适宜于小城镇生活污水处理的生态塘组合处理工艺

适合小城镇生活污水处理的生态池组合处理技术时间： 2008-06-16来源：南京市环境保护科学研究院作者：卜现亭资料来源：南京市环保科学研究院摘要：通过小城镇战略定位和污水处理的重要性和紧迫性论述，指出了我国小城镇污水处理的现状和压力，分析了适合小城镇污水处理的生态池组合处理技术作为高效实用的环境保护技术的优势和发展趋势，通过生态池湿地系统在南京汤泉镇污水处理中的应用实例分析， 重点介绍了构建生态池系统的重要设计参数及其技术特点，为小城镇生态保护和污水处理厂建设提供了技术支持和示范。Abstract :关键词：小城镇污水处理生态池水生植物1 .小城镇的重要战略意义近年来，随着我国国民经济的不断发展和国家政策的引导，大力加强小城镇建设和发展成为今后一个时期城市化发展的目标之一。 党的十五届三中全会的报告指出“发展小城镇，是引导农村经济和社会发展的一大战略。” 大力推进小城镇建设是我国广大农村经济和社会快速发展的必然结果，需要进一步调整农村产业结构，推进社会发展，提高农村城镇化和现代化水平，建设以小城镇为中心的农村市场中心是促进农村地区发展的重要潜力。 小城镇的发展在我国区域经济活动和城市化进程中发挥着特殊的重要作用。 目前城市化发展的主要特点之一是农村建设的城镇数量多、密度大、城镇范围狭小。 根据2006年村镇建设统计公报，全国建制镇19369个，乡16395个，总人口8.89亿，预计到2010年全国建制镇将达到2.5-3万个1。 随着社会主义新农村建设的发展，国家在十一五规划中实施“促进城镇化健康发展”为重大任务，小城镇已经从大问题逐渐向大战略前途发展，具有非常重要的战略意义2。2 .小城镇污水处理的重要性和紧迫性2.1水环境问题成为制约小城镇发展的瓶颈近年来，随着小城镇建设的快速发展，小城镇建设面积扩大，乡镇企业快速发展，城镇人口集中，城镇污水排放量也在增加。 大部分小城镇没有排水和污水处理设施，造成严重的水环境污染，加剧了我国水资源短缺。 到2010年，我国城市生活污水排放量为1050亿m3时，村镇污水排放量估计将达到270亿m33。 但国家体制改革委员会的调查资料显示，小城镇的废水处理率仅为27%，远远低于城镇和城关镇的水平，根据国际共同标准，废水处理率接近零4。 由于过去“重建、轻环境保护”的古老观念，小城镇基础设施建设远远落后于小城镇建设的发展。 许多小城镇缺乏必要的污水收集系统和污水处理设施，污水湍流，资源浪费和小城镇自身环境污染日益恶化，不仅严重影响了小城镇居民的生活环境，也制约了小城镇的经济发展。 因此，必须加快小城镇污水处理设施建设，确保小城镇的可持续发展。2.2需要保护流域生态环境随着国家经济的快速发展，农村地区逐渐富裕，中国东部、东南部经济发达的农村地区水管已经进入村子，城市化进程越来越加快。 随着人民生活水平的提高，农村地区用水量增加，生活污水排放量也急剧增加。 农村生活污水由于氮磷含量高，是导致河流湖泊富营养化的主要原因之一。 资料显示，太湖流域有7个不同规模的污水处理厂，流域内小城镇达978个。 由于污水处理设施建设滞后，未经处理的生活污水直接排入农村小河，最终进入湖泊等接受水体。 据统计，农村生活源和农业面源占我国太湖主要污染物氨氮排放量的77%，占总磷排放量的66 % (5)。 陈能汪、张路平等人6通过福建省九龙江流域集水区定点监测分析，发现农村生活污水总氮、氨氮、总磷等各水质指标浓度高，其浓度变化基本反映居民生活方式和生活规律的农村生活污水污染年排放量为总氮1.562kg/a， 总磷0.153kg/a的九龙江全流域年排放量为总氮5920t/a，总磷578t/a，分别为农业非点源污染排放量的28%、25%； 经济发达，人口集中的沿江两岸地区氮磷排放负荷大。 小城镇水环境污染状况相当严重，水资源污染状况与该小城镇所在流域的状况基本相同。 因此，为实现面源污染的有效控制，控制水环境的富营养化趋势，小城镇生活污水的管理迫在眉睫。只重视大中城市污水处理工程，忽视数量多、分布广的小城镇污水处理。 结果必然无法实现区域污染防治目标，导致严重后果。 2005年，国家环境保护总局全面启动了全国重点流域水污染防治“十一五”规划。 中国环境规划院向重点流域水污染防治“十一五”规划编制的基本思路提交，到2010年，全国城镇和建设城镇污水处理率应达到60%。 因此，小城镇污水处理厂越来越多，其数量从中等规模超过了大规模污水处理厂。 小城镇污水处理是大中城市污水处理的新战略目标，具有十分重要的战略意义。3 .小城镇污水处理特点及处理技术选择3.1小城镇污水处理特点(1)人口少，用水量标准低，污水处理规模小，污水排放量多，在200020000m3/d的规模范围内，其中生活污水量占50%以上，产业结构具有区域特定差异、雨季影响和用水量变化系数大等特点，因此量和质量不均匀稳定。(2)小城镇生活水平也是污水中浮游物浓度高，有机物浓度低，特别是部分小城镇排水系统不健全，多采用明渠排水，带来大量雨水流入和地下水渗透，污水中有机物浓度也降低8。(3)经济发展水平低，经济负担力弱，可供选择的适用技术少。(4)维护管理技术人员和运行管理经验显着不足等9。3.2适合小城镇污水处理技术要求针对小城镇污水处理的特点，小城镇污水处理技术一般应当满足以下条件(1)处理技术必须具有适应强冲击载荷的能力。 小城镇污水量昼夜变化较大，加上包括乡镇企业在内的工业废水，水质变动较大。(2)要求管理简单，运行稳定，维护方便。 这对小城镇来说是特别重要的事情，小城镇的技术力量很弱。(3)选择工艺技术时，不仅要把COD、SS等综合污染指标作为工艺选择的依据，还要考虑小城镇污水处理厂的进水水质特征和排水的环境安全性。(四)基础设施投资和运行费用低；投资省、运行费用省、工艺流程简单、处理效果好、运行管理简单的工艺一直是国内外污水处理界研究和追求的方向。 在小城镇污水处理中，这种需求更加明显10。4 .生态池组合处理技术4.1生态池的构成和功能生态池以太阳能为初期能源，塘中种植水生作物，进行水产和水鸟养殖，形成人工生态系统。 在太阳能的推进下，通过生态塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的阶段传递、转化，分解和转化塘中的有机物和营养物质1112。 最后不仅清除污染，还以水生作物、水产的形式作为资源回收，净化后的污水也作为再生水资源回收利用，污水处理与利用相结合，实现了污水资源化。 大型水生植物在水污染管理中可发挥多种作用：通过自身的生长代谢可以大量吸收氮磷等水体中的营养物质，其中一些种类可以浓缩不同种类的重金属，也可以吸收分解某些有机污染物质，促进微生物的新陈代谢，从而促进水中大部分的生物分解性有机物目前，生态池的处理技术正在向规范化、系统化、资源化、生态化、美学化的方向发展13。 选育高效的水生净化植物，结合曝气、水生植物、水产养殖等多个生物处理单元的综合功能，营造生化一体化的水生动植物复合生态系统，成为生态池处理技术的发展方向14。4.2生态池组合处理系统的技术特点(1)采用组合插件原理发展为生态池技术的组合技术结合了物理措施和生物措施，进一步加强了稳定池本来的优点，改善了缺点。 采用的短时间快速好氧分解是将有机污染物质转化为快速养分以供湿地植物生长，该组合使生化反应的水力滞留时间加倍缩短，同时有效降低了有机负荷，生态池的面积也加倍减少。(2)适用于不同的处理规模，基础设施成本便宜。 生态池系统没有复杂的机械设备，工程非常简单，整个系统的建设费用只有常规处理方法的1/2或1/3。(3)出水水质稳定，回收领域广阔。 生态池处理的水一般可以达到二级排放标准，设计脱氮除磷功能，水可以进一步达到三级排放标准。(4)材料来源广泛，可在附近获得。 生态池系统不需要任何材料，动植物是土着物种。(5)运行成本低。 生态池系统不需要额外的动力，运行费用只有常规技术的10%50%。(6)管理非常简单，易于维护。 设计良好的小型污水生态池系统几乎不需要管理和维护。 生态池处理系统具有基础设施投资省、运行费用低、运行管理维护方便、运行稳定可靠等优点，是实现小城镇生态环境综合管理的有效技术。 小城镇附近有可利用的天然养鱼池、天然废池等条件时，可以考虑采用该处理系统15。4.3构建生态池塘处理系统的关键技术参数(一)湿地植物的筛选及应用配置；高等水生植物在池塘湿地污水处理系统中起着重要作用。 常用的水生植物有抽水植物、浮叶根生植物、浮叶植物、沉水植物4种，通常选择人工湿地植物时考虑的因素有生态适应能力、耐污性强、根系发达度、经济价值和景观效果、生态安全性等。 高等水生植物的优化配置对提高污水处理效率具有重要意义，从植物类型、除污特征、群落特性、植物养分需求和景观美学价值等方面合理配置水生植物群落，使该系统具有更高的除氮除磷效率，避免了季节性功能下降和功能单一化。(2)提高低温环境下的植物修复效率比较寒冷季节生长的水生植物品种除氮磷效果，进一步提高低温环境下植物修复效率，解决植物修复周年循环问题，是污染水体植物修复过程中必须解决的重要问题。 通过筛选耐寒水生植物，与喜温水生植物合理配合，构建完整的水生植物净化水体系统，避免季节变化导致水体水质的显着变化。(3)合理优化构成不同工艺组合的运行参数；根据年入水特点，植物生长状况和机组工艺特性合理分配了两种污染物负荷，调节了机组工况参数，优化了两种工艺，达到了生物处理部的灵活性、效率和生态处理部降耗、稳定性的最佳结合。 例如秋冬季节植物老化枯萎时，通过适当延长好氧阶段的硝化时间，抵消水温下降对硝化的抑制等，保证污水处理系统的高效稳定运行。5 .生态池湿地系统的应用实例分析2006年6月开始生产运行的江苏省南京市汤泉镇生活污水处理厂采用塘湿地生态处理系统，其设计处理量为3000m3/d。 开发了生物接触氧化水生植物池组合技术。 该技术成本低，运行费用低，维护管理简便，在汤泉镇生活污水处理厂获得成功。 据实际估算，该污水处理系统建设投资每吨235元，运行费用0.16元。江苏省南京市汤泉町生活污水池湿地生态处理系统的平面布局如图1所示，该系统是在现有的4个废弃池上进行一些改造，主要处理设施是污水调节池、接触氧化池、水生植物净化池串联，采用组合协同原理，以水生植物净化为核心技术的人工强化池湿地生态净化系统同时，根据环境条件和群落特性，合理配置水生植物群落，使该系统具有更高的氮磷去除效率，避免了季节性功能下降和功能单一化。 该系统的化学耗氧量去除率为87.8%，氨氮去除率为96.2%，总磷去除率为97.9%。 该生态池组合系统促进废水中植物营养素循环，构成完整的水生生态系统，是一项低投资、低能耗、低运行成本、高氮、除磷率的管理工程技术，具有经济效益和生态效益，是适合小城镇污水处理的有效技术，具有广泛的应用前景。6 .结语