乡镇污水处理技术决策分析及对策

摘要：通过分析我国乡镇污水排放特征及处理现状，指出了当前我国乡镇污水处理中存在的问题，进而分析了乡镇污水收集、污水建设规模及设计进水水质特性，对乡镇污水处理技术工艺选择原则、工艺优化决策、工艺选择等方面进行技术决策。同时，提出了我国乡镇污水处理对策。 
关键词：乡镇：污水处理：技术分析：对策 
　　1、前言 
　　近年来，国家大力治理水污染。我国乡镇不断增加的污水排放量也成为了一个重要的治理对象。随着国家确定的各水资源保护规划工程的陆续启动，在“三河三湖”、渤海及三峡库区已开始建设一批乡镇污水处理工程。 
　　然而，我国乡镇污水处理工程建设尚处于起步阶段，目前也没有专门的设计规范和标准，如照搬用于城市污水处理的技术和工艺，项目建成后，则会出现技术要求高、操作复杂，运行困难，甚至晒太阳，与乡镇经济发展水平、人员素质和技术水平极不相适应，不能发挥应有的效益。因此，在探讨适合我国乡镇污水处理技术时，应考虑乡镇污水处理的特殊性，分析乡镇污水特点及存在问题，对乡镇污水处理技术进行科学合理的技术决策分析，才能实现乡镇可持续性发展。 
　　2、我国乡镇污水处理现状 
　　2.1　乡镇污水特点 
　　2.1.1　污水量小且分散，收集困难，排水设施缺乏。由于我国大多数乡镇的建设缺乏科学规划，布局不合理，排水管网不完善或是根本没有排水设施，且地形复杂，居民分散，道路狭窄，基础设施不够完善等因素，致使乡镇污水收集困难。 
　　2.1.2　水质和水量均变化大。水质非常不稳定；水量昼夜变化大，早晚比白天大，夜间排水量小，甚至可能断流，污水排放呈不连续状态，用水量变化系数远大于城市中的取值。 
　　2.1.3　区域差异大。中西部不发达地区乡镇污水主要是生活污水，可生化性较好；发达地区的乡镇工业企业较多，其含工业废水排放比例明显偏高，污水的可生化性偏低。 
　　2.2　乡镇污水处理存在的问题 
　　当前我国乡镇污水处理存在的问题主要有： 
　　2.2.1　排水系统缺乏。我国大多数乡镇没有系统规划。供水设施不完善，污水收集管网不健全或是没有。雨污水均沿道路边沟或路面排至就近水体，呈无组织排放状态，造成污水收集困难。一些乡镇由于街道过于狭窄、两侧建筑密集、施工复杂，同时受当地经济条件的制约，无条件修建分流制排水系统。 
　　2.2.2　建设标准缺失。目前，我国尚无针对乡镇污水处理工程的排水设计规范、标准、法规。工程设计和建设中仍采用现行城市污水处理工程的相关标准、规范，导致乡镇污水处理工程建设和运行费用过高。此外，乡镇污水处理工程设计与建设完全套用现有设计标准和规范，显然是不适用的。 
　　2.2.3　缺少适宜的处理工艺。一般乡镇经济基础薄弱，污水处理工程建设资金匮乏。缺少适用于乡镇污水特点的实用处理工艺，大多延用或照搬大中型规模城市污水处理工艺及设计参数，造成工程投资和运行费用过高。 
　　2.2.4　污泥处理与处置不当。由于乡镇污水处理规模小，每天产生的污泥量相对而言很少，以污水处理规模5000m3/d为例，污泥浓缩脱水后每天产生的污泥(含水率70％)还不到1m3，污泥处理设施常常出现闲置和大马拉小车的现象。甚至有的由于量少的原因或是污泥不经处理就直接排放，或是处理后的污泥任意处置，导致二次污染。 
　　2.2.5　管理技术水平低，运行经验严重不足，缺乏有效约束机制，监管不到位。 
　　2.2.6　重视污水处理厂建设，轻视污水管网建设。由于污水管网建设的滞后，雨污不分，生活污水与工业废水不分，致使污水处理厂系统的整体效率低下。据调查因污水收集管网不配套而难以运行的占36％之多。 
　　2.2.7　前期工作深度、广度不够。几乎乡镇的排水专项规划均缺乏。而在进行乡镇排水工程规划和建设的前期工作时，工作深度和广度往往不够，缺乏实际考察和现场详细调研，项目仓促上马。 
　　3、乡镇污水处理工程技术决策分析 
　　3.1　乡镇污水处理工程特性分析 
　　3.1.1　污水收集 
　　乡镇的污水收集应根据当地具体条件，经综合权衡和详细的费用一效益分析后选择适宜的排水体制。一般来说，我国乡镇的汇水面积小、污染物总量不大，并且经济实力普遍较弱，几乎没有符合要求的排水管网，多数为明沟暗渠雨污合流排水。为此，可在明沟暗渠地段难以改造成分流制排水系统的末端设置截留设施。旱季时污水可直接输送至污水处理厂处理。雨季时截留污水和部分雨水进污水处理厂处理，超出部分就近排入河流、水塘或是低洼地。 
　　新建或扩建的乡镇，应采用分流制排水体制。 
　　3.1.2　污水处理规模 
　　乡镇污水处理规模的确定应综合考虑乡镇性质、乡镇总体规划、给排水规划、人口规模等诸多因素，在研究现状污水量和近年排水统计资料的基础上，合理确定近期规模。预测远期规模。当污水量资料不足时，可按当地用水量资料及排水系统完善程度加以分析确定。乡镇的污水量包括城镇居民生活污水量、公共建筑污水量、工业废水量及其它污水量。 
　　1)按“镇规划标准”(GB50188－2007)。乡镇的规划人口规模分级为四级，镇区规划人口为10～50万人，生活污水量多集中在1000～10000m3/d，其中以小于5000m3/d为最多。 
　　2)根据中机国际工程设计研究院有限责任公司承担的长沙县15个乡镇的污水处理工程项目统计情况，污水建设总规模(至2020年)59200m3/d，其中近期(至2012年)总规模24400m3/d。近期平均每个污水厂处理规模为1626.7m3/a。而在长沙县15个乡镇污水处理项目中，污水处理规模以小于5000mm3/d数量最多，所占比例为93.30％。 
　　3)根据三峡库区重点镇污水处理工程项目78个，污水建设规模总计167950m3/d，平均每个污水厂(站)处理规模为2153.2m3/d，经统计，在三峡库区78个乡镇污水处理项目中，污水处理规模以小于5000m3/d数量最多，达73个，所占比例为93.6％。 
　　因此。综合以上数据分析和比较。在不考虑工业废水、初期雨水纳入乡镇污水处理厂的情况下，乡镇污水处理近期规模一般在5000m3/d以下，且以小于2000m3/d的居多。 
　　3.1.3　设计进水水质 
　　乡镇污水水质参数一般采用实测法、指标折算法和类似法。
　　1)实测法 
　　可采用当地环保部门多年监测数据。但乡镇排水系统大多缺乏，排水分散，基本没有监测数据，也可进行现场调查分析确定水质指标。 
　　2)指标折算法 
　　当乡镇缺乏实际用水和调查资料时，生活污水水质可结合《室外给水设计规范》、《室外排水设计规范》和《村镇供水工程技术规范》的用水量指标和参考水质指标进行折算：工业废水的设计水质可参照类似工业排放资料。 
　　3)类似法 
　　当乡镇缺乏实际用水和调查资料时，污水水质亦可参照邻近城镇、类似工业区和居住区的水质确定。 
　　在不考虑工业废水及初期雨水的影响，湖南地区乡镇污水处理厂(站)的设计进水水质可参考表1。 
　　3.1.4　处理目标及要求 
　　依受纳水体和水质类别的不同，乡镇的污水排放应执行不同的排放标准。对排人封闭和半封闭水域、现已富营养化或存在富营养化威胁水域的污水厂，应选用具有除磷脱氮功能的污水二级处理工艺。而对于排入开放式水体的污水厂，应根据当地经济发展水平和水体环境状况，可在环境影响评价的基础上，水质目标分期实施，逐步达标。乡镇污水处理涉及面广，情况较复杂，加之乡镇的地理位置、经济及环境条件、污水排放状况及处理规划等各不相同，因此具体的处理目标需要具体分析，区别对待。 
　　3.2　乡镇污水处理工艺选择 
　　3.2.1　工艺选择原则 
　　为改善乡镇水环境质量，实现经济、社会的可持续发展，乡镇污水处理设施建设，应根据乡镇总体规划、水环境规划、水资源综合利用规划及乡镇排水专项规划的要求，以科学发展观为指导，以“建得起，用得起”为总原则，合理确定污水处理设施的布局和建设规模，因地制宜地采用乡镇污水处理工艺和技术。具体包括： 
　　1)工艺、技术成熟可靠并切实可行： 
　　2)满足处理功能与效率要求； 
　　3)建设投资小、运行成本低： 
　　4)考虑地域差异化，规模及工艺匹配需因地制宜： 
　　5)实际操作简便，易于维护管理、便于改扩建和分期实施。 
　　6)对于新技术新工艺的采用，应逐步、稳妥、适量使用。对于有乡镇企业、工业园区的乡镇污水的处理，需要区别对待，准确分析其水质水量后，再采取相应的技术工艺路线。 
　　3.2.2　工艺选择优化 
　　乡镇污水处理工艺的选择可采用层次分析法进行优化决策。将适用于乡镇污水处理技术分为三个层次，最高层为总目标层，即适合乡镇的污水处理工艺；第二层为实现总目标的4个指标层，由污水处理效果、技术经济、运行管理、社会及环境效益构成；最低层为达到总目标和子目标的各种条件。选取BOD、COD、sS、NH3－N、TP的去除率等作为污水处理效果评价指标：选取基建费用、运行成本，占地指标、能耗及工艺复杂程度作为技术经济评价指标：选取运行可靠性和操作难易性作为运行管理的评价指标；选取节能减排、COD消减量、BOD消减量作为社会环境效益评价指标。以此建立乡镇污水处理工艺优选评价指标体系，利用线性加权和函数计算各种适于乡镇污水处理工艺的综合指标，再根据综合指标确定乡镇污水处理工艺的最优方案。 
　　3.2.3　工艺选择步骤 
　　1)明确乡镇的特征定位。包括乡镇性质定位、地理位置、水污染治理状况、污染物总量控制要求等。 
　　2)分析和评价乡镇的社会经济发展和基础设施状况。 
　　3)根据乡镇的定位、当地经济发展水平及环境影响评价结论等因素，合理确定乡镇污水处理级别和排放标准。 
　　4)根据乡镇污水水质、水量特点及达标排放的要求，认真分析各种乡镇污水处理工艺技术的性能、投资费用、运行条件以及适应性。 
　　5)对乡镇污水处理工艺技术进行实用性筛选，主要分析处理技术的性能、建设和运行费用、适用范围和条件，对不同类型的乡镇推荐匹配的处理工艺技术。 
　　3.2.4　污水处理工艺选择 
　　污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地实际情况和要求，经全面技术经济比较后优选确定。 
　　1)根据进水有机物负荷：负荷较高时可采用AB法、接触氧化、SBR等。 
　　2)根据处理要求：出水水质要求较高时，可采用BAF，MBR等工艺；出水水质要求较低时可采用一级强化、水解工艺、生物吸附和混凝沉淀等方法。 
　　3)根据基建投资：可采用投资较小的SBR及变型工艺、生物接触氧化、自然处理法等。 
　　4)根据运行费用：节省运行费用、降低能耗可采用人工湿地、稳定塘、生物转盘、生物滤池、SBR等工艺。 
　　5)根据污水处理规模：当Q≤2000m3/d时，可采用水解一生物接触氧化、SBR、生物滤池、BAF、人工湿地等工艺。当2000＜Q≤5000m3/d时，可采用生物接触氧化、SBR系列、氧化沟系列、BAF、人工湿地等工艺。当5000＜Q≤10000m3/d时，可采用生物接触氧化、生物转盘、SBR系列、BIOLAK、氧化沟系列等工艺。 
　　3.2.5　污泥处理工艺选择 
　　污泥处理工艺应选择与污泥最终利用形式相适应，如直接用于农田林地，可选用污混浓缩、消化和脱水工艺：如要堆肥利用、填埋处置。则只需浓缩和脱水工艺。由于乡镇污泥产量小的特点，其处理方式宜采用污泥自然干化场、污泥堆肥、污泥重力浓缩等。采用污泥机械脱水处理时，尽可能考虑几个污水处理站合用脱水机集中对污泥进行浓缩脱水。 
　　4、乡镇污水处理对策 
　　针对目前乡镇污水处理现状及面临的问题，提出以下对策与措施： 
　　(1)完善乡镇污水处理相关的法规、标准、规范及条例。 
　　(2)加强政府引导及扶持。政府要高度重视乡镇污水处理的节能减排工作，加大对乡镇污水处理工程的投入和筹措。 
　　(3)建立、完善排水体制。根据乡镇经济发展现状、趋势以及整体规划的要求，逐步建立和完善乡镇排水体制，重点是雨、污管网的建设。 
　　(4)因地制宜，区别对待。在选择乡镇污水处理工艺时，需结合当地的整体规划、经济条件、技术水平、地形地貌等情况进行技术工艺论证，通过经济、技术、管理等综合因素分析比较，确定最佳工艺路线。 
　　(5)充分调研，掌握数据。对不同地域乡镇污水特点进行充分调研，准确分析各乡镇污水水量水质情况，选择合理的处理工艺。 
　　(6)污水回用，合理利用。结合乡镇特点，为缓解全球面临的水危机问题，可适当考虑处理后排放水的用途，如用于农田灌溉或养鱼，但出水水质需达到相应的排放标准。 
　　(7)科技攻关，试点示范。积极开展乡镇污水处理的科技项目研究，攻关成果可用来指导乡镇污水处理咨询设计、试点示范和推广应用。 
　　(8)提供岗位培训。由于乡镇污水处理技术力量、管理水平等制约，所选工艺要力求简化，操作方便，必要时为管理、操作、维护人员进行岗位和技术培训。 
　　(9)加大环保宣传力度，提高民众环保意识，积极参与乡镇污水处理建设、实施、运行等方面的监督。 
　　(10)加强学习。积累经验。开展在水处理领域里的国际、国内交流与合作，学习先进技术和管理经验。