合续原创 分散式污水处理研究进展

1.前言

水污染是我国主要的环境问题之一，我国高度重视水环境保护，已采取各种措施防治水污染。到“十一五”末期我国集中式污水已基本得到有效控制，然而未纳入城市市政管网覆盖范围的处于郊区或远离城镇的区域由于具有污水量小、产生源分散、污染数量多等特点，其产生的生活污水尚未得到有效处置，引起的环境问题日益凸显。据统计目前未处理的分散式污水是城市和县城采用集中污水处理量的1.5倍，因此进行分散式污水处理刻不容缓。

目前全国几乎所有城市中都采用集中式污水处理方式。然而，污水集中处理强烈依赖于排水收集管网系统，且投资大运行成本高，对于大部分小城镇和农村地区并不适合。为此，不少学者和业内人士反思集中式污水处理这种末端处理在回收污水中资源与能源方面存在的不足，继而将研发和应用的方向转向对废水的就地处理、源头控制、就地回用，各种分散式处理技术及小型化设备应运而生。

2.分散式污水处理技术研究现状

目前，分散式污水的处理技术主要是采用生物处理技术，包括厌氧无动力处理技术、生物膜法、速分生物处理和生态处理技术。

厌氧无动力污水处理技术厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。近年来，发展了越来越多的高效厌氧处理设备和技术，如升流式污泥床反应器(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)等。针对分散点源污水的特点，厌氧无动力污水处理装置采用初沉池+厌氧污泥床接触池+厌氧生物滤池工艺，将全套装置埋于地下，工艺过程简单，耗能低。

膜处理技术MBR是生物处理单元与膜分离单元相结合的一种新型水处理技术，二沉池用膜组件代替，以减少处理设施的占地面积，并通过保持较低污泥负荷的方式来减少污泥量。在再生水资源日益得到重视的当今社会，MBR在污水处理领域特别是分散污水处理和回用方面得到普遍应用。为了克服独立的MBR工艺对氮磷去除率较低的缺陷，通常将MBR与其他工艺进行组合。如淹没复合式膜生物反应器、循环交替式活性污泥法MBR、生物移动床MBR、淹没式MBR、循环间歇式活性污泥法MBR、厌氧+好氧+缺氧序批式MBR等，这些新工艺不仅强化了处理效果，提高了氮磷的去除率，同时减轻了膜污染。

A3/O-MBBR技术是在MBBR的基础上同时优化设置了功能明晰的预脱硝池、厌氧池、缺氧池和好氧池，以及污泥回流系统和硝化液回流系统，将沉淀池的污泥回流至预脱硝池。

在缺氧条件下，回流污泥中的硝酸盐氮经反硝化作用而被去除，聚磷菌在厌氧池中释放磷的效率大大提高，从而使好氧池的吸磷效率相应得到了充分提升，同时硝化液回流至缺氧池强化反应器脱氮能力，从而确保一体化设备对氮、磷的高效去除能力。

速分生物处理技术速分生物处理技术是将“流离”原理应用到A/O技术或生物膜技术中，形成的一种新型污水处理技术。速分生化池内的填料为速分生化球，生化池内布设曝气系统，污水中的悬浮颗粒经速分生化池的三相运动，由流速快的液体流向流速慢的固液界面富集，达到固液分离的目的。反应器的空间划分和多孔微生物载体均具有厌氧、缺氧、好态状态，进而形成多样的微生物生态系统。该技术具有处理效果好，使用寿命长，无污泥，无异味，维护方便与建设可模块化等优点，目前已成功应用于多处国家级重点工程和不同规模的水处理站。

生态处理技术生态处理技术主要包括以人工湿地和稳定塘等以及目前新型的蚯蚓滤池处理技术。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地相似的地面，利用生态系统的物理、化学与生物的三重协调作用，经过滤吸附、离子交换、沉淀、植物吸收与微生物分解实现对生活污水的高效净化。

表1 各种技术的优缺点对比

3.分散式污水处理一体化设备研究现状

由于现在居民的住户越来越趋于片区化, 因此要求分散式污水处理系统的安装、操作与维护必须简单, 且要运行稳定可靠, 不需要专业人员管理。这就需要设计出工业流水线来生产成品式小型污水处理设备。当前, 发展集预处理、二级处理与深度处理于一体的小型污水净化设备, 已经成为国内外污水分散处理技术发展的一种趋势。近年来，我国各环保公司研发了许多形式的一体化污水处理设备，主要如表2所示：

表2 主要的一体化污水处理设备

可以看出，大部分一体化污水设备核心技术是基于生物处理技术，且主要应用于分散式的生活污水处理，针对工业废水的一体化设备较少，在未来还有广泛的研发空间。

4.前景与展望

分散式污水处理技术由于占地面积少、节省管网维护与建设费用、环境影响较小、因地制宜、灵活多样等优点特别的将具有广阔的发展空间及良好市场前景。对于各环保公司，只有尽快研制出真正高效、低耗、造价及运营费用低廉的污水处理设备，才能抓住市场的机遇，成为行业的领导者。

目前，国内已研发的大多数一体化设备仍然是传统方法的组合，是城市污水处理的小型化模式，在未来的应用过程仍有较大改善空间，主要可从以下几个方面进行优化升级：

污水处理设备模块化。将污水的预处理、生化处理、后处理、深度处理等设计为工艺单元模块，不同工艺单元以其核心处理工段为主题，可根据不同水质进行拓展和调整。通过设备的模块化设计，可大大降低水处理系统的土建工作，工艺的可控性和未来的升级能力将大大提高。

提高设备自动化控制及监控报警设计。自动化控制可实现无人操作，通过监测出水数据，并在出现异常时发出警报信号，可以提高设备长期稳定运行的可靠性，实现无人值守等优势。

提高脱氮除磷效果。目前一些分散式一体化设备对总氮的去除并不理想，对于磷的去除需要兼顾排泥的周期，这使得设备的运营受到一定的限制。研究新型膜材料、保证最短的停留时间实现最大的氮、磷去除率是提升设备性能的重点方向。

传统工艺与新工艺耦合。在未来研发过程中，可通过与厌氧氨氧化处理技术、微生物固定化技术以及速分生物处理技术等热点污水处理工艺进行耦合，提高设备的处理效果。

分散式污水氮磷回收与资源化。目前一体化设备大多是基于生物方法对污水中的氮磷进行去去除。然而分散式污水更多在农村等偏远地区，可以根据这些地区的特性将单纯对氮磷去除的思想转化为通过如鸟粪石法对氮磷进行回收，实现资源化利用。

污泥的处理与资源化。增加污泥处理的模块，将污泥处理技术运用于当前分散式污水设备，实现污泥的无害化、减量化、资源

化。

作者：深圳合续环境科技有限公司

高级工程师博士后 裴廷权

技术助理 操艳兰

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