國內外分散式污水處理技術比較

我國大部分人口居住在小城鎮和農村地區,農村污水對水環境的污染問題日益受到關注。除西部地區污水處理率較低外,我國農村地區的污水處理率整體呈上升趨勢。然而,我國地域遼闊,不同地區城鎮鄉村的環境條件、生活習慣和經濟狀況差異很大。如何根據當地實際情況做好分散式污水處理工作,並借鏡已開發國家的經驗具有重要意義。

我國主要的分散式污水處理技術

我國農村污水處理技術主要有以下幾種(見圖1):生物膜技術、活性污泥處理技術、生態處理技術、土地處理技術、生物生態聯合處理技術。這些技術應用程度不一,且均有成功的運行管理案例。從污水處理規模來看,水處理能力一般在500噸以下。

1. 農村污水處理技術的優點和缺點

在農村污水處理實務中,每種工藝技術都表現出以下優點和缺點:

活性污泥法:控制靈活,可自動控制,但每戶平均成本較高,且需專門人員進行操作與維護。

人工濕地技術:建造成本低,但去除率低,運作和管理不便。

土地處理:建造、營運和維護都很簡單,成本也很低,但可能會污染地下水,並且需要長期的營運和維護管理。

生物轉盤+植物床:適合南方地區,但操作和維護難度高。

小型污水處理站:接近城市生活污水處理方式。其優點是出水水質良好,缺點是無法滿足農村農業污水處理需求。

儘管一些地方正在推廣「無動力」農村污水處理技術,但「動力」污水處理技術仍佔據較大比例。目前,許多農村地區土地已分配給居民家庭,公共用地稀少,經濟發達地區的土地利用率也很低,可用於污水處理的土地資源有限。因此,「動態」污水處理技術在土地利用率低、經濟發達且對水質要求高的地區具有良好的應用前景。節能減排的污水處理技術已成為城鄉分散式生活污水處理技術的發展趨勢。

2. 農村污水處理技術的組合模式

我國農村污水處理技術組合主要有以下三種模式:

第一種模式是膜生物反應器(MBR)、接觸氧化或活性污泥法。污水首先進入化糞池,然後進入生物處理單元,最後排放到周圍水體再利用。農村污水再利用較為常見。

第二種模式是厭氧+人工濕地或厭氧+池塘或厭氧+土地,即厭氧單元在化糞池之後使用,經過生態處理後,排放到環境中或進入農業用途。

第三種模式是活性污泥+人工濕地、活性污泥+池塘、接觸氧化+人工濕地或接觸氧化+土地處理,即化糞池後使用好氧曝氣裝置,增加生態處理單元,加強氮磷去除。

在實際應用中,第一種模式所佔比例最大,達 61%。

在上述三種模式中,MBR處理效果較好,適用於一些對水質要求較高的地區,但運作成本相對較高。人工濕地和厭氧技術的運作成本和建造成本都很低,但綜合考慮,需要增加曝氣環節才能達到更理想的出水效果。

國外應用分散式污水處理技術

1. 美國

從管理體系和技術要求來看,美國的分散式污水處理系統運作框架較為完善。目前,美國的分散式污水處理系統主要採用以下技術:

化糞池。化糞池和土地處理是國外常用的技術。根據德國的調查數據,約32%的污水適合土地處理,其中10-20%不符合資格。不合格的原因可能是系統污染了地下水,例如:使用時間過長;水力負荷過大;設計和安裝問題;運作管理問題等。

砂濾。砂濾是美國非常常用的污水處理技術,可以達到良好的去除效果。

好氧處理。好氧處理在美國許多地方都有應用,處理規模一般為1.5-5.7噸/天,採用生物轉盤法或活性污泥法。近年來,美國也高度重視氮磷的有效利用。美國大部分氮都存在於廢水中,因此透過早期分離降低後續處理成本至關重要。

此外,還有消毒、營養物去除、源頭分離以及氮磷去除和回收等工序。

2. 日本

日本分散式污水處理技術,尤其是化糞池處理系統,較為知名。日本的生活污水來源與我國略有不同,主要以洗衣廢水和廚房廢水進行分類收集。

在日本,化糞池通常安裝在不適合鋪設管網收集系統且人口密度相對較低的地區。化糞池的設計會根據不同的人口密度和特定參數進行調整。儘管目前的化糞池正在不斷更新換代,但仍以水槽為主。經過AO反應器、厭氧、脫氧、好氧、沉澱、消毒等一系列工序後,可以說化糞池已進入正常運作狀態。化糞池在日本相對成功的應用,不僅在於其技術水平,更在於其完善的法律框架下相對健全的管理體系,從而形成了相對成功的案例。目前,我國也有化糞池的應用案例,東南亞地區也有市場需求。東南亞、印尼、菲律賓等國家也受到了日本分散式污水處理政策的影響。馬來西亞和印尼都制定了各自的化糞池技術規範和指南,但這些規範和指南在實踐中可能並不適用於它們目前的經濟發展水準。

3. 歐盟

事實上,歐盟內部既有經濟和技術發達的國家,也有經濟和技術落後的地區。就經濟發展水準而言,它們與中國的國情相似。歐盟在取得經濟突破後,也努力改善污水處理,並於2005年通過了歐盟小型分散式污水處理標準EN12566-3。此標準旨在根據當地情況、地理條件等因素,選擇不同的處理技術,主要包括化糞池和土地處理等。此外,該標準還涵蓋了綜合設施、小型污水處理廠和預處理系統等一系列標準。

4.印度

在簡單介紹幾個已開發國家的案例之後,我想介紹一下與我國經濟欠發達地區較為接近的東南亞發展中國家的情況。印度的生活污水主要來自廚房廢水。在污水處理方面,化糞池技術目前是東南亞應用最廣泛的技術。但整體問題與我國類似,即各種水污染問題十分突出。在印度政府的支持下,正在進行旨在有效推廣化糞池技術的行動和項目,並制定了化糞池處理和接觸氧化技術的相關規範。

5. 印尼

印尼地處熱帶地區。儘管農村經濟發展相對落後,但當地居民的生活污水主要排入河流。因此,馬來西亞、泰國、越南等國的農村衛生狀況並不樂觀。在印度尼西亞,化糞池的應用率達到50%,該國也制定了相關政策來推廣化糞池的使用規範和標準。

豐富的海外經驗

簡言之,已開發國家確實擁有許多我國可以藉鏡的先進經驗:已開發國家的標準化體系非常完善和規範,擁有高效的運作管理體系,包括專業訓練和公民教育,而且已開發國家的污水處理原則非常明確。

具體包括:(1)明確污水處理責任,同時國家透過資金和政策支持分散式污水處理;制定相應的標準規範和指導分散式污水處理;(2)建立公平、規範、高效的行政管理和行業管理體系,確保分散式污水處理的有效發展和長期運作;(3)提高分散式污水處理設施建設和運營的規模市民化、社會化和專業化程度,確保社會化和專業化程度為標準建設和服務

在實際應用過程中,總結成功經驗和失敗教訓,以實現我國分散式污水處理技術的可持續發展。

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發佈時間:2023年4月13日