农村分散污水处理技术

农村分散污水处理技术研究进展

1.农村分散式生活污水的特点

我国长期的城乡二元结构导致在污水处理方面城乡之间差别显著:在城市，污水不但有完善的收集、处理技术和设施，而且国家颁布系统的法律法规和标准加以控制；而占全国总面积近90％的广大农村，96％的村庄没有排水渠道和污水处理系统。未经处理的生活污水通过点源和非点源排放，将各类污染物带人河流，严重污染各类水源，导致出现了包括蓝藻水华等诸多生态环境问题。

农村生活污水主要为冲厕污水和洗衣、洗米、洗菜、洗澡废水。污水中主要是生活废料和人的排泄物，一般不含有毒物质，往往含有氮、磷等营养物质，还有大量的细菌、病毒和寄生虫卵。因生活习惯、生活方式、经济水平等不同农村生活污水的水质水量差异较大，污水有如下特点和问题：(1)污水分布较分散，涉及范围广、随机性强，防治十分困难，管网收集系统不健全，粗放型排放，基本没有污水处理设施；(2)农村用水量标准较低，污水流量小且变化系数大(3.5～5.0)；(3)污水成分复杂，但各种污染物的浓度较低，污水可生化性较强。

由于农村生活污染源分散，不易集中，村镇居民环保意识差，加上经济水平相对落后，治理上也存在较大困难，因此，农村生活污水已成为影响水体环境质量的重要污染源。目前我国75％的天然和人工水体出现富营养化，而且这一趋势正在不断恶化中。

2.分散式污水处理的概念及其分类

目前, 我国主要研究的污水处理方式是集中式的污水处理, 对分散式污水处理的研究还不够深入, 我国对于分散式污水处理还没有一个很明确的概念, 还简单地停留在污水处理

厂小型化这样一个认识阶段。现在较为被广泛接受的方式是对污水进行就地处理、就地回用。

分散污水处理系统主要包括:

(1) 在线系统(Onsite system) 。从私人住宅排出的污水由于没有铺设大面积社区用的污水管道或缺乏一套集中处理设施, 通过自然系统或机械装置来收集、处理、排放或中水回用, 这种自然系统或机械装置即称在线系统。常用的在线系统包括化粪池(septic tank) 和沥滤场(leach fields) 。

(2) 群集系统(Cluster system)。群集系统是一种服务于两个或两个以上住户的污水收集和处理系统, 但其范围不超过整个社区。从几家住户排出的污水可以经过个体用户的化粪池

或组合装置现场预处理后, 再通过低成本、非传统技术的污水管运送到比集中式系统相对小的处理单元。分散污水处理系统就是这样一种在线系统或群集系统。

3.分散式污水处理技术

3.1 分散式废水处理工艺可以粗略地分为以下几类:

(1) 自然系统, 即利用土壤作为处理和处置的媒体, 包括土地应用、人工湿地、地下渗滤等。还有一些污泥处理系统, 如干沙床和泻湖。

(2) 集水系统, 即不使用传统的重力式污水管, 而代以轻质塑料管，其优点是埋深较浅、管接少、连接结构不复杂。常用的污水管道有压力式、真空式和小直径重力式。

(3) 传统的处理系统, 即结合生化和物化工艺, 由池、泵、鼓风机和其他机械装置组成的系统, 其包括3种形式: 悬浮式生长, 固定式生长, 两者混合。这一类也包括对污泥的处理, 如消化、脱水和堆肥等。

(4) 膜技术。国内对于分散式废水处理研究没有国外那么系统化, 较多的是对(建筑) 小区污水的处理, 而且工艺仍然是传统方法的组合, 是城市污水处理厂的小型化。随着科学技术的发展, 尤其是膜技术的发展,污水处理设施实现了装置化、小型化, 使污水分散处理和回用得以实现。

由于前3种技术比较落后, 因此膜技术有着非常大的优点和巨大的发展潜力, 故这里着重介绍膜技术。

3.2 膜技术

膜技术主要包括污泥生物膜复合生物反应器、膜分离技术和膜生物反应器。

3.2.1 活性污泥生物膜复合生物反应器系统

在曝气池中投加各种能提供微生物附着生长表面的载体, 利用载体容易截留和附着微生物量大的特点, 是曝气池中同时存在附着相和悬浮相生物, 充分发挥两者的优越性, 克服各自的缺陷和不足, 我们将这种反应器称之为复合生物反应器。复合是指反应器中同时存在悬浮相和附着相生物。

3.2.2 膜分离技术

所有分离过程都是利用在某种环境中混合物中各组分性质的差异进行分离, 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质, 在两侧加以某种推动力时, 原料侧组分选择性地透过膜, 从而达到分离或提纯的目的。这种推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。根据其推动力分别可分为渗析(浓度差)、电渗析(电位差)、超滤(压力差)、纳滤(压力差)、反渗透(压力差)。膜分离的优点在于工艺流程短、占地少, 小型化系统放置场所不受限制；出水BOD、

氮、磷和悬浮固体浓度很低, 不含细菌、病毒、寄生虫卵等, 出水符合三级处理标准, 可直接回收或补充地下水。

(1) 反渗透。当用一个半透膜分离两种不同浓度的溶液时, 膜仅允许溶剂分子通过, 由于浓溶液中溶剂的化学势低于它在稀溶液中的化学势, 稀溶液中的溶剂分子会自发地透过半透膜向浓溶液中迁移。

(2) 纳滤。纳滤膜又称为超低压反渗透膜或疏松型反渗透膜, 其操作压力通常在1.0MPa 以下, 它对二价离子和分子量大于300mol的有机小分子的截留率较高。

(3) 超滤膜。超滤膜的结构多为非对称性膜, 有一层极薄( 通常只有0.1μm～1μm) 具有一定孔径的表皮层(活性层)和一层较厚(通常为125μm) 具有海绵状或指状结构的多孔层组成。活性层在传质过程中起真正选择性筛分作用, 基本上决定了膜的分离性能；支撑层只起活性层的载体作用, 基本上不影响膜的分离性能。

(4) 电渗析。电渗析是在外加电流电场作用下, 利用离子交换膜的选择透过性( 即阳膜只允许阳离子透过, 阴膜只允许阴离子透过) 使水中阴、阳离子做定向迁移，从而达到离子从水中分离的一种化学过程。

3.2.3 膜生物反应器

膜生物反应器(Membrane Bio- reactor, 简称MBR) 是由膜分离和生物处理组合而成的一种新型、高效的污水处理技术。膜分离技术最早应用于微生物发酵工业, 随着膜材料和制模技术的发展, 其应用领域在不断扩大, 已经涉及化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品和污水处理等多个领域。

MBR处理工艺在日本、加拿大等许多国家已经得到较好的运用, 与传统的活性污泥处理工艺相比, MBR 存在如下的优点: 可以使水力停留时间和污泥龄完全分开, 使运行控制更灵活, 稳定; 利于世代时间长的硝化细菌的增殖, 从而提高硝化效率；污泥浓度高, 从而传氧效率高达26%～60%左右,节省耗能；反应器内MLSS可高达15000mg/L～30000mg/L, 使装置处理容积负荷大, 减少占地, 也便于活性污泥法的改造; 膜生物反应器利用其高的MLSS, 可以保证有机负荷高峰期的出水水质, 且在低峰期污泥可以进行自身消化, 使剩余污泥比常规活性污泥法处理少50%～80%, 可减少剩余污泥的处置费用；膜生物反应器由于存在高浓度的MLSS, 硝化与反硝化同时存在, 具有很高的反硝化效果, 脱氮能力强。而在需要高效除磷时, 只需往污水中投加少量的明矾，因为膜能有效地分离这些不能沉淀的细小微絮凝体, 只要其粒径小于0.2μm即可。

4．国外分散式处理技术应用现状及发展趋势