江苏省城镇污水处理_江苏污水处理
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江苏省城镇污水处理
一、江苏农村地区生活污水处理技术 1 农村生活污水处理模式的探讨
我国广大农村地区的生活污水一直缺乏有效的处理措施, 长期以来生活污水被直排到田间河塘, 直接导致了农村地区及其周边水环境的恶化。农村生活污水除水量少外还分布不均, 这给农村地区的生活污水收集和处理带来了很大的难度。传统的污水处理工艺(如活性污泥法)存在投资高、能耗高、运行管理要求高以及处理效果受进水水质及水量影响的缺陷, 不适宜在农村地区推广。笔者在对南京及南京周边城市的农村地区进行实地调研的基础上, 结合村镇污水治理新趋势, 进行了适合南京及周边农村地区的核心污水治理技术及技术组合的研究, 对促进水源保护与农村经济社会的可持续发展、推动社会主义新农村建设具有现实意义。2 组合工艺的组成生活污水净化沼气池-人工湿地组合工艺主要包括预处理单元、输配水单元、人工湿地深度处理单元及监测单元4部分[1]。污水经预处理单元处理后, 经输配水单元进入人工湿地进行深度处理, 在人工湿地内, 污水中的污染成分通过土壤-植物-微生物生态系统的过滤、吸附、微生物降解和植物吸收等作用被去除。经过处理的污水可根据具体情况, 直接由管井收集后排入河道或回用。整个工艺流程见图1。
2.1 预处理工艺流程
预处理单元是组合工艺的重要组成部分, 其基本功能是去除污水中的砂、油脂和悬浮物, 以防土壤渗滤单元被堵塞, 另外还可以与人工湿地互补不足, 共同完成污染物的降解, 提高系统总处理效率。该试验选用生活污水净化池沼气池为预处理单元, 生活污水通过两级前置处理区实现厌氧分解、泥水分离, 污泥沉积于池底进行腐化分解;后处理区为生物滤池, 污水通过滤膜上好氧、兼性微生物的分解代谢和合成代谢进一步降解污染物质。污水经过净化沼气 中国污水处理工程网
www.daodoc.com 池的处理, 大大降低了后续人工湿地的负荷。据检测, 沼气池对污水中COD的去除率可达70%以上, BOD去除率达80% 以上, 寄生虫卵和蛔虫卵的去除率达到95%以上。生活污水净化沼气池的工艺流程为: 生活污水— 前置处理区 — 前置处理区— 后处理区—排出。其布置见图2。
2.2 人工湿地深度处理单元
人工湿地深度处理单元构造由进水区、处理区、出水区三部分组成, 并且底部做好防渗层(图3)。
处理区为人工湿地工作区, 共分上下2层, 上层基质采用用土壤或煤渣, 基质厚50~ 60 cm;下层基质采用卵石, 颗 中国污水处理工程网
www.daodoc.com 粒粒径由下而上递减, 基质厚度取50~ 60 cm。底层厚20 cm, 粒径 40~ 60mm, 为粗碎石层;中层厚20 cm, 粒径20~ 40mm, 为中碎石层;上层厚15 cm, 粒径10~ 30mm, 为细碎石层。
人工湿地的防渗很重要, 应保证污水处理过程中不向外渗漏, 防止污水对地下水的污染影响周围环境卫生。该试验工程采取先夯实湿地底层的土壤, 在夯实土壤层上铺高密度聚乙烯树脂塑料薄膜, 再在薄膜上铺设1层土工布以防止卵石刺破薄膜。2.3 输配水单元和监测单元
输配水单元是将污水按工艺要求投配到污水处理单元, 通常通过地形的合理利用, 输水方式基本上采用重力流, 在条件不允许的时候可采用压力配水。监测单元是为保证地下土壤渗滤工艺持续、高效、安全、可调控而设计的。表1 列出了系统运行6 个多月的污染物平均浓度和去除率。由表1可以看出, 系统对COD、总磷、总氮、氨氮等污染物质均有良好的去除效果, 处理出水达到国家环境保护总局颁发的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918 2002)一级B标准。系统运行过程中存在问题和解决措施 3.1 湿地堵塞问题
随着人工湿地运行时间的延长, 污水中的SS、化学反应沉淀物、微生物代谢产物等在土壤中积累而造成土壤渗透速 中国污水处理工程网
www.daodoc.com 率将逐渐下降, 发生土壤堵塞, 土壤/填料堵塞问题。湿地堵塞有3种解决措施。
3.1.1 间歇投配。长时间持续淹水的系统中, 土壤一直处于还原状态, 从而造成胞外聚合物的积累, 而逐渐导致堵塞。而采用间歇投配污水(落干和淹水交替运行), 则系统能保证土壤处于一定的好氧状态, 避免胞外聚合物的过度积累, 防止造成土壤堵塞。
3.1.2 曝气充氧。长时间的厌氧状态是引发土壤中胞外聚合物积累的重要因素, 因此污水在进入土壤渗滤之前先进行充分的曝气充氧可在一定程度上预防土壤堵塞, 在布水管周围供空气可有效提高污水中的DO(溶解氧)值, 维持土壤中的好氧状态和微生物的分解作用, 继而防止土壤中胞外聚合物的蓄积。
3.1.3 增加生物量。Rolston 等发现用雀麦草、本土植被及草莓三叶草为土壤遮盖作物不仅能降低38%的地表土壤强度, 且将渗滤效率和累积摄入水量分别提高37% ~ 41%及20% ~ 101%, 在一定程度上缓解了土壤堵塞。除了加大植被外, 还可以考虑向土壤里引进蚯蚓。研究表明, 蚯蚓不仅能疏松土壤, 还可以通过吸食有机物颗粒达到改善处理效果的目的,同时可以查看中国污水处理工程网更多关于农村地区生活污水处理的技术文档。3.2 冬季湿地处理效果下降
人工湿地对污染物的去除效果易受环境, 特别是温度的影响, 申欢等发现冬季人工湿地对TP 和TN 的平均去除率比夏季分别降低了34% 和27%。温度过低会造成填料层冻结、床体缺氧等, 从而降低人工湿地对污染物的去除效果。冬季湿地处理效果下降解决措施有植物覆盖和地膜覆盖2 种, 生活中根据具体情况选择, 尽量采用湿地植物覆盖覆盖方式。
3.2.1 植物覆盖。植物覆盖是将植物的地上部分割去就地覆盖, 操作较为简单, 但植物腐烂会释放出一定量的污染物, 有可能造成二次污染, 因此必须在第2年开春前将覆盖植物清除;此外植物的枯叶会随风飘扬, 可能会影响周围的卫生环境。
3.2.2 地膜覆盖。地膜覆盖法在农业中应用较多, 技术成熟, 但与其他两种方法相比, 其覆盖膜易破、铺设操作较为复杂、投资较高, 且来年开春必须要回收并妥善保管, 否则会造成白色污染, 因此难以在野外大面积应用。
二、我国小城镇污水处理工程建设标准探讨 1 小城镇污水处理工程建设标准的编制背景
发展小城镇是中央提出的带动农村经济和社会发展的一个大战略。目前我国正处于城镇化快速发展时期，全国各地的小城镇建设日渐升温。随着小城镇建设和发展步伐的加快，小城镇污水处理工程的建设也将呈现高速发展的态势。我国小城镇具有不同于大城市的特点，如技术、经济相对落后，污水处理规模较小，基础设施不配套，建设资金来源少等，绝大多数小城镇的污水处理量低于1万m3/d。我国现行的《城市污水处理工程项目建设标准》（以下简称“大标准”）适用于规模1万m3/d以上（含1万m3/d）的污水处理工程，目前还没有针对小城镇特点的污水处理工 中国污水处理工程网
www.daodoc.com 程项目建设标准，这使得小城镇污水处理工程在建设中只能套用《城市污水处理工程项目建设标准》。
近年来三峡库区小城镇污水处理工程的建设经验表明，硬性照搬“大标准”，往往会造成工程投资偏大且运行成本高。而大多数小城镇都难以承受工程建设投资和运行费用高的问题。同时，由于没有适用于小城镇污水处理的标准，还使得部分小城镇因建设资金短缺而推迟建设计划，进而影响了水环境保护计划的实施。因此，为促进小城镇污水处理工程的建设，必须编制与小城镇经济发展水平及技术管理水平相适应的专项适用性污水处理工程项目建设标准。为此，原建设部2005年以19号文下达了《小城镇污水处理工程项目建设标准》（以下简称“小标准”）的编制任务（标准的主编单位为国家发改委国家投资项目评审中心，中南市政设计院为协编单位），要求总结我国近几年小城镇污水处理工程的建设经验，针对小城镇的特点，结合我国小城镇污水处理工程的实际建设水平制定专项适用性新标准，目的是使小城镇污水处理工程的建设投资和运行费用与当地经济发展水平相适应，有效保护和改善生态环境，实现可持续发展。目前该报批稿已经完成。2 小城镇污水处理工程建设现状 2.1 小城镇的定义及污水量
一般来讲，小城镇概念有两个层次的意义，第一个层次是指除设市城市以外的建制镇，包括县城；另一个层次是指除第一个层次外，还包括以乡政府驻地为主体的集镇。由于后一层次强调了小城镇发展的动态性和乡村性，因此是目前我国小城镇理论与实践中更为普遍的观点。
改革开放以来，我国的城镇化进展迅速，已成为世界上拥有小城镇最多的国家。在不断扩大城镇化进程的过程中，小城镇的发展趋势正逐渐从数量的增长向规模扩大转化，小城镇当前发展的重点是扩大规模和提高质量。据民政部统计数据，从1988年到2007年，国内的建制镇从10,609个增加到19,249个，乡从45,393个减少到15,120个，乡镇总数由56,002个减少到34,369个。即建制镇数量正逐渐增加，同时乡数量逐渐减少，乡镇总数逐渐减少。虽然乡镇的数量在减少，但乡镇的平均规模却在扩大。就建制镇而言，除少数例外，绝大多数建制镇的非农业人口或城镇人口都在逐年增加。但小城镇这种从数量增长向规模扩大转化的发展方式只是刚刚开始，就目前的情况看，我国小城镇的规模仍然普遍较小。根据有关调研统计，2007年我国大部分小城镇镇区人口规模为2500～10,000人，平均人口规模在8300人左右，其中很多建制镇的非农业人口在2000人以下，根据相应的用水量指标推算，大多数建制镇的污水量为1000～2000m3/d。
2.2 小城镇污水处理工程建设概况和发展趋势
根据建设部《2006年城市、县城和村镇建设统计公报》，截至2006年底，全国设市城市656个，城市城区人口约3.41亿人；县城1635个，城区人口1.10亿人（1586个县城的统计值）；而乡镇共35,764个，其中建制镇19,369个，乡16,395个，乡镇总人口8.89亿（建制镇建成区1.4亿人）。全国656个设市城市已建成污水处理厂814座，处理 中国污水处理工程网
www.daodoc.com 能力为201亿吨/年，污水处理率达57%（其中135个城市的污水处理率已达到或接近70％）。县城已建污水处理厂处理能力为7.95亿吨/年，污水处理率为13.56%。但小城镇的污水处理工程则还处于起步阶段，小城镇污水处理率不足1％。
从以上统计资料可见，随着改革开放的不断深入，小城镇建设得到了迅猛发展，建制镇建成区的总人口数已经超过了县城的人口数。小城镇人口和经济的快速增长必然会带来生活污水和工业废水的大量增加，仅以建制镇建成区为例，按人均日生活用水量120升（全国县城人均日生活用水量为122.65升）和80%的折污系数计，年污水排放量为49亿吨。据《2008年中国污水处理行业投资评价报告》初步预计，2007年全国污水排放总量为580亿吨，小城镇中建制镇建成区的污水量已经占污水总量的8.45%。城镇污水已成为我国区域性水污染的主要原因之一，对水资源构成严重威胁，但目前国内已建的污水处理工程大多集中在城市或县城，故小城镇污水治理将是国家继大中城市污水治理后的一个新的战略目标，未来小城镇污水处理厂的建设将呈现高速增长态势。2.3 已建小城镇污水项目的基本情况
根据原建设部《2006年城市、县城和村镇建设统计公报》，目前国内小城镇污水处理工程刚刚起步，污水处理率不足1％，已建项目多集中在三峡库区、南水北调沿线或其它重点流域。3 “十一五”期间计划建设的部分项目 3.1 三峡库区重点镇建设计划
根据原国家环境保护总局文件（环发〔2008〕16号）和《三峡库区及其上游水污染防治规划（2008年1月修订本）》，“十一五”期间，三峡库区计划在78个重点镇建设污水处理工程，其中湖北省4个、重庆市74个，规模均在1000～10,000m3/d之间，估算总投资11.32亿元，详见表2。表 2 中所列项目现正按2011年全部建成投产的目标积极推进。
3.2 其它小城镇污水处理工程建设计划 4 已建项目运行情况分析
由于没有针对小城镇污水处理的相关技术规范、标准、法规及政策，目前已建和在建的小城镇污水处理厂均按现行的针对城市的相关规范、标准进行设计和建设。根据已有的工程调研资料，这些项目各地的单位水量、投资差异巨大，而且运行成本较高、操作管理复杂，小城镇难以承受。已建的小城镇污水处理厂主要存在以下问题：（1）运行成本较高
以三峡库区为例。为保护库区水环境，库区内的小城镇污水处理厂出水水质均执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002）中的一级B标准，尽管项目由国家划拨经费建设，但建成后高达0.6～0.9元/m3的运行成本远远超出了当地政府和居民的经济承受能力。由于缺乏运行费用，许多工程实际运行水量大大低于设计水量，还有 中国污水处理工程网
www.daodoc.com 不少工程成了“晒太阳”工程。（2）受工业废水的冲击负荷较大
小城镇污水处理厂规模较小，承受污染物负荷冲击的能力较低。目前国内处理工艺落后、污染较大的工业企业有向小城镇转移的趋势，为降低生产成本，部分工业企业未严格执行有关生产废水预处理的规定，将高浓度的工业废水直接排入城市下水道，严重影响了小城镇污水处理厂的正常运行。（3）技术和管理人员缺乏
已建小城镇污水处理厂大多采用常规二级处理工艺，工艺和电气设备较多，运营管理比较复杂。而小城镇往往缺乏专业的管理人员和技术人员，当实际处理水量、水质出现波动时，污水处理系统不能相应地调整运行参数。同时，设备故障维修也较困难。这些问题导致了污水处理达标排放的难度较大。5 建议
国内目前有关污水处理的标准、规范主要是针对大中城市的特点编制的，项目建设经验也主要来自城市污水处理厂，小城镇生搬硬套大中城市水污染治理的标准、规范和经验，就容易出现占地面积大、投资高、运行费用高和管理复杂等问题。因此，小城镇污水处理工程的建设应符合小城镇的特点，具有针对性。建议从以下几方面着手解决：（1）尽快制定《小城镇污水处理工程项目建设标准》
现行的《城市污水处理工程项目建设标准》适用于建设规模1万m3/d以上（含1万m3/d）的污水处理工程，而国内绝大多数小城镇污水处理工程的建设规模小于1万m3/d。近年的工程实践经验表明，小城镇
硬性照搬《城市污水处理工程项目建设标准》，往往投资大，运行成本高，大多数（尤其是中西部）小城镇难以承受，这些都严重制约了小城镇污水处理工程建设和当地环境保护事业的发展，因此，编制适用于小城镇的规模在1万m3/d以下的污水处理工程项目建设标准极为迫切。（2）明确小城镇污水处理工程建设的阶段性目标
目前，我国大部分小城镇经济承受能力较弱、资金不足，保护水环境的当务之急和切实有效的途径是建设与小城镇现状经济水平相适应的污水处理工程，使小城镇的污水处理厂“建得起、用得起”。
这就需要小城镇的污水处理规划以区域总量减排为主，而不是某个具体项目的高排放标准。具体方法是结合受纳水体环境容量，明确小城镇污水处理工程建设的阶段性目标（包括合理确定经济基础较差的小城镇污水处理厂分阶段应达到的污染物排放标准和构、建筑物的建设标准），达到既保护水体又经济治理污水的目的。（3）选择适宜的工艺技术
小城镇污水处理工程不能简单套用城市污水处理工艺，其工艺技术除应满足功能要求外，因地制宜和经济适用非常重要。行政主管部门应大力支持国内相关的设计研究单位、大专院校结合“十一五”各类科学研究计划，积极探索，中国污水处理工程网
www.daodoc.com 选择适于小城镇污水处理工程的工艺技术，并以工程示范模式带动小城镇污水处理集成技术、管理模式的推广。（4）规范工业废水排放的管理
小城镇污水处理厂处理规模较小，处理工艺简单，而工业废水成分复杂，纳入小城镇污水处理厂，不但会对污水处理厂的运行造成冲击，增加污水处理的难度，而且易造成“二次污染”。为保障小城镇污水处理厂的正常运行，环境保护主管部门应加强工业废水排放的监管。工业废水应在企业内部进行预处理，达到排入城市下水道的水质标准，方可进入城镇污水处理厂集中处理。（5）加强相关国产设备和仪表的研发
目前国内污水处理厂的工艺设备已经基本实现了国产化，但定型产品多适用于较大规模的污水处理厂，适用于小城镇（小规模）的工艺设备较缺乏。此外，国内大部分污水处理厂的仪表采用的都是国外产品，这不仅造成投资高，也给维修带来不便。因此，小城镇应合理选择处理工艺，尽量避免采用进口仪表，同时国内有关企业也应加强相关国产设备和仪表的研发，推进小城镇污水处理工程的发展。（6）完善社会化服务体系
每座小城镇污水处理厂单独配置机修、化验、运输等设备和劳动定员，不仅投资大，而且设备利用率低、工资成本高，因此应提倡依托社会化服务。小城镇要建立健全城镇建设管理机构和社会化服务体系，加强对管理人员和技术人员的培训，节省人力、物力和财力，提高服务效率和服务质量。
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