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中国农村需定做免运行、抗变化、低能耗的水处理技术

时间:2016-05-27 13:23

来源:中国水网

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目前,我国农村污水处理市场在呈现出蓝海特征的同时,也暴露了缺少专业运行人员、水量水质变化大、单位能耗较高等问题现状。5月27日,中国人民大学低碳水环境研究中心博士、尚川(北京)水务有限公司副总经理罗涛在由E20环境平台主办的2016(第二届)环境施治论坛中表示,正致力于开发一种免运行、抗变化、低能耗的水处理技术,解决上述问题。

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国内农村污水处理现状:处理率低、设施运行率低

目前我国有6.74亿农村人口,分布在250多万个自然村,每天产生3千多万吨生活污水,但是这些污水处理率不足10%,大部分未经处理排入到生态环境。相比而言,我国城镇污水处理建设已经非常完善,到目前为止全国将近有4千座城市污水处理厂在运行,所以农村生活污水处理只能说在起步阶段,前景广阔。

此外,在水处理率达到的农村地区,设施运行率低也是逐渐暴露的重要问题。以北京市为例,截止到2015年,全市农村污水处理率已达到60%,远远高于全国平均水平,但却出现了设施运行率很低的现状。我们在技术适用性方面的考虑不足、在后期管理方面投入不够,都影响了处理设施在后期的运行状况。

国外治理经验:常规工艺,高标准管理

50年代末,欧美等发达国家基本完成城镇化建设,期间投入巨资建设了大批城镇污水处理设施,至70年代末,美国建成18000多座城市污水处理厂,英国、美国、德国各建成了6千到8千座。80年代后,欧美等发达国家开始关注分散污水的治理,开发了一系列适用于当地的分散治理技术,成效显著。

回看我国的污水处理历程:90年代末,中国开始加快给排水等基础设施建设进程,经过十五、“十一五”、“十二五”三个五年计划的推进,大力推进欧美成熟的污水集中处理工艺。20世纪初,中国开始着手治理农村治水。

我国农村污水处理出路何在?中国在治理城市污水时,成功借鉴了国外已有的成熟技术,少走了许多弯路,大大缩短了发展历程。在面对农村问题的时候,我们是不是也可以借鉴国外的技术?对此罗涛认为:“这个问题是值得商榷的。”

罗涛分析了美国、日本等发达国家在分散污水治理方面的技术及管理模式。在美国,目前有1.15亿套住宅,污水分散处理率约23%,根据地域不同处理率有所不同。技术方面,罗涛表示,美国的分散污水治理使用的都是常规技术,但出水效果很好。“以美国东海沿岸马赛诸塞州为例,有67处有健全运行数据,所采用的工艺主要也是生物转盘等常规工艺,出水非常好。为此,我们梳理了美国污水处理设施运行管理情况,发现美国EPA出版了分散式污水处理系统管理手册,针对处理复杂程度、污水特征、公共健康、环境敏感度提出了五种管理模式,适用于周围没有饮用水源或地下水埋藏较深的低环境敏感区域,对水质有极严的要求。严格的管理实现了污水处理的高标准排放。”

在日本,污水分散治理技术体系有三个层次的划分。第一是小规模下水道,采用的工艺主要是活性污泥法等常规工艺;第二是农村污水处理,使用的是接触曝气法等常规工艺;第三是净化槽处理。在管理方面,日本污水分散治理会根据规模的不同,由不同的国家部门进行主管,如小规模下水道(服务人口,1000~10000人)由国土交通省主管,由地方政府负责管理;农村污水处理(服务人口,<1000人)由农林水产省主管,地方政府负责维护管理;净水槽处理(独户)由环境省主管,住户个人负责维护管理。目前,日本约有860万台净化槽,约90%的是20槽以下的分户处理净化槽,服务人口1200万口,几乎所有净化槽的维护管理主体都是个人。在《净化槽法》中规定了根据不同的处理工艺,不同的处理规模,维护的频度也有不同。

国内农村污水需要什么?免运行、抗变化、低能耗的专业技术

对比美国、日本及我们的分散污水处理现状,可以看到三者之间的体系差异。农村污水量方面,我国占全国污水量的50%,美国占25%,日本15%。与此同时,在城镇化进程上美国和日本已经在上世纪50年代完成,而我们国家才完成56%。因此,发达国家的污水分散治理经验,我们可以部分借鉴,但由于现实情况相差悬殊,我国农村污水处理技术还是需要“量身定制”。

目前,我国的分散污水处理技术主要有以下几类。第一类生物处理工艺,第二是生态处理工艺,第三是生物处理+生态处理。这些技术路线各自有各自的优缺点,如生物处理厌氧工艺,工艺简单,能耗低,产泥量小,但反应速率慢,停留时间长,导致构筑物占地大,投资高,产生的气体存在安全隐患。好氧处理,出水水质好,占地小,但运行管理复杂、能耗高,抗水质水量负荷冲击能力弱。第三生态处理,运行管理简单,维护方便,投资及运行费用低,但是处理效率较低,占地面积过大。生物+生态处理,出水水质可比生物处理进一步提高,但管理复杂、能耗高、占地大。

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罗涛总结归纳了目前我国农村污水处理遇到的瓶颈:第一,缺少专业运行人员,由于这些处理规模都非常小,数量多而且高度分散,我们很难为每一个站配备一个专业的运行人员,而且这些农村通常运力市区,设施设备的维护维修和更新等也会受到较大限制。

第二水量水质变化大,农村规模较小,高峰排水会短时间内对处理设施造成水量水质的冲击,农村居民生活规律高度一致,农村水量水质时变化较大。

第三是单位能耗较高,农村污水处理设施规模小,单位吨税处理电耗往往高。目前典型农村污水生物处理工艺,单位电电耗数倍于城市污水处理。

针对上述问题,罗涛认为,我国农村污水处理技术应满足三个条件,第一要求免运行,低维护,简化管理制度情况下进行有效的长期运行;第二抗水质水量变化,让系统能够稳定长期保障出水水质的效果;第三需要低能耗,降低能耗成本。

对比上述要求,罗涛认为目前三种处理技术路线都有其局限性:“生活处理、生态处理、生物+生态处理,第一个适用于城乡接合部、敏感水域周边和用地紧张的农村等,第二适用于用地不受任何限制的农村,第三适用于敏感水域周边且用地不紧张的农村。”

但是除以上范围外,在中国的更大片地域的农村,应该采用何种技术?罗涛提到了由中国人民大学低碳水环境技术中心研发的循环生物过滤工艺。“该技术仅通过一台设备,耦合了生物和生态两种技术各自的优势,免运行、低维护,抗水量和水质变化,能耗低,只有一台泵作为动力设备。此外,该工艺的投资与运行成本,即吨水建设费非常低。因为该技术已经由国家专利授权。目前我们示范项目已经在3月份竣工,调试时间一个月,出水水质非常好,完全可以达到北京市地标B级标准。”

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现场提问:

提问1:在北方温度变化下降以后,用什么方法运维?

罗涛:采用地埋,上面采用保温层。

提问2:关于农村污水处理的工艺,目前我国污泥是怎么处理的?

罗涛:我们做了一个特殊的改进,有一个生物处理膜系统,并嵌入了一个循环过程,产泥量特别低,有一部分泥在耗氧消耗过程中自我消解。

提问3:你好,你考虑过堵塞的问题吗?挂膜以后怎么弄?

罗涛:预处理单元是特别关键的,进滤池有一个要求,不能太高,对前处理有一个特别的处理。此外,我们对滤料也有定期清理。

编辑:李艳茹

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