中国小城镇污水处理工程技术探讨

中国小城镇污水处理工程技术探讨
杭世珺 方先金
摘 要: 我国幅员广大，自然条件及经济发展水平相差悬殊，小城镇区域特点、产业结构及主要功能也各不相同，因此，小城镇污水的特性、收集方式、排放水体状况、设计用地、选用工艺等均不相同。

针对小城镇污水处理工程的特点，本文对小城镇的排水体制确定、排放标准的技术实现、污水处理工艺技术、污泥处理技术、降低投资和运行费用的若干方法及管理设施的设置等相关技术问题进行了分析探讨。

关键词: 小城镇 污水处理 工程技术
The study on small town sewage treatment engineering technique in
China
Hang Shijun Fang Xianjin
Abstract: Associated with spacious dimensionality the small towns in Chin have the different natural conditions and economy development levels. The district characteristics, industry configuration and main functions of small towns are very different with each other. Thereby the wastewater characteristics, collection mode, condition of effluent water, building terra and treatment technics of small town sewage are different. Based on the characteristics of small town sewage treatment engineering, confirming drainage system, wastewater discharge standard, sewage treatment technique, sludge treatment technique, methods to reduce investment and running cost, management establishment and other correlative technique problems in small town are analyzed and discussed in this paper.
Key words:small town; sewage treatment; engineering technique
1引言
小城镇一般是指建制镇政府所在地，具有一定的人口、工业、商业的聚集地。

小城镇通常是当地农村、社区的政治、经济和文化中心，具有较强的辐射能力。

发展小城镇、推进城镇化已成为我国经济社会发展战略的重要部分。

1978年我国建制镇仅有2178个，目前各种规模和性质的小城镇已近48000个。

随着城镇化进程的加快，村镇人口不断集中，乡镇企业迅速发展，城镇污水排放量也不断增加，然而由于过去“重建设，轻环保”的旧观念，城镇基础设施建设远远落后于城镇建设的发展，许多小城镇缺乏必要的污水收集系统和污水处理设施，污水无序乱流，不仅直接污染了小城镇自身生态环境，而且造成了河湖水体的严重污染，已成为区域性水环境的重要污染源。

同时，由于小城镇紧临农村，畜禽养殖，水产养殖、农药及化肥等面源污染也极为严重，均对小城镇饮用水安全和居民生存环境构成严重威胁，制约了经济发展及城镇可持续发展。

小城镇的发展促进了我国的经济稳定增长，但是，在发展小城镇的同时必须注意环境污染的问题。

我国小城镇数量多,分布范围广,污水排放总量大。

如果仅仅重视大中城市的污水处理问题，而忽视数量多、分布广的小城镇的污水治理，必然达不到我国水污染防治预期目
标。

由此可见小城镇的污水治理关系到我国水环境状况和可持续发展的战略目标。

因此，不断分析总结我国小城镇污水处理工程经验，逐步完善适合于小城镇污水处理工程技术体系是我国当前污水处理领域十分重要和迫切的任务。

本文对我国小城镇污水处理工程特点进行了分析，对相关工程技术问题进行了探讨。

2 小城镇污水处理工程特点及存在的主要问题
我国的污水处理工程技术是从大中城市开始和发展起来的，通过几十年的发展和完善，对大中城市的污水处理工程已具备一整套标准、规范和技术可供工程技术人员选用，这些技术同时也可作为小城镇污水处理工程参考。

小城镇的污水处理工程近年来才引起技术人员的重视。

近年来，国家加大治理水污染力度，在“三河三湖”及三峡库区水污染防治规划的实施过程中，已建设一批小城镇污水处理工程。

但是由于这些污水处理工程大部分针对广大小城镇的水质水量、地理特征、气候环境、技术水平和经济条件等特点考虑不足，从而导致小城镇污水处理运转费用高，工程投资大，操作过程复杂，造成部分已建成的污水处理工程不能正常运转，拟建的污水处理工程也难以建设，引起这种状况的重要原因是我国目前缺少适用于小城镇污水处理工程特点的工艺技术及设计规范标准。

我国幅员广大，自然条件及经济发展水平相差悬殊，小城镇区域特点、产业结构及主要功能也各不相同，导致小城镇污水的特性、收集方式、排放水体状况、设计用地、选用工艺等均不相同。

因此，对于不同地区和不同条件下的小城镇污水处理工程要求采用不同处理技术方案，这无疑增加了我国小城镇污水处理技术发展的难度，但这又是我国小城镇污水治理工程必须解决的问题。

我国小城镇污水处工程主要有如下特点：
(1) 人口少，用水量标准较低，污水处理规模小；
(2) 产业结构区域特定差异、受雨季影响及用水量时变化系数较大，因此污水水量、水质变化大；
(3) 经济发展水平偏低，经济承受能力弱，可供选择的适用技术少；
(4) 由于处理规模小而造成工程建设费及运行费用过高；
(5) 维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏等。

小城镇污水处理工程的特点需要相应的工程技术，但我国目前已建的小城镇污水处理工程成功的经验还很少，这就需要工程技术人员在工程实践中参考我国现有的污水处理技术规范和工程技术手册的同时，要始终逐条结合所建工程的特点进行分析选用或改进完善，对于已建工程的成功经验进行分析总结，掌握各种技术所适用的条件，以便建设规模适合、能适用水量水质变化、投资和运行费用适中、管理简单的小城镇污水处理工程。

3 小城镇污水处理工程技术若干问题探讨
针对小城镇污水处理工程的特点，本文对小城镇的排水体制确定、排放标准的技术实现、污水处理工艺技术、污泥处理技术、降低投资和运行费用的若干方法及管理设施的设置等相关技术问题进行了分析探讨，仅供业内人士研究和讨论：
3.1 排水体制
排水体制的选择宜根据当地具体条件，因地制宜，不必强求采用完全分流制或截流式合流制。

我国很多小城镇尚无完善的排水系统，雨污水均沿道路边沟或路面排至就近水体，一
些小城镇（特别是山区和贫困地区等）由于街道过于狭窄、两侧建筑密集、施工复杂，无条件修建分流制排水系统，可考虑采用完全合流制排水体制；对改造难度极大的旧城区可维持原有合流制排水系统；对西部干旱地区，由于降雨量极少，亦可采用合流制系统。

但是对于需要采用合流制系统在小城镇，应在污水总干管末端（即污水处理厂进水端）设置调节池，调蓄雨季洪峰流量。

当然，在工程设计时应对污水收集系统（完全分流制系统；截流式合流制＋分流制系统；截流式合流制系统；分流制系统＋合流制系统＋调节池；合流制＋调节池系统等）进行经济技术综合比选和详细的投资效益分析后，选用经济合理的排水体制方案。

3.2 排放标准
现行排放标准执行“城镇污水处理厂污染物排放标准——GB18918－2002”，其中除BOD5、COD cr、SS、pH外，总磷、总氮、氨氮、粪大肠菌群数等均需达到要求的标准。

对于一些城镇化发展中的地区而言，建设及运营资金短缺，土地资源紧张，有限的投资与较高的排放标准存在一定的矛盾。

因此，一些小城镇受经济制约“建得起、用不起”，当务之急应该是治理与不治理、工程及运行费用与小城镇现况经济水平是否相适应的问题。

因此，排放标准可以根据当地具体情况予以调整和放宽。

例如，封闭及半封闭水体，可考虑除磷脱氮的要求，而在开放式水体，特别是水量较充足或流速较高的条件下，可适当降低磷，氮等有关标准。

这样，不仅可以缩短处理流程、减少处理构筑物容积及相关机械设备、自控仪表等，还可节省工程投资和运行费用，加快污水处理厂的建设速度和简化运行管理。

但是，需要注意的是，设计时应考虑工程改造的可能性，待当地经济能力提高后，再将该污水处理厂工艺进行调整或改造，使之达到国家要求的相关标准。

3.3 污水处理工艺
3.3.1变化系数
小城镇由于处理规模小，管网长度较短，因此水量水质变化较大。

一般说来，当污水原水主要为生活污水时，时变化系数较大；当工业废水比例较高时，时变化系数及周变化系数均较大；当该城镇为旅游地区时，不仅时变化系数大，而且季节性变化系数亦较大。

变化系数直接影响工程规模，设计时应给予高度重视。

要根据具体情况，充分调查研究、认真进行科学分析后再合理确定其变化系数。

3.3.2宜设置调节池
由于小城镇污水处理规模小、水质水量变化大，为保证处理效果的稳定性，宜在污水处理厂进水端设置调节池，调节水质水量使其均匀。

一般说，当水量水质变化显著同时采用高负荷活性污泥法或生物膜法时，应设置污水调节池；当采用低负荷活性污泥法时，可视具体设计条件不设污水调节池，但要注意合理确定二沉池表面负荷，保证泥水分离效果；当合流制系统的处理水量较大时，应合理确定污水处理规模，处理规模可小于合流制污水量，待降雨强度减小后，再将污水从调节池均匀地、小流量地排入污水处理厂。

这样，一方面可以减少冲击负荷对污水处理系统的影响，另一方面还可保持原水有机物浓度，提高污水处理效果的可靠性和稳定性。

3.3.3宜选用低负荷型和成熟可靠、稳定性好的处理工艺
典型处理工艺可考虑活性污泥法的氧化沟工艺、延时曝气工艺、间歇式活性污泥法及其变法工艺；生物膜法的生物转盘、接触氧化及生物滤池工艺等。

特别是一些较适合小规模污水处理厂的新开发的技术和工艺，亦可在具备条件的小城镇采用，例如：人工快速渗滤技术，百乐卡工艺及人工生态绿地等。

但是各种污水处理技术都有适合条件，特别要注意各种技术
的限制条件，选用时必须分析当地的经济和技术条件，工艺参数的确定必须考虑到当地小城镇的特点。

选用的工艺技术要易于维护管理，维修工作量少。

一般应尽量减少水处理构筑物的系列数，不宜采用检修环节多，检修频率高的处理工艺。

同时宜选用与建设用地面积相适应的工艺，由于各城镇所处地域不同，如山区、渔村、高原、沿海一带等，所能取得的用于污水处理厂建设的用地形状及面积各不相同，选择工艺时应与其相结合，合理确定。

3.4 污泥处理工艺
污泥处理工艺选择应与污水处理工艺相适应。

当采用延时曝气或泥龄较长时，污泥基本处于稳定状态，可不设消化池或其它污泥稳定设施。

污泥处理工艺选择应与污泥最终利用形式相适应。

当污泥直接用于农田、绿地时，可选用污泥浓缩、消化和脱水工艺；当污泥最终利用采用堆肥时，则污泥处理只需浓缩和脱水工艺；当采用最终填埋处置时，则污泥处理也只需浓缩和脱水工艺，有条件者可增加常温消化工艺，以便降低填埋场渗滤液中有机物浓度，提高渗滤液处理的可靠性；特定情况下，最终采用焚烧工艺时，污泥经浓缩、脱水后，脱水泥饼需保证较低的含水率，以便减少焚烧所消耗的能量。

由于小城镇污水处理厂产泥量少，污泥稳定化处理可采用常温消化；污泥脱水优先考虑自然干化；污泥堆肥可选用露天式自然堆肥等方式；由于污泥处理规模小，污泥处理系统常为间歇运行，污泥浓缩或脱水的上清液往住集中产生，如回流至水处理系统将会形成冲击负荷，影响水处理系统的稳定运行。

因此，宜考虑将其集中贮存，再以小流量形式连续地流入污水处理系统。

由于处理污泥量少，可考虑集中或分散处理两种方式；当处理厂之间距离较近或交通便利，易于运输时，可采用在其中某处理厂内合建污泥处理设施，各厂将生污泥或浓缩污泥通过管道输送、罐车或卡车运送等方式，将其集中处理、处置；当不具备上述条件时，可单独设置污泥处理设施。

但是由于处理规模小产泥量少，各处理厂分别设置污泥处理设施将会造成工程费用及运行费用过高，可考虑采用移动式污泥处理车，将剩余污泥经车载处理系统脱水后直接运至处置地点，进行堆肥、填埋、还田或焚烧等。

小城镇大多靠近农村或林地，苗圃等，污泥处理达到相应的规定或标准后，直接还原于农田或绿地，小城镇污水处理厂污泥处理的关键是无害化和减量化，有条件者可考虑再利用及资源化。

3.5 污水处理厂工程的经济性
与大、中型城市不同，我国绝大多数小城镇财政能力不足，人民生活水平
普通不高，甚至仍有部分贫困地区，建设污水处理厂工程，无疑会给地方政府和人民增加一定的负担，因此，需要十分重视其经济性，强调其工程投资省和运行费用低的原则。

具体工程技术上应采用以下措施：
1、宜选用简易、高效的成套工艺与设备，并尽可能形成标准化设计；
2、结构型式可考虑占地面积小，共用隔墙的一体化组合式处理构筑物，以利降低工程投资；
3、设备选型尽可能通用化和国产化；
4、根据地域特点，在选择厂址时应优先考虑利用自然地形，减少提升泵站，有条件地区，污水处理厂还可不设置进水泵站，从而可大大降低电耗和运行费用。

5、尽量减少污水处理厂占地面积。

目前我国《城市污水处理工程项目建设标准》中对小型污水处理厂（Ⅴ类：1～5万m3/d）占地面积指标规定为0.85～1.2 m2/m3•d，设计手册中要求绿化率>30%，这些规定对于大中型污水处理厂的卫生环境要求是十分必要的。

而小城镇大多紧靠农村，周围紧邻农田，可与厂外大环境统筹考虑，合理确定绿化率；从而可因地制宜降低该指标，降低征地费及相关费用；对于小城镇污水处理工程占地面积可低于上述要求。

6、小城镇污水处理工程规模较小，构筑物一般也较小，在具备条件地区，某些工艺构筑物的土建设计可突破目前常用钢筋砼结构型式，采用砖砌、土池加铺防渗层的型式，如：百乐卡污水处理池采用粘土池、表面敷设防渗材料；氧化沟可采用钢筋砼底板、池壁则用砖砌加防渗层或粘土斜坡侧墙表面加设防渗层的结构型式等，以达到降低工程费用的目的； 3.6 电气与自控
z 我国“工程建设标准强制性条文”规定“……必须为二级负荷……”，而大部分小城 镇由于条件所限，只具备一路电源，在考虑设置备用电源时，可根据当地停电状况而确定，例如，当无进水泵房或停电时间短、停电期间污水能够暂时贮存在管道或调节池内，此时可不设置自备动力电源
z 尽量采用自然光，减少照明用电量；
z 电器设置选用安全可靠、易于维修和经济适用的产品；
z自控系统原则上以监视为主，降低自控水平，尽量减少监测项目；
z原则上采用简单易行的自动运转方式或手、自动联动运转方式；
z可以不设置控制管理中心和模拟屛等设施。

3.7 管理设施
管理设施与运营人员数量、素质及自控方式等密切相关。

对于小城镇污水处理工程因建设规模较小，通常缺乏技术管理人员，建议采取以下措施：
z简化管理用房，减少管理用房建筑面积，如可将管理、休息室、化验室、库房等集中建设；
z可考虑相邻几座污水处理厂共建管理站，采用巡回管理方式，或者采用无人管理方式，定期维修及检查；
z简化现场化验项目，采用几座污水处理厂共用化验分析室，或者委托其它有分析能力的单位实现社会化服务等。

4 结论与建议
（1）随着小城镇建设和发展步伐的加快，势必带来环境污染的加剧，为避免重复“先污染、后治理、先破坏、后恢复”的老路必须先行治污，恢复和保持良好的生态环境，促进小城镇和农村经济的可持续发展。

（2）逐步完善适合于小城镇污水处理工程技术体系是我国当前污水处理领域十分重要和迫切的任务。

但由于我国地域广阔，各地小城镇差异较大，各地的地域条件、经济水平、技术力量等相差悬殊。

需要进行充分的调查研究，找准主要问题，同时参考国外经验和相应技术政策，制定适合我国国情的技术政策、法规及标准等，用以指导我国小城镇污水处理工程的设计、建设和运营。

（3）我国“小城镇环境规划编制技术指南”已于2002年12月正式出版；国家发改委正在组织编制“小城镇生活污水处理、生活垃圾处理处置工程技术指南”；建议国家发改委尽快
完成技术指南编制工作，并在工程实践中逐步完善。

（4）国家建设部、国家环保总局均设立了与“小城镇污染治理”相关的研究课题或项目；鉴于我国小城镇污水处理工程技术实际，应进一步增加科技研发的投入，促进小城镇污水处理工程技术的发展。