值 注6 ：数据米源：建筑中水设计规范( g b 5 0 3 3 6 2 0 0 2 ) ( 3 ) 居住小区污水处理及回用原则 就地收集、就地处理、就地回用。许多新建居住小区远离城市集中管网，建立 “就地收集、就地处理、就地回用”的居住小区污水分散处理与再生利用系统具有经济、 社会、环境的三重效益。 立足于小区水环境的生态建设。应合理利用当地资源和条件，将污水处理和利 用系统融为一体，形成以中水回用为基础，建立以绿化、道路浇洒为主，水景、洗车为 辅的小区杂用水供水体系，提高水资源的利用率，降低对水环境的污染，为维持小区内 部良好的生态环境提供水源保障，减轻环境负荷。 生活污水作为再生水原水。过去的运行实践表明，优质杂排水作为回用的原水， 要求小区采用分流排水，将增加管网费用；另外，优质杂排水水量偏小不能满足对回用 水量的要求。鉴于以上原因，将小区生活污水作为再生水原水。 不鼓励再生水入户。由于再生水水质的安全性和卫生性尚处于研究阶段，并且 现有的城市杂用水水质标准未对病毒和寄生虫类卫生学指标做出相应的规定，水质 存在安全隐患；另外，再生水入户的管网投资较大，将占再生水系统总投资的2 3 。因此， 3 9 第三章污水分散处理技术模式构建 建议小区中水的主要回用顺序为：道路清扫、消防储水、绿化、冲厕( 公建) 、洗车用 水、景观用水( 观赏性) 。 ( 4 ) 污水处理及回用技术选择 工艺选择主要通过区域污水排放要求，结合工艺占地处理效果、占地面积、吨水投 资和运行费用、运行过程中产生的二污染程度以及管理难易性进行综合比较，选择出最 为适合的污水处理工艺。 中水回用要求分析 结合生活小区污水水质特征( 表2 0 ) 和城市中水回用指标值( 表2 1 ) ，再生水回用 于杂用水( 道路清扫、消防、绿化、冲厕、车辆冲洗) 时要求c o d 的去除率在8 5 8 8 之间，b o d 去除率在9 0 9 5 之间，n h 3 n 去除率在5 0 叙! 之间；回用于水景用水的 处理程度要求n h 3 n 的去除率达到9 0 ，磷的去除率达到9 5 。 表2 1 城市中水回用标准值 注7 ：数据米源：建筑中水设计规范( g b 5 0 3 3 6 - 2 0 0 2 ) 经污水处理工艺对比分析( 表2 2 ) ，a 2 0 、曝气生物滤池、生物氧化接触法、氧化 沟工艺、s b r 工艺、m b r i 艺都有较好的水量、水质冲击负荷，对c o d 、b o d 5 的去除 率可满足回用水质标准。曝气生物滤池、生物氧化接触法对氮、磷的去除率较低，出水 仅可满足杂用水水质要求；a 2 0 、氧化沟及其改进工艺、s b r 及其改进工艺、m b r 具有 较好的脱磷除氮功能，出水可满足景观回用。其中m b r 处理器将超滤、微滤与活性污泥 技术相结合，以膜分离过程取代二沉池重力沉降过程，提高了容积负荷，减少污泥排量， 脱氮效果较好，出水浊度 i n t ，感官上以接近自来水，细菌指标明显优于氧化沟、s b r 工艺，用户从心理上更容易接受。 西北大学硕士学位论文 注8 ：为优良；o 为良好；为一般；为差。 环境因素分析 环境因素主要分为噪声污染、空气污染以及污水处理过程中产生的污泥。 表2 3 工艺产生的二次污染评价 注9 ：为优良；o 为良好；为一般；为差。 从表2 3 可得，m b r 、s b r 产生的二次污染最小，曝气生物滤池有噪声污染，氧化沟、 生物接触氧化法有噪声污染和臭气产生，a 2 0 产生的二次污染最大。 从环境角度讲工艺选择顺序依次为m b r 、s b r 、生物曝气滤池、氧化沟、生物接触滤池、 4 i 第二三章污水分散处理技术模式构建 a 2 0 。 经济因素分析 各工艺的投资、运行费用依据建设部全国市政工程投资估算指标( 1 9 9 6 版) 、 市政工程可行性研究投资估算编制办法、给水排水设计手册技术经济、类似工 程经济指标及有关厂家设备报价等，工艺基建费用与运行费用见表2 4 。 表2 4 工艺基建投资与运行费用 从吨水投资看，m b r 投资费用最高，比其他工艺高出近1 5 倍，a 2 0 、氧化沟工艺吨 水投资相当，生物接触氧化法最低；由于分散处理设施规模较小，运行费用的规模效应 不明显，相差不大，除m b r 外其他工艺吨水运行费用在o 5 o 6 元之间，因此在经济因素 分析中只比较投资费用。 从经济因素看，当中水回用于杂用水时应选择投资较低的生物接触氧化法和曝气生 物滤池；回用于景观用水时应选择s b r 工艺。 占地面积和维护管理因素分析 上文已对各工艺在建设过程中的占地面积作了分析，认为a 2 0 、氧化沟占地面积大， 在用地紧张的小区不适于选用；生物接触法和曝气生物滤池占地面积较a 2 0 、氧化沟小， 适合于小区应用；s b r 、m b r 用地面积少，有利于节省土地。 4 2 两北大学硕士学位论文 处理工艺的运行难易程度。本文认为有中水回用要求的小区应该将污水处理处理及 回用设施的运行管理托管给污水处理公司，所以处理工艺操作、管理、维护难易程度不 是工艺选择的制约因素。 工艺选择。通过对处理工艺、经济因素、环境因素及占地面积和维护管理难易 程度多方面分析，本文认为： aa 2 0 、氧化沟因占地面积大而不宜选择； b 当小区中水仅回用于杂用水( 道路清扫、消防、绿化、冲厕、车辆冲洗) 时，生 物接触氧化、曝气生物滤池、s b r 、m b r 四种工艺的出水水质都可满足回用标准，结合 经济因素、环境因素及工艺占地面积，认为工艺选择顺序依次为： 曝气生物滤池、s b r 、生物接触氧化、m b r 。 c 当中水回用于景观用水时，生物接触氧化法和曝气生物滤池脱氮除磷效果较差， 不能满足回用标准，因选择s b r 、m b r 。m