我国城镇生活污水处理进展

第1章前言截至2018年末，全国共有建制镇19531个，常住人口81347万人，乡14677个，常住人口57661万人。这些小城镇和农村人口所排放的生活污水大部分未经处理而直接排放到接受水体中，对各流域水体质量影响巨大。小城镇和农村地区的污水排放不仅仅在宏观上成为各流域水体污染的重要来源之一，还直接影响到了当地居民的饮用水安全和居住环境。我国村镇地区污水处理设施不完善、污水处理率严重不足。2008年，我国只有3.4%的行政村对生活污水进行了处理，2016年末这一数据虽然上升到20%，但远远低于城市93.44%和县城87.38%的处理率。另一方面，2016年末有68.7%的行政村有集中供水，65%的行政村对生活垃圾进行处理，污水处理远远滞后集中供水和垃圾处理。图1-1我国农村污水处理率只有20%我国许多城镇污水处理设施在运行管理过程中，存在着诸多问题，例如:一是管理不规范，没有按照污水处理操作规程进行日常管理；二是设备、设施维修保养不及时，很多维修工不懂得设备、设施的运行原理，不能正确判定设备、设施的运行状况而对其进行定期维护保养，造成设备、设施毁坏的现象时有发生;三是专业技术人员明显不足，不能及时准确地分析判断和处理运行过程中出现的工艺问题与设备故障;四是运行操作人员的培训不到位，造成设备、设施故障频繁，运行不稳定。这些问题直接影响到污水理设施的正常运行管理和使出水水质稳定并达标。为配合污水处理管理人员、运行操作员的自学和培训，提高他们的管理水平和运行操作能力。在此，本文主要力求研究我国小城镇、农村生活污水分散处理技术现状。以及各类地区技术推广建议及效用和推广。最后对与国际合作示范项目进行讲述推广。对城镇生活污水分散处理技术进行梳理和研究，旨在指导和研究我国小城镇的生活污水分散处理工程提供进展进行参考。第2章中国小城镇、农村生活污水分散处理现状2.1现有适用技术目前，可用于中国生活污水分散处理的备选工艺主要分为初级处理工艺和主体处理工艺(表2.1)。其中，初级处理工艺包括化粪池、Imhoff池、初沉池等，主要用于部分去除SS。主体处理工艺包括了曝气池、生物滤池、SBR反应器、稳定塘、人工湿地等，主要用于去除COD、SS,或氮、磷。根据不同的处理目的和实际情况，可将各种工艺进行组合，例如:初级—主体的组合，如化粪池—曝气池:初级-主体—主体的组合，如化粪池-慢速砂滤池—人工湿地等。表2.1中小城镇污水处理参考工艺类型备选工艺分步处理初级处理工艺主体处理工艺人工系统自然系统传统工艺新工艺水体系统土壤系统化粪池Imhoff池初沉池活性污泥法氧化沟SBR反应器生物膜法曝气生物滤池膜生物反应器(MBR)稳定塘人工湿地慢速砂滤地面漫流综合体系净化槽净化沼气池总体来说，一体化系统与分离式系统建造相比更为方便，投入使用快、见效快，节省占地面积，但是缺少灵活性，维修相对麻烦。自然系统相对人工系统造价低廉，运行管理方便，能耗低，但是受气候条件和土地面积的限制，并且出水质不如人工系统:厌氧技术比好氧技术节能，但是由于厌氧技术单独使用的处理出水水质达不到国家规定的二级排放标准，所以此处没有及；MBR与传统技术相比出水水质好，污水可回用，占地面积小但是运营管理费用高:附着生长生物系统较之悬浮生长生物系统污泥产量小，系统结构简单，但是出水水质不稳定，且会有臭味问题。土地资源丰富且全年温度在冰点以上的地区可以考虑使用自然系统，土地紧张、水资源紧缺的东南经济发达地区可以考虑使用MBR技术，单独的小区、别墅可以使用净化槽工艺。各主要处理系统优缺点可见（表2.2）。表2.2各主要处理系统优缺点对比表项目优点缺点一体化系统建造方便、投入使用快、见效快、节省占地面积缺少灵活性、维修相对麻烦分离式系统可处理多种污水、可各项分离、灵活机动、后期维护相对简单建造较复杂、投入使用时间较长、见效较慢、占地面积较大自然系统造价低廉，运行管理方便，能耗低受气候条件和土地面积的限制，并且出水质不如人工系统人工系统不受气候条件和土地面积的限制，出水水质要普遍好于自然系统造价较高，运行管理复杂，能耗较高厌氧技术节能单独使用的处理出水水质达不到国家规定的二级排放标准好氧技术出水水质较好能耗较高MBR技术出水水质好，污水可回用，占地面积小运营管理费用高传统技术运营管理费用较低，技术较稳定相对MBR技术出水水质较差，处理污水一般不可回用，占地面积较大附着生长生物系统污泥产量小，系统结构简单出水水质不稳定，且会有臭味问题悬浮生长生物系统出水水质较稳定，臭味较少有较多污泥产生，系统结构较复杂2.2技术运用现状通过文献调研,收集1996年至今规模小于10000m3/d的全国各地建设运营的污水分散处理案例62个(表2.3)，得到分散处理技术的应用情况分布(图2.1).使用频率最高的三种技术分别为:接触氧化、氧化沟和快速渗池系统，接触氧化法是生物膜法的一种:氧化沟是应用成熟的人工系统:快速渗滤是成本很低的土地系统。由于样本大多数来自南方，所以无法分析技术使用的南北方地城差别。净化槽法和MBR法虽然处理效果好且运行方便，但是由于其运行费用过高、管理维护技术要求高而未得到普及。图2.1分散处理技术使用图表2.3分散处理或小型集中处理在中国的应用实例汇总名称主体工艺规模/(t/d)建成年分投资/万元吨水处理费/元去除率/%COD氮氮TP白花村生活污水处理工程快速渗滤系统1300北京东方国际交流中心滴滤池100北京航天城CASS72001998北京市某四星级会议中心接触氧化2000-1970.26北京延庆县沈家营镇人工湿地200北师大中水回用接触氧化50020031201.41东苑华兴电器厂生活污水处理工程快速渗滤系统200福建某县UASB+曝气生物滤池3600-3760.201广东省番禺市祈福新村淹没式生物膜80001998广东省南海金沙镇MHA工艺生物膜法2000广东省深圳沙田污水处理厂人工湿地50002001880-704080.4广州某住宅区UASB+接触氧化2028-3700.3广州市某高级小区生物曝气池80001998-0.1584.636广州市某学校接触氧化720-91贵州黎阳机械厂生活污水处理工程导游曝气生物滤池3502002330.16298.5683.787.2桂林市狮子林村人工湿地202005--90.273.769.5海门市污水处理中心SBR1000020007700.26191--海南望海狮生态小区人工湿地800杭州大学义乌分校酸化水解-接触氧化100199813-75.3--河北某钢铁厂生活区好氧滤池8000-8100.7385--湖北省人民医院综合门诊楼污水处理站水解-接触氧化-A/O生物膜4802001900.50677.748.3-惠州市南旋毛纺织品工业区生活污水处理工程接触氧化600020018700.538788.296.7济南南郊宾馆中水回用工程水解酸化-曝气生物滤池400020024610.515859290龙岗区横岗镇同兴五金塑胶厂生活污水工程快速渗滤系统800陆家嘴国际华城污水处理站A2/O1000+70020042060.4183.879.6清远市污水处理厂生活污水处理工程接触氧化（A2/O）10000200212950.3589.894.695泉州市清潆区水质净化厂SBR1000020047710.2479.67172.1山东省龙口市污水处理厂氧化沟10000200010650.5468.544.2-山东省威海市水务集团第三污水处理厂一体氧化沟1000020012430山东省淄博市金城石化公司WSFO富氧生物处理480020044120.16685--山西潞城接触氧化1000020031530-86.2-58.2山西省忻州五台山中心区污水处理厂氧化沟5000200416630.86山西省运城市新绛县城区污水处理厂氧化沟7000200410860.87上海市青浦练塘污水处理厂传统活性污泥6000200252002.259081.25-上海市青浦商塌污水处理厂传统活性污泥100019963001.44上海市赵屯污水处理厂传统活性污泥20002001-2.779.69154.4深圳观澜湖高尔夫球会有限公司职工宿舍人工湿地-2000--75～9575～9575～95深圳海上田园风光污水处理站接触氧化400*22001155.740.4677.357.586深圳市白花村生活污水处理工程快速渗滤系统1300200392.780.186837684深圳市比亚迪生活污水处理工程接触氧化40002003深圳市丰泽湖住宅小区生活污水治理工程快速渗滤系统3600深圳市富士康观澜生活污水工程接触氧化80002005深圳市观澜河流域牛湖河水污染治理工程快速渗滤系统100002003865.070.1880～8981～9458～62四川省绵阳市安县污水处理厂A2/O1000020032900四川省成都市新都区城南一体化氧化沟1000020007610.139>85>90>65四川新都氧化沟100001999761-8370.560.3天基工业园生活污水处理工程快速渗滤系统600威海高区氧化沟1000020001218-86-92.4武汉梦湖香郡别墅区生活污水阿科蔓生态处理工程生物膜法150200527.30.33899368耀群实业有限公司生活污水处理工程快速渗滤系统500云南省通海县城市污水处理厂活性污泥法ICEAS工艺10000199927870.4790.198.191.7云南省香格里拉县供排水公司污水处理厂SBR500020015352浙江省安吉县城区污水处理厂SBR10000200250400905949浙江省安吉县山川乡高家塘村生态建设项目氧化塘5020035.2浙江省湖州市碧浪污水处理厂SBR1000020021415.670.23镇江新区污水处理厂工程CAST1000020034089.62-88.38587.4中信绿色高尔夫俱乐部生活污水处理工程快速渗滤系统1500重庆某综合性建筑接触氧化1010重庆市李市镇生活污水处理工程快速渗滤系统2000重庆市三峡水务江津排水公司德感厂氧化沟10000200325550.59899386重庆市三峡水务巫溪排水公司氧化沟10000200385430.7788.1796.1680.38重庆市三峡水务渝北排水公司肖家河污水处理厂氧化沟10000200551070.985.787.669.2注：“-”表示文献中无此项数据资料来源：根据参考文献第3章小城镇.农村生活污水分散处理的推广3.1各类地区技术推广建议中国中小城镇及农村地区大体上来说经济发展情况存在着差异，不能一概而论某种技术的好坏。技术本身并不存在好坏，关键是技术是否适合于当地的具体条件。所以分散处理技术在中国未来的研究方向应该是适应当地需求的因地制宜的技术。各地的特征因素包括:地形条件、气候、宏观经济状况、人口密度、文化水平、水资源状况、土地价格、人工费、电费等:各种技术的特征因素包括:建设费、运行费、技术要求、管理难度、占地面积、能耗、处理效果、出水质量等。所谓因地制宜的技术指的是技术本身的特征与当地的特征相匹配。比如，经济条件不好的地区应该使用相对成本低的技术，土地面积有限的地区应该使用占地面积较小的技术，电费贵而人工费便宜的地区应该使用省电而费人工的工艺等。按照这个思路，将全国分成若干地区，提出技术选择建议(表2.1).技术推荐表只是根据不同区城特点提出的粗略推荐，所给出的可选技术范围也比较宽，实际应用时，应结合当地的实际情况，进一步圈定适合的技术。表3.1生活污水分散处理技术推荐地区气候地形人均GDP/元人口密度（人/km2）农民平均收入/（元/a）推荐技术华北四季分明，降水偏少平原24575486.84457成熟的人工系统，如氧化沟、SBR等；有中水回用功能的工艺，如MBR东北冬季长达半年以上，雨最集中于夏季平原为主，少量山地15613172.13392成熟的人工系统，如氧化沟、SBR等；华东属亚热带湿润性季风气候平原为主，还有丘陵、盆地22909810.84905有中水回用功能的工艺，如MBR；成熟的人工系统，如氧化沟、SBR华中亚热带季风气候区，冬夏季风明显交替，四季分明多丘陵山地，少部分平原10973389.23029生物膜法；成熟的人工系统，如氧化沟、SBR华南高温多雨的热带-南亚热带气候以江南丘陵为主14413311.73396有中水回用功能的工艺（如MBR)、成熟的人工系统和自然系统西南以亚热带山地高原气候山地、丘陵、盆地8437168.82322自然系统为主，如人工湿地、土地渗滤西北大陆性荒漠气候高山与盆地相间分布1013369.82235自然系统为主，如人工湿地、土地渗滤注：表中以农民平均收入代表人工费；中国各地区的用电收费基本相同，都是0.5～0.7元/（kw.h）,故此项不列出。在选择污水分散处理技术的时候，要符合当地的禀赋结构特点。土地、电能、人工这三种资源，应尽可能多地使用相对丰富的那种，按照这种思路设计的污水处理设施可以实现成本最小化和效用最大化，从而实现可持续性，各类分散处理技术对比如（表3.2）所示。就中国当前的状况来看，地价和人工费相对便宜，电价相对较贵，因此古地大而能耗低的工艺受到偏爱。而德国和日本，地价和人工费相对较贵、电价相对便宜，因此占地小、处理效率高、自动化程度高的工艺有较多的应用。随着经济的发展，土地、电能和人工这儿种资源的丰富程度会发生相应的变化，从而会推动污水处理技术向占地少、能耗高、自动化率高的方向升级。表3.2生活污水分散处理技术比较方法BOD去除效果SS去除效果病原体微生物是否能除N、P抗冲击性能运行管理是否方便是否节能中水回用污泥减量占地需求其他限制因素沼气净化池80%~90%90%比较好否√√√很小人工湿地89%~90%较好否√√较大土地面积地表漫流90%出水<10mg/l不好P的去除效果好√√√（植物）较大温度、湿度、坡度慢速砂滤好好一般去除效果不稳定有一定的抗冲击性能√√较大滤料性质，土地面积稳定塘75%~95%一般好兼性塘有一定的去除效果√√较大温度滴滤池稍差好否比延时曝气节能较小曝气生物滤池90%~95%是√√一般延时曝气出水<30mg/l否√√较小温度氧化沟出水<15mg/l是√√一般SBR出水<20mg/l是√较小MBR好决定于生物反应器的运行情况√√√很小净化槽好好好√√小注：“√”表示该方法具有该列首行所指的性能，“√√”表示其所具性能比其他方法更优。3.2

推广分散处理技术的效用推广分散处理技术将在社会、环境、经济等方面产生诸多综合效益。（1）社会效益主要包括:1、提高中国环境基础设施建设水平；2、改善市容村容，

提高卫生水平，保护人民身体健康；3、关注小城镇及农村的环境问题，能促进社会的安定团结，

提高社会和谐度:增加就业机会，解决部分失业人员的就业问题。（2）环境效益主要包括:1、解决污水横流造成的小城镇、农村环境恶化问题，保护重点流域水质，确保饮用水安全；2、改善居民的居住环境，

美化市容村容。（3）经济效益主要包括:1、有效控制重点流域周围村落的排水水质能减轻水体的富营养化程度，为国家治理水体的富营养化节省大量资金；避免了水污染造成的粮食作物、

畜产品、水产品产量下降带来的经济损失:降低居民的疾病发生率，减少医疗保健费用，提高劳动生产率；由于基础设施的完善，土地价值得到升值；推广污水分散处理技术，

开拓环保企业新的业务领域，能推动相关环保产业的蓬勃发展。3.3分散处理技术的潜在用户污水分散处理在国外已有较为广泛的发展和应用。然而根据各国自身特点的不同，分散处理在这些国家的具体适用范围也有较大差异。如何结合中国的实际特征对分散处理道行界定是当前面临的一个挑战。本文从适用范围角度对这问题进行了分析。与分散处理相对应的是污水集中处理，污水集中处理服务面积大，用户范围广，进水流量相对稳定。城市污水集中处理厂的进水包括城市居民生活污水和工业废水两部分；在尚未实现雨污分流的地区，还包括雨水。从污染物组成来讲，污水集中处理厂进水的污染物含量种类较多，包括来自工业废水的重金属和其他有毒污染物。COD

含量则相对较低。相对而言，污水分散处理用户种类较为单一，服务规模小，进水流量往往不连续且波动性较大，尤其大型宾馆、饭店或旅游度假区的污水排放还具有很强的季节性，污染物组成相对简单。针对这些特征，分散型污水处理往在进水流量的抗冲击性上有更高的要求，而在削减技术上，可根据该地区污水组成特点进行有针对的设计和优化。近年来，中国的小城镇数量正在以惊人的速度增长，目前为止中国小城镇数量已经超过个。小城镇地区污水处理设施的建设和运行管理模式尚处于探索和尝试阶段，由于起步较晚且经济实力比较薄弱，小城镇地区的生活污水处理设施的建设运远落后于大中型城市。农村方面，除了少数地区采用化粪池工艺对污水进行初级处理外，农村生活污水水处理率很低。结合中国小城镇和农村地区的实际，分散处理的潜在用户可以分为4类，即城市地区、旅游度假区与风景名胜区、小城镇地区以及农村地区。3.3.1城市地区相对集中的分散处理现阶段没有污水处理设施的城市地区大多已经完成了部分污水收集管网的建设工作，但在此基础上建设集中污水处理厂则还需要在污水管网方面投入大量资金。在这种情况下，可以考虑以成本最优化为原则，将规划中的集中污水处理厂划分成几个较小规模的污水处理设施。这种小型城市污水处理设施比国外传统意义上的污水分散处理设施规模大，但仍然体现了分散处理概念中化整为零、节省管网投资的原则，符合分散处理在中国推广应用的意义。(2)城市地区的居民小区和公共建筑群城市地区的居民小区和公共建筑群，如果所在城市在近期规划中不准备建设集中污水处理厂，可以考虑建设独立的污水处理设施。这种分散处理设施在满足特定区域污水处理需求的同时，也为城市地区中水回用提供了便利的途径。中国从20世纪90年代开始以集中污水厂加中水管网的模式发展中水回用，由于中水管网建设费用和中水收费等方面的问题，推广效果并不理想。以居民小区为单位的污水分散处理设施大大降低了中水回用工程中管网建设的成本:另外，由于同一区域内的居民自排自用，有效地避免了中水收费的问题。3.3.2旅游度假区和风景名胜区很多旅游度假区和风景名胜区远离城市，周边区域没有集中污水处理厂。而这些区域的水体敏感度往往较高，污水处理需求紧迫。针对这种情况，可以为这些区域单独建设污水分散处理设施，避免周边的生态环境受到破坏。3.3.3小城镇地区小城镇生活污水处理是中国污水分散处理的重点应用领域，本书的小城镇概念为县级行政单位以下、村级行政单位以上的区域，包括建制镇、集镇和乡。小城镇地区污水处理设施的规划和建设可以以整个镇或居住社区为单位。3.3.4农村地区美国和日本在部分农村地区采用单户污水处理，这种方式的建设成本较高，且运行管理难度较大。中国农村地区的居民收入普遍较低，环境保护意识较为薄弱，因此这种单户系统在中国广大农村地区的推广存在较大难度。以村为单位建设污水处理设施，或将污水合并到上级镇地区的污水处理厂一并处理都是可行的处理方式。 第4章分散化技术的国际合作示范项目我国有不少小城镇及农村生活污水治理方面的国际合作示范项目。这类项目受国家重视程度较高，具有研究深入、资金充足、示范效果突出、形成的相关政策和技术成果显著等特点。4.1“中国西部小城镇环境基础设施经济适用技术及示范”项目(中荷)2002年中国与荷兰政府合作启动了“中国西部小城镇环境基础设施经济适用技术及示范”活动，由原建设部负责组织、实施和管理。该项目由中国政府和荷兰共同投资约4500万欧元，经过近6年时间，在中国西部(主要是四川重庆、云南、贵州)小城镇环境基础设施建设领域开展的11个示范工程项目已基本完成。在污水处理方面，该项目集成、试验和优化的部分技术已在示范项目之外的其他地方得到推广和应用。如泸沽湖景区污水处理示范项目(A厂）应用的人工湿地工艺技术，已在凉山州的其他小城销推广应用，奉节县公平镇污水处理示范项目应用的曝气生物滤池（BAF）工艺技术已在重庆三峡库区的其他小城镇推广应用，并被列为重庆市三峡库区推广技术之一。这两种技术上具有良好的技术经济特性，适用于中国中、小城镇的污水处理。4.2利用世行贷款的宁波新农村发展项目农村生活污水处理子项目世行贷款宁波新农村项目于2007年9月被国务院批准列入2008-2010财年我国利用世行贷款三年滚动规划，贷款额度为5000万美元。该项目的前期准备工作于2007年10月正式启动、2008

年底完成，2009年初贷款生效。在该项目的农村生活污水处理子项目中，试点村庄涉及奉化市、宁海县、象山县和余姚市的16个行政村，共29个自然村，并提出了多种适用技术供各试点村庄根据实际情况选择。4.3中日合作农村分散型生活污水处理示范项目2008年5月，中日环境部长签署了《关于合作实施小城镇分散型污水处理示范项目的备忘录》，商定此后三年内选择部分有代表性的地区，合作开展分散型污水处理示范项目。在双方的共同努力下,2008年开始建设的4座分散型污水处理设施已顺利完工并投入运行。2009年双方启动了新疆乌鲁木齐市、云南大理市3个示范项目的建设，2010年在黑龙江哈尔滨市和河北张家口市各建设1个示范项目。结论我国小城镇、农村人口众多，区域广泛，污水处理设施不完善、污水处理率严重不足。直接影响到了居民的饮用水安全和居住环境。城镇地区的污水排放不仅仅在宏观上