西南村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)適宜性研究分析

葉長兵，楊 勇，李 蘭

（1.玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南玉溪653100；2.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，江蘇南京210008；3.玉溪市環(huán)境監(jiān)測站云南玉溪653100）

西南村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)適宜性研究分析

葉長兵1，2，楊 勇3，李 蘭1

（1.玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南玉溪653100；2.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，江蘇南京210008；3.玉溪市環(huán)境監(jiān)測站云南玉溪653100）

以玉溪市作為研究區(qū)，以CASS、DSTE、ABR－人工濕地集成處理工藝、厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝等常用村鎮(zhèn)生活污水處理工藝作為調(diào)查對象，在查明各工程實(shí)例運(yùn)行功效的基礎(chǔ)上，分析探討了我國西南地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)的適宜性。

村鎮(zhèn)污水；適宜性；工程實(shí)例

隨著研究的深入和工程實(shí)例的廣泛應(yīng)用，我國城市生活污水處理技術(shù)已較為成熟，使所造成的環(huán)境污染得到較好地控制。與城市生活污水相比，村鎮(zhèn)生活污水具有收集系統(tǒng)欠缺、水量小而分散、濃度低、變化系數(shù)大等特點(diǎn)，加上村鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較為落后，故城市生活污水處理技術(shù)不一定適用于村鎮(zhèn)生活污水處理。為探明經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境可行、社會認(rèn)可的村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)，國內(nèi)外一些專家和學(xué)者進(jìn)行了村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)的研究，如郭一令等人以耕作層下土自然凈化村鎮(zhèn)生活污水［1］；徐波以生態(tài)技術(shù)處理村鎮(zhèn)生活污水［2］；孫海如等人以沼氣池與人工濕地集成處理村鎮(zhèn)生活污水［3］。以往的村鎮(zhèn)生活污水處理研究取得了一定的成效，但目前尚未有針對西南地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)適宜性分析研究的報(bào)道。若能基于以往的試驗(yàn)研究成果，在充分考慮處理效率和經(jīng)濟(jì)性的前提下進(jìn)行西南地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水的適宜性分析，可為優(yōu)化研究區(qū)各條件下村鎮(zhèn)生活污水處理工藝的選擇提供依據(jù)。

1 西南村鎮(zhèn)治污工藝現(xiàn)狀

云南省玉溪市位于滇中，其環(huán)境特征和氣象條件在西南地區(qū)具有一定的代表性。為探明西南地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)的適宜性，本研究以云南省玉溪市為研究區(qū)，調(diào)查分析多種村鎮(zhèn)污水處理工藝的運(yùn)行效果。

經(jīng)調(diào)查，研究區(qū)較為常見的村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)有CASS、DSTE、人工濕地、厭氧處理技術(shù)等。隨著排放要求的進(jìn)一步提高和污水處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，村鎮(zhèn)生活污水處理工藝出現(xiàn)了現(xiàn)有處理技術(shù)的適宜性改進(jìn)和有機(jī)集成，較為常見的有厭氧－好氧技術(shù)集成工藝、ABR－人工濕地集成處理工藝、厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝等。

本研究根據(jù)研究區(qū)村鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)現(xiàn)狀及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，結(jié)合本課題組研究及調(diào)研所取得的成果，基于村鎮(zhèn)生活污水處理工程實(shí)例，分析各條件下村鎮(zhèn)生活污水處理工藝的適宜性。

由于西南村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后，人口較少而分散，從而形成了村鎮(zhèn)生活污水水量小，水質(zhì)水量波動大，污水收集困難，技術(shù)及管理水平薄弱等特點(diǎn)。在選擇研究區(qū)村鎮(zhèn)生活污水處理工藝技術(shù)時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：

（1）首先考慮采用運(yùn)行費(fèi)用及基建費(fèi)用便宜、操作管理簡便、能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定、維修方便的成熟處理工藝；

（2）經(jīng)實(shí)踐證明是可行有效的新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備，必須持有積極、謹(jǐn)慎的態(tài)度；

（3）根據(jù)各村鎮(zhèn)的不同情況，在選擇處理工藝時要考慮其是否便于改變其處理流程，以滿足受納水體的不同處理要求；

（4）由污水水質(zhì)水量的變化、受納水體環(huán)境承受能力等情況來選擇抗負(fù)荷沖擊能力較強(qiáng)的處理工藝；

（5）應(yīng)該盡量保證所選擇的工藝處理村鎮(zhèn)生活污水后的水質(zhì)符合國家和地方現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)要求。為達(dá)到這一目標(biāo)，可有機(jī)集成現(xiàn)有成熟技術(shù)。

2 研究區(qū)村鎮(zhèn)生活污水處理工程實(shí)例及適宜性

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，玉溪市村鎮(zhèn)生活污水主要包括沐浴水、衛(wèi)生潔具排水和洗滌水，排水量約為80L／（d·人）。其中：CODCr＝98～550mg／L，BOD5＝45～320mg／L，總氮＝27～89 mg／L，總磷＝1.4～6.8mg／L?，F(xiàn)分析西南地區(qū)常用的村鎮(zhèn)生活污水處理工程實(shí)例及其適宜性。

2.1 CASS工藝及適宜性

CASS全稱為周期循環(huán)活性污泥法，其最大的特點(diǎn)就是在反應(yīng)器的進(jìn)水端增加了一個生物選擇區(qū)，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水，間歇排水，工作過程可分為曝氣、沉淀和排水三個階段。由于CASS具有工藝流程簡單、占地面積少、出水水質(zhì)好、運(yùn)行可靠、對水質(zhì)水量變化有較強(qiáng)適應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)［4，5］，在中國和日本村鎮(zhèn)地區(qū)應(yīng)用較為廣泛。玉溪市江川縣江城鎮(zhèn)污水處理廠采用了CASS工藝，其工程設(shè)計(jì)水量為10000m3／d，占地面積約2.14hm2。該工藝常年污水處理效果如表1所示。

表1 CASS工藝處理效果分析表 （mg／L）

由表1可知，城鎮(zhèn)污水處理廠采用CASS工藝，污水出水水質(zhì)可達(dá)到 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918－2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。

自2010年建成后運(yùn)行的結(jié)果表明，該工藝具有出水水質(zhì)較穩(wěn)定，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用相對較高（基本維持在1.2元／m3），基建投資較高等特點(diǎn)。對于人口集中、排水管道配置健全的村鎮(zhèn)，以及受納水體環(huán)境功能較高，經(jīng)濟(jì)條件較好的風(fēng)景旅游區(qū)可使用該工藝處理所產(chǎn)生的生活污水。

2.2 DSTE工藝及適宜性

DSTE工藝是一種以厭氧為主、好氧為輔的組合式污水處理系統(tǒng)，由一系列的厭氧濾池和接觸氧化池組成。由于該工藝節(jié)能降耗的效果較為明顯，故在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。玉溪市澄江縣祿充旅游度假區(qū)污水處理站采用DSTE工藝，其工程設(shè)計(jì)水量為2000m3／d。該工藝常年污水處理效果如表2所示。

表2 DSTE污水處理效果分析表 （mg／L）

由表2可知，祿充旅游度假區(qū)污水處理站采用DSTE工藝，污水出水水質(zhì)可達(dá)到 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918－2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。

自2001年建成后運(yùn)行的結(jié)果表明，該工藝具有出水水質(zhì)較穩(wěn)定，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，污泥產(chǎn)量少，建設(shè)方式靈活，運(yùn)行費(fèi)用較低 （基本維持在0.5～0.7元／m3），基建投資較高等特點(diǎn)。對于人口集中、排水管道配置健全的村鎮(zhèn)，以及受納水體環(huán)境功能較高，經(jīng)濟(jì)條件較好的風(fēng)景旅游區(qū)可使用該工藝處理所產(chǎn)生的生活污水。

2.3 ABR－人工濕地集成處理工藝及適宜性

人工濕地在國內(nèi)外已多有研究和應(yīng)用，濕地植物的生長穩(wěn)定性是系統(tǒng)污染物去除穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素［6，7］。云南省玉溪市四季溫度變化不大，季節(jié)變化對濕地植物的影響很小，故研究區(qū)村鎮(zhèn)治污工程已廣泛應(yīng)用人工濕地處理系統(tǒng)。在人工濕地的實(shí)際工程應(yīng)用過程中，由于村鎮(zhèn)生活污水中的SS濃度較高，從而導(dǎo)致人工濕地在運(yùn)行過程中介質(zhì)堵塞，造成其在運(yùn)行一定時間后無法持續(xù)高效運(yùn)行。若能夠在人工濕地系統(tǒng)前集成一個能高效去除SS的反應(yīng)器，則可大大提高人工濕地的長期高效穩(wěn)定性。本課題組曾進(jìn)行大量的ABR試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，ABR對SS的平均去除率為81.6%［8］。鑒于ABR具有顯著的SS去除能力，本課題組設(shè)計(jì)了ABR－人工濕地集成污水處理工藝，通過ABR段顯著減輕后續(xù)人工濕地單元的SS負(fù)荷而達(dá)到維持系統(tǒng)長期高效穩(wěn)定的目的。本課題組設(shè)計(jì)并建成的ABR－人工濕地集成污水處理工藝應(yīng)用于玉溪市東風(fēng)水庫北岸小矣資村，其工程設(shè)計(jì)水量為50m3／d，占地面積約1250m2。其處理效果如表3所示。

表3 ABR－人工濕地集成污水處理效果分析 （mg／L）

由表3可知，ABR－人工濕地集成污水處理工藝的污水出水水質(zhì)可達(dá)到 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB18918－2002）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。

長期的運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝具有運(yùn)行費(fèi)用中等（0.4～0.6元／m3），長期高效穩(wěn)定，占地面積大，抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)。根據(jù)其所具有的特點(diǎn)，該工藝適用于人口密度較低、污染物排放較少、生活污水中懸浮物較多、經(jīng)濟(jì)相對較差、土地面積大、管理水平不高的村鎮(zhèn)治污。

2.4 厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝及適宜性

土壤凈化槽工藝國內(nèi)外已多有研究和應(yīng)用實(shí)例。通?？h河西鎮(zhèn)漢邑村采用厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝處理生活污水。其中厭氧段為普通化糞池，體積約30m3；土壤凈化槽處理系統(tǒng)槽體深度為0.83m，長20.74m，寬14.74m，處理規(guī)模35t／d。其處理效果如表4所示。

表4 厭氧段－土壤凈化槽集成污水處理效果分析（mg／L）

由表4可知，厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝污水出水水質(zhì)可達(dá)到 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918－2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

長期的運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝具有運(yùn)行費(fèi)用中等（0.4～0.6元／m3），長期高效穩(wěn)定，占地面積大等特點(diǎn)。根據(jù)其所具有的特點(diǎn)，該工藝適用于人口密度較低、污染物排放較少、生活污水中懸浮物較多、經(jīng)濟(jì)相對較差、土地面積大、管理水平不高的村鎮(zhèn)治污。

2.5 西南地區(qū)村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)適宜性對比根據(jù)村鎮(zhèn)生活污水處理工藝技術(shù)的選擇要點(diǎn)以及各工程實(shí)例的處理實(shí)效，結(jié)合研究區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)，現(xiàn)將所推薦的幾種處理工藝的處理性能及其適用范圍作對比分析，具體如表5所示。

表5 村鎮(zhèn)生活污水處理工藝適宜性對比分析

3 結(jié)論

生活污水處理是村鎮(zhèn)建設(shè)中迫切需要解決的環(huán)境問題，選擇村鎮(zhèn)生活污水處理工藝技術(shù)時應(yīng)作適宜性分析。根據(jù)西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)力量比較落后、管理技術(shù)較為低下的實(shí)際情況，村鎮(zhèn)生活污水處理工藝技術(shù)的選擇應(yīng)以結(jié)構(gòu)簡單、費(fèi)用低廉、易于管理、實(shí)施方便為宜。根據(jù)對比分析的結(jié)果，ABR－人工濕地集成處理工藝、厭氧段－土壤凈化槽集成處理工藝應(yīng)作為西南地區(qū)普遍村鎮(zhèn)生活污水處理相對適宜的工藝選擇；而對經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力相對雄厚的村鎮(zhèn)地區(qū)來講，其污水的處理也可以考慮選擇處理效果優(yōu)且效率高的CASS、DSTE等處理工藝。

［1］郭一令，王森，高愷，等.耕作層下土自然凈化技術(shù)處理村鎮(zhèn)生活污水［J］.中國給水排水，2009，25（10）：59－62.

［2］徐波.生態(tài)技術(shù)處理污水的研究與應(yīng)用 ［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2009，28（1）：64－66.

［3］孫海如，周虎城，王俊玉.村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)整合研究［J］.給水排水，2006，（7）：509－512.

［4］楊亞靜，李亞新.CASS工藝的理論與設(shè)計(jì)計(jì)算［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2000，15（13）：89－95.

［5］曾艷.CASS工藝用于城鎮(zhèn)中小型污水處理廠的探討［J］.西南給排水，2008，30（1）：12－15.

［6］白曉慧，王寶貞.人工濕地污水處理技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展 ［J］.哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，32（6）：88－90.

［7］于榮麗，李亞峰，孫鐵珩.人工濕地污水處理技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2006，32（9）：29－31.

［8］韓相奎，葉長兵，莊金鵬，等.異波折板復(fù)合厭氧污水處理中試研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2008，29（11）：3077－3080.

［9］楊勇，葉長兵，曾維慶，等.厭氧段－人工濕地處理污水高效穩(wěn)定機(jī)理研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011，34（3）：37－40.

A Research of Adaptability of Rural Wastewater Treatment Technology in Southwest China

YE Chang-bing1，2，YANG Yong3，LI Lan1
（1.College of Resources and Environment，Yuxi Normal University，Yuxi Yunnan 653100 China）

The CASS，DSTE，ABR-constructed wetland integrated sewage treatment technology and the integrated sewage treatment technology of anaerobic soil infiltration beds which are applied in Yuxi Municipality are studied.Based on the investigation of their performance，the adaptability of these technologies is analyzed for the southwest China.

rural domestic sewage；adaptability；engineering case

X703

：A

：1673－9655（2013）02－0075－03

2012－08－28

云南省科技廳項(xiàng)目（2009CD099）；云南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目（2012Z147C）；玉溪市科技局項(xiàng)目。

葉長兵 （1975－），男，博士，副教授，研究方向?yàn)槲鬯幚怼?/p>