二十種農(nóng)村污水治理技術

       我國的市政污水市場經(jīng)過十多年的發(fā)展，已趨于飽和，據(jù)公開資料顯示，2000—2014年，城市污水處理廠從481座增加到3802座;污水處理率由34.3%上升至90.2%。市場機會已轉(zhuǎn)向如何運營污水廠并擴大收益等問題。與市政污水市場差距明顯農(nóng)村污水市場還是一塊尚未開發(fā)的“處女地”，全國40906個鄉(xiāng)、幾十萬個村，每年產(chǎn)生生活污水量達到80多億噸，農(nóng)村水污染物排放量占全國水污染物排放量的一半以上，但是很少見到污水處理廠，除上海、北京等少數(shù)發(fā)達省市外，污水處理率都不到10%，這一市場潛力巨大，被譽為新“藍海”。

       現(xiàn)如今，越來越多的環(huán)保企業(yè)加入了農(nóng)村污水處理市場“分蛋糕”的行列。村鎮(zhèn)污水市場當下缺少的是配套政策、監(jiān)管體系、財政補貼、技術評估以及專業(yè)人才等，而農(nóng)村污水治理相匹配的技術工藝經(jīng)過幾年的探索與發(fā)展已經(jīng)不再是阻礙。

       事實上，農(nóng)村污水治理的技術工藝確實有很多種。特盤點幾種農(nóng)村污水治理技術，以供參考。

       活性污泥技術：活性污泥技術是一種生物法，向廢水中通入空氣，使好氧 性微生物繁殖培養(yǎng)形成具很強吸附能力的活性污泥，生物法逐漸成為污水處理技術的主流方法。這一方法自 1914年由 E.Arden 和 W.T.Lokett在英國曼徹斯特開創(chuàng)。

       活性污泥技術的基本流程:由曝氣池、二次沉淀池、曝氣系統(tǒng)以及污泥回流系統(tǒng)組成。由初次沉淀池流出的廢水與從二次沉淀池底部回流的活性污泥同時進入曝氣池,成為混合液。在曝氣池的作用下,混合液充分曝氣,并使活性污泥和廢水充分接觸。廢水中的可溶性有機污染物被活性污泥所吸附,并被微生物群體所分解,使廢水得到凈化。

       活性污泥技術具體還包括很多種，其中有普通式活性污泥法、氧化溝法、AB兩段式活性污泥法、序批式活性污泥(SBR)法、完全混合性污泥法等。

       A/O工藝法：也叫厭氧好氧工藝法。除了可去除廢水中的有機污染物外，還可同時去除氮、磷，對于高濃度有機廢水及難降解廢水，在好氧段前設置水解酸化段，可顯著提高廢水可生化性。

       A2/O法：生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合。該工藝處理效率一般能達到：BOD5和SS為90%~95%，總氮為70%以上，磷為90%左右，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。但A2/O工藝的基建費和運行費均高于普通活性污泥法，運行管理要求高，所以對目前我國國情來說，當處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養(yǎng)化，從而影響給水水源時，才采用該工藝。

       化糞池技術：生活污水的收集和預處理，建議保留化糞池或村民門口附近的坑塘?；S池不僅可以起到收集污水的作用，同時還可以通過微生物新陳代謝作用除去部分有機質(zhì)。

       工藝流程為分離池-腐化池-酸化池-氧化池-排放。該工藝無動力、低能耗、占地面積小、出水水質(zhì)好。但是化糞池存在清掏困難、產(chǎn)生惡臭氣體和堵塞管道等缺點。

       人工快滲：在快速滲濾系統(tǒng)運行中，污水周期地向滲濾田灌水和休灌，在土壤層形成的厭氧、好氧交替運行狀態(tài)有利于氮、磷的去除。COD和氨氮平均去除率分別為79.65%和94.47%，出水達到GB 18918—2002 一級A排放標準。

       生態(tài)塘：是從氧化塘發(fā)展而來的污水生態(tài)化處理技術，主要進行污水的二級深度處理。它是利用水體自然凈化能力處理污水的天然或人工池塘，在太陽能作為初始能源的推動下，借助菌藻共生強化系統(tǒng)去除有機物，以水生植物和水產(chǎn)、水禽的形式作為資源回收，凈化的污水也可作為再生水資源予以回收利用，實現(xiàn)污水處理資源化，是生態(tài)處理的發(fā)展方向。李旭東等采用高效藻類塘系統(tǒng)處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水，COD的平均去除率在70%以上，氨氮的平均去除率高達93%，磷的平均去除率為55%。

       穩(wěn)定塘：在缺水干旱地區(qū)，穩(wěn)定塘工藝是實施污水資源化利用的有效方法。與傳統(tǒng)的二級生物處理技術相比，高效藻類塘具有很多獨特的性質(zhì)，對于土地資源相對豐富，但技術水平相對落后的農(nóng)村地區(qū)來說，是一種較具推廣價值的污水處理技術。有實驗研究顯示，采用高效藻類塘系統(tǒng)處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水，CODcr的平均去除率70%以上，氨氮的平均去除率高達93%，磷的平均去除率為55%。該項技術已經(jīng)成為近年來我國著力推廣的一項技術。

       高效藻類塘:由美國加州大學伯克利分校oswald教授提出并發(fā)展的，試驗流程見圖1。與傳統(tǒng)穩(wěn)定塘相比，既有運行成本低、維護管理簡單等優(yōu)點，又克服了傳統(tǒng)穩(wěn)定塘停留時間過長、占地面積大等缺點，在處理農(nóng)村及小城鎮(zhèn)污水方面具有廣闊的應用前景。目前已在太湖地區(qū)建立了高效藻類塘系統(tǒng)處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水的實驗研究。

       生物濾池：其最大的特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池，厭氧水解—高負荷生物濾池處理系統(tǒng)集初沉池、曝氣池、污泥回流設施以及供氧設施等于一身，大大簡化了污水處理流程。生物濾池工藝流程見圖2。

       人工濕地：是利用人工水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多級生物的稀釋降解作用來去除或削減水中污染物的方法。人工濕地作為一種新型生態(tài)污水處理技術具有投資和運行費用低、抗沖擊負荷能力強、處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好、水生植物有一定經(jīng)濟價值等諸多優(yōu)點。用于農(nóng)村生活污水處理的主要是潛流人工濕地。

       無動力地埋式生活污水處理裝置：生活污水首先進入?yún)捬跸?，污水中的懸浮物沉降下來成為污泥，污泥通過一定時間的自然發(fā)酵，有機物得到降解。出水水質(zhì)穩(wěn)定達到國家二級排放標準。

       生活污水凈化沼氣池：新型生活污水厭氧凈化池(或稱城鎮(zhèn)生活污水凈化沼氣池)是一種小型分散化污水處理裝置。生活污水凈化沼氣池是在化糞池和沼氣池的基礎上發(fā)展起來的，解決了化糞池處理效果差、 沉積污泥多、沼氣池沼氣回收率低的弊端。

       地下土壤滲濾系統(tǒng)：該系統(tǒng)將污水投配到土壤表面具有一定構(gòu)造的滲濾溝中，污染物通過物理、化學、微生物的降解和植物的吸收利用得到處理和凈化。工藝流程見圖6。該種工藝技術是將污水有控制地投配到經(jīng)一定構(gòu)造、距地面約50 cm深和具有良好擴散性能的土層中，污水緩慢通過布水管周圍的碎石和砂層，在土壤毛管作用下向附近土層中擴散，并利用土壤中的大量微生物，將污水中的污染物質(zhì)過濾、吸附、降解。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)建設容易、維護管理簡單，基建投資少，運行費用低。整個處理裝置放在地下，不損害景觀，不產(chǎn)生臭氣。但是負荷較低，不適合人口集中、污水產(chǎn)量較大的地區(qū)。

       厭氧氨氧化工藝：厭氧氨氧化工藝是由荷蘭Delft理工大學根據(jù)厭氧氨氧化原理研究開發(fā)的一種新型污水生物脫氮工藝。在此基礎上發(fā)展出了多種生物脫氮工藝，如CANON、OLAND等。由于厭氧氨氧化過程是自養(yǎng)的，因此不需要另加COD來支持反硝化作用，與常規(guī)脫氮工藝相比可節(jié)約100%的碳源。而且如果把厭氧氨氧化過程與一個前置的硝化過程結(jié)合在一起，那么硝化過程只需要將部分NH4+氧化為NO2–N，這樣的短程硝化可比全程硝化節(jié)省62.5%的供氧量和50%的耗堿量。

       生物膜技術：生物膜法是分散生活污水處理主要應用的一種人工處理技術，包括厭氧和好氧生物膜兩種。厭氧或好氧微生物附著在載體表面，形成生物膜來吸附、降解污水中的污染物，達到凈化目的。這種方法設備簡單、運行成本較低，處理效率高。反應器一般由填料、布水裝置和排水系統(tǒng)三部分組成，采用的填料有無機類和有機類。目前，新型的生物膜反應器和固定化微生物技術也得到了廣泛的研究。MBR(膜生物反應器)技術就是其中一種。也包括的生物

       曝氣生物濾池：簡稱BAF，是集生物膜法與活性污泥法兩者優(yōu)點于一身的第3代生物濾池。BAF具有去除有機物、有害物質(zhì)、脫氮、除磷的作用;占地面積小、基建投資少、能耗及運行成本低。

       雙膜式太陽能技術：該種技術是運用生物膜和纖維膜的雙模反應系統(tǒng)，運用鼓風機和抽水泵將陽光通過太陽能板進行轉(zhuǎn)化，再經(jīng)過系列運行，凈化生活污水。適用于日照量充足的南方地區(qū)，污連續(xù)陰雨天則需要運用電進行運作。雖然這種技術較為新穎，但是在特定項目中已經(jīng)有所使用，優(yōu)勢在于能夠節(jié)約能源，并降低大量的運行費用。

       地埋A/O-人工濕地技術：是在常規(guī)生化處理基礎上增設人工濕地系統(tǒng)進行深度處理。人工濕地系統(tǒng)是人為的在有一定長寬比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如礫石等) 混合組成填料床，使污水在床體的填料縫隙中流動或在床體表面流動，并在床體表面種植性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀及具有經(jīng)濟價值的水生植物(如蘆葦，蒲草和美人蕉等) ，形成一個“基質(zhì)—微生物—植物”的復合生態(tài)系統(tǒng)，并利用這種復合生態(tài)系統(tǒng)獨特的凈化功能進行水質(zhì)高效凈化。適用于地勢條件易于集水污水并能通過自流出水的且規(guī)模適中的村莊，處理規(guī)模20～200 t/天。工藝參數(shù): 缺氧池停留時間不小于4 h，好氧池停留時間不小于6 h，污泥清理周期180 天，人工濕地水力負荷0. 5 ～1. 0 m3/(m2˙d)。

       地埋A/O-生態(tài)塘技術：一種常規(guī)生化處理后增加生態(tài)塘處理工藝。生態(tài)塘亦稱氧化塘或穩(wěn)定塘，是一種利用天然凈化能力對污水進行處理的構(gòu)筑物的總稱。其凈化過程與自然水體的自凈過程相似，通常是將土地進行適當?shù)娜斯ば拚?，建成池塘，并設置圍堤和防滲層，依靠塘內(nèi)生長的微生物來處理污水。生物塘是以太陽能為初始能量，通過在塘中種植水生植物，進行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)，在太陽能(日光輻射提供能量) 作為初始能量的推動下，通過生物塘中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級傳遞、轉(zhuǎn)化，將進入塘中污水的有機污染物進行降解和轉(zhuǎn)化，最后不僅去除了污染物，而且以水生植物和水產(chǎn)、水禽的形式作為資源回收，凈化的污水也可作為再生資源予以回收再用，使污水處理與利用結(jié)合起來，實現(xiàn)污水處理資源化。該技術適用于擁有自然池塘或閑置溝渠，地勢條件易于收集污水，并能通過自流出水的且規(guī)模適中的村莊，處理規(guī)模20～200t/天。工藝參數(shù): 缺氧池停留時間不小于4 h，好氧池停留時間不小于6 h，生態(tài)塘停留時間不小于24 h，污泥清理周期180天。

       地埋A2/O-人工濕地技術：A2/O 工藝亦稱A-A-O 工藝，本工藝為采用厭氧—缺氧—好氧法生物脫氮除磷工藝的簡稱，是流程最簡單，應用最廣泛的脫氮除磷工藝。適用于處理要求較高，四季氣候變化大，氣溫較低的地區(qū)。處理規(guī)模不小于200 噸/天。工藝參數(shù): 厭氧池停留時間不小于2 h，缺氧池停留時間不小于4 h，好氧池停留時間不小于6 h，人工濕地水力負荷0. 5～1. 0 m3/(m2˙d) ，污泥理周期180 天。

       生物滴濾-人工濕地技術：亦稱滴濾池工藝，一般以碎石或塑料制品為濾料，污水噴灑在濾層上部，沿濾料孔隙下滲時，有一部分污水、污染物和細菌附著在濾料表面上，微生物便在濾料表面大量繁殖，形成生物膜。污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，從而得到凈化。本技術適用于處理要求一般，規(guī)模較小，距離居民區(qū)較遠的污水處理設施，處理規(guī)模10～30 噸/天。工藝參數(shù): 集水池停留時間不小于12 h，缺氧池停留時間不小于12 h，生物濾塔負荷0. 2～0. 3 m3/(m2˙d) ，人工濕地水力負荷0. 5～1. 0 m3/(m2˙d) ，污泥理周期180 天。

       一體化MBR工藝：一種將活性污泥法和一體化浸沒式膜分離系統(tǒng)結(jié)合的傳統(tǒng)改良型工藝，利用膜組件進行的固液分離過程取代了傳統(tǒng)的沉降過程，能有效的去除固體懸浮顆粒和有機顆粒，制備無菌水。系統(tǒng)出水可直接用于生產(chǎn)或生活回用。廢水通過本處理系統(tǒng)處理排放出水的各項指標均可以達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》的指定標準。該技術適用于有回用要求或用地緊張的的污水處理設施，處理規(guī)模20 ～500 噸/天。工藝參數(shù): 缺氧反應區(qū)停留時間不小于2 h，MBR區(qū)停留時間不小于4 h，污泥理周期360 天。

       農(nóng)村污水市場技術已經(jīng)并不缺乏。但這些技術如何選擇則是一個大的問題，我們需要根據(jù)受納水體功能要求，結(jié)合農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟狀況、基礎設施、自然環(huán)境條件完備情況和排水去向等，因地制宜，選擇合適的模式與工藝，做到“建得起、用得起、管得好”應注重設備美觀化，綜合生態(tài)效益和環(huán)境美學效應也是發(fā)展趨勢。