村镇污水处理工艺及应用

吴晓晖华中科技大学环境科学与工程学院二〇一六年五月十八日CONTENTS01村镇污水处理现状及特点0200040006000800010000120001400016000美国中国大型1050座小型13950座污水处理厂数量对比城市2163座县城1667座＞＞30000座村镇污水处理市场的格局西方国家55%28%西方国家城市建设步入尾声人口比重2035年，全国城镇化达70%以上•01历年建制镇、行政村与县城、城市历年污水处理率对比污水处理市场的格局2015年11月11日，住建部村镇建设司发布了《关于请做好农村生活污水治理示范县项目对接工作的函》[建村水函(2015)106号]，其中表示要在全国100个县(市、区)开展全国农村生活污水治理示范。未来中国污水处理的主战场一定在农村•02湖北15%湖南8%各省建制镇污水处理率湖南4%湖北8%各省行政村污水处理率2016年424.7亿2020年844亿2025年1305亿接入市政管网模式将村庄污水接入市政管网统一处理，适用于位于城市边缘地区的农村污水处理集中处理模式将污水集中收集，统一建设污水处理设施，通常采用A/O、A2/O、SBR、氧化沟、MBR、人工湿地等常规生物处理工艺形式。村镇污水处理的分析庭院式处理模式主要是针对单独的住户，将单独住户的污水依靠小型处理设施就地处理分散处理模式将污水分区进行收集、单独处理，通常采用中小型污水处理设备或自然处理等形式•03《北京市农村污水处理设施普遍闲置的反思》以北京农村为例，形成了以MBR为主导的技术体系。但工程普遍“晒太阳”。如北京顺义区镇级MBR再生水处理项目、海淀区日处理能力3000m3的间歇式活性污泥法生活污水处理厂、房山区长沟镇污水处理设施；怀柔全区污水处理设施等停运。村镇污水处理的思考就地生态技术是解决农村污水的根本出路！许京骐李宪法•04北京农村污水处理技术人口少，用水量标准低，污水处理规模小受区域特性差异、季节因素等影响，用水时变化系数较大，污水水量变化大（日变化系数一般在3.0~5.0）、水质变化大（COD、BOD普遍高于城镇生活污水），且排放比较集中技术管理人员缺乏及维护管理水平低，经验缺乏由于处理规模小，一般工程建设费和运行费用偏高经济发展水平低，经济承受能力弱，可供选择的实用技术少村镇污水处理工程的特点村镇污水处理的分析•06水处理技术领域五大难点国家环境保护技术管理与评估工程技术中心王凯军在2015年4月召开的“2015（第九届）环境技术产业论坛”上针对水处理领域，提出了五大技术难点：工业废水在技术上能否实现真正的零排放01工业园区废水达标排放的技术难题02排放标准到质量标准巨大鸿沟跨越之难03面源污染畜禽养殖废水治理之难04切肤之痛的村镇污水处理之难05•05村镇污水处理技术的选用必须遵循投资省、运行费用低、管理维护简便的原则，才能建得起、用得起02建制镇污水集中处理工艺及应用化粪池格栅井调节池砂滤池二沉池A/O池排放口清水池化粪池污泥池中间池供氧生活污水受纳水体超越设计规模：1000m3/d主体工艺：A/O工艺出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。常用工艺一、A/O工艺案例：黑龙江农垦农场生活污水处理工程•07设计规模：500m³/d主体工艺：A2/O工艺出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准.常用工艺二、A2/O工艺工艺流程图案例一：江苏某镇生活污水处理工程•08杭州泷赢环境科技有限公司利用太阳能A2/O技术来处理村镇污水，投入费用与常规农村生活污水处理技术可降低10~20%，具体工艺流程图如下：常用工艺二、A2/O工艺案例二：杭州某公司太阳能A2/O技术•09工艺：太阳能A2/O工艺总投资：20多万元处理水量：100m³/d常用工艺二、A2/O工艺案例三：安徽庐阳区三十岗乡污水处理工程•10总投资：3569万元设计规模：10000m³/d，工艺：改良氧化沟出水标准：一级B标准。改良氧化沟工艺流程图常用工艺三、氧化沟工艺案例一：湖北野三关污水处理厂工程•11处理水量：200t/d受益人口：1400人工艺：立体一体化氧化沟工艺+亚表层渗滤系统出水标准：一级B常用工艺三、氧化沟工艺管道调节池立体循环一体化氧化沟亚表层促渗进水排放剩余污泥工艺流程图案例二：常熟市康博村生活污水处理工程•12处理水量：200m³/d工程建设费用：35万元运行成本：0.2元/m3厌氧消化池好氧滤池厌氧滤池氧化沟进水出水常用工艺三、氧化沟工艺案例三：苏州市吴中区淞南村污水处理工程工艺流程图•13处理水量：10000m³/d工程投资：2550万元主体工艺：SBR出水标准：《山东省半岛流域污水排放标准》污染物一级排放标准。常用工艺四、SBR工艺案例：蓬莱市潮水镇污水处理工程•14一种集厌氧、缺氧、好氧反应及沉淀于一体，间歇曝气、连续进出水的周期循环活性污泥法细格栅沉砂池IBR反应池消毒渠粗格栅调节池提升泵污泥处理进水出水预处理IBR综合反应池常用工艺五、IBR工艺厂区设计理念：二个房子、二个池子•15工艺特点：粗格栅、提升泵等部分预处理设施设置于调节池中细格栅、沉砂池、消毒渠等与IBR反应池一体化设计比较空间系列：无污泥回流、混合液回流和二沉池比较时间系列：无生物选择器、滗水器及其电器控制曝气不用鼓风机，专利设备激波传质曝气器保用十年建设投资低、运行费用低、管理要求低、占地面积少常用工艺五、IBR工艺曝气好氧阶段：COD—降解NH3-N——硝化P——好氧吸磷搅拌沉淀周期循环性活性污泥法①连续流一体化构型②污泥悬浮隔滤絮凝③时间系列脱氮除磷④同步高效节能降耗•16以DO作为曝气量调控的模糊控制参数联合使用DO、pH和ORP的变化来进行硝化时间的模糊控制应用ORP和pH的可实时模糊控制反硝化过程通过模糊控制选择最优的碳源投加方式除有机物阶段硝化阶段反硝化阶段采用模糊控制实现去除有机物和脱氮的过程控制设计规模：4000m3/d主体工艺：IBR出水标准：一级B标准常用工艺五、IBR工艺案例：湖北仙桃市毛嘴镇污水处理工程•17工艺流程：粗格栅→泵房（调节池与泵房合建）→细格栅→平流沉砂池→IBR生物反应池→消毒设备成功用于全国百余个城镇污水处理工程常用工艺五、IBR工艺•18常用工艺五、IBR工艺•19常用工艺六、桑德smart•20S：小型的（small），精巧的（skillful）M：多功能的（multiple），模块化的（modular）A：灵活的（active），自动化的（automatic）R：快速的（rapid）T：工艺的（technologic）SMART占地少、与环境和谐模块化、标准化自动运行、管理简约建设快捷节能减耗、运行成本低目标总规模29400m³/d（包含原有两个总规模为5000m³/d的污水处理厂的托管运营）总投资：2.75亿元管理方案特点：集约化、模块化、集群化，大大简化了操作流程，节约了运营成本常用工艺六、桑德smart案例：长沙市16座乡镇综合污水处理工程•21主体工艺：人工湿地组合工艺出行标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级B标准设计规模：1000m³/d占地面积：3.5亩建设费用220万常用工艺七、大型人工湿地案例一：重庆市鹿角镇污水处理厂工程•22处理水量：3900m³/d出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B标准常用工艺七、大型人工湿地案例二：湖北监利县棋盘乡等四乡镇污水处理工程•23进水：水厂尾水主体工艺：人工湿地出水标准：一级A标准设计规模：2000m³/d占地6900m2常用工艺七、大型人工湿地案例三：江苏无锡城污水处理厂工程•2403行政村污水分散处理工艺及应用净化槽，是一种小型生活污水处理装置。用于分散型生活污水或者类似生活污水的处理。1983年日本厚生省正式制定《净化槽法》，对农业乡村、渔业乡村、林业乡村及家庭处理设施分别进行了规定，是目前日本乡村污水治理的主要法律依据。1994年,同济大学和清华大学开始进行研究。01安装净化槽投资小，费用低02安装不受地形的影响，时间短，见效快03处理水可就近排放04污泥比较容易利用，无毒05具有比较强的抗震和抗灾性能06出水稳定，污染去除率高常用工艺一、日本净化槽•25AA/O工艺BMBR工艺净化工艺内装填料，用填料上的厌氧生物膜，去除可溶性有机物预过滤槽固液分离沉淀槽去除比重较大的颗粒及悬浮物，提高可生化性沉淀分离槽集曝气，高滤速，截留悬浮物和定期反冲洗为一体曝气槽消毒处理消毒槽就近排放净化机理•26常用工艺一、日本净化槽•27常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB德国8500万居民中，70%以上的居民生活在10万人口以下的“城市”，多数居住在1000-2000人规模的村镇。•28HUBER小型污水处理装置--膜清理盒（Membraneclearbox）是一台小型超滤污水处理装置，是由德国琥珀公司研制，特别适合于家庭、小型住宅、宾馆、度假村的生活污水处理。标准规格处理量t/d适用情况MCB10.6普通家庭（3人）MCB21.2较多人口家庭（8人）MCB3X36.0小型宾馆（约40人）MCB4X622.5一栋居民楼（约150人）MCB4X660小型工厂或度假村常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB初沉池曝气池膜过滤•30B上世纪九十年代前工业化集中处理二十一世纪以后分流式污水处理A成本高水体富营养化分散市镇基础设施系统湿地污水处理系统多样性污水分类处理系统常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB雨水、污水分开收集，利用MBR处理介质层和湿地植物两大系统共同处理将污水分为雨水、灰水、黑水，分类进行处理•29工艺：微动力处理+人工湿地处理水量：120m³/d出水标准：《污水综合排放标准》一级标准。进水水样出水水样常用工艺三、人工湿地案例一：陕西省安康市老庄村污水处理站工程•31处理水量：100m³/d出水标准：《国家地表水环境质量标准》（GB3838-2002）四类水质标准常用工艺三：人工湿地案例二：湖北武汉胜强村污水处理工程•32处理水量：300m³/d出水标准：一级B标准常用工艺三、人工湿地案例三：湖北荆门正中水镇强化人工湿地工程•33针对山区有地势差的特点，东南大学的吕锡武等人设计了“厌氧+跌水充氧接触氧化+生态塘+人工湿地”组合工艺，对山区农村生活污水的处理进行研究。具体工艺流程图如下：常用工艺三、人工湿地案例四：山区无动力人工湿地农村生活污水处理•34常用工艺三、人工湿地•35COD去除率可达62%NH4+-N去除率可达96%TN去除率可达84%TP去除率可达87%处理效果常用工艺三、人工湿地•36自2013年开始，保护国际基金会（CI）便与汇丰银行（HSBC）合作并选取了贡嘎山、鞍子河、卧龙、黑竹沟和栗子坪五个自然保护区开展山区、丘陵地区无动力人工湿地污水处理项目。该项目计划投资总额为100万美元，目前该项目涵盖和惠及155户家庭共550名村民。山区无动力污水处理系统项目原理示例图(一)山区无动力污水处理系统项目原理示例图(二)山区无动力污水处理系统项目原理示例图（三)该项目所建成的污水处理系统依托山势，依托化粪池、快滤池、人工湿地或土壤渗滤系统对污水做净化处理，运行成本低。贡嘎山自然保护区项目点污水处理设施现场图污水处理设施现场图处理之后的水质效果图常用工艺三、人工湿地生活污水直接排入该系统出水水质达地表水三级标准处理之后的水质效果图•37案例五：四川自然保护区污水处理工程鞍子河自然保护区项目点常用工艺四、蚯蚓生态滤池•38共建设2套塔式蚯蚓生态滤池系统，污水处理量分别为17m³/d和23m³/d。出水标准：一级A标准。建设成本：2000-3000元/t运行费用：小于0.2元/(吨天)常用工艺四、蚯蚓生态滤池案例一：江苏太仓市牌楼镇协心村污水处理工程•39水解酸化池塔式蚯蚓生态滤池人工湿地生态沟塘景观设计地表径流进水出水