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河间市乡镇污水处理站运营模式建议北京创美天翊环保科技有限公司2018年10月23日一、前言我国95%以上村庄和90%以上的乡镇都没有完善的污水收集和处理设施。未经任何处理直接排入乡镇的水体(河道、池塘、地下水等)，造成环境的严重污染。加之乡镇水体通常较小，地区水体的流动性也较小，环境容量十分有限，造成的结果不但使水体丧失了应有的功能，而且还严重破坏了乡镇的整体环境和景观。水环境污染和破坏还会产生连带污染效应，诱发各类疾病，影响百姓健康。二、乡镇污水现状由于乡镇污水具有排水量小而分散、水质波动大等特点，以及与城市相比，乡镇在社会、经济和技术等条件上的差异，在乡镇污水处理方案上不宜采用较为成熟的城市污水工艺，而一些所谓的生态型工艺（如人工湿地）往往不能满足处理要求，或缺乏实施的条件(如土地资源)。综上所述，应该采用工艺简洁、处理效果好，占地省、能耗低、运行管理简便、二次污染少的先进乡镇污水处理工艺方案。三、处理标准目前乡镇污水处理主要参考标准有：《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)、《污水综合排放标准》（GB8978）、《农田灌溉水质标准》（GB5084）、《粪便无害化卫生标准》（GB7959）、《国家恶臭污染物排放标准》（GB16554）和《农村生活污染控制技术规范》（HJ574-2010），以及部分地方政府制定的当地农村污水处理标准，相关排放参数见下表：四、乡镇污水处理站运营模式我国乡镇多环绕主城区，且零星分散，在污水处理环节，考虑到污水管网铺设的造价，不具备接入市政管网的可能性。所以最好的处理办法就是污水就地解决，所以建议选用小型污水处理设备作为污水处理站的核心单元。根据2015年人口普查显示河间市下辖7镇13乡，人口为88.2万。按照北方每日人均污水排放85L来计算的话，每个乡镇的污水处理站规模多为百吨和千吨级别，甚至部分偏远村庄可能需要单独建设污水处理站，保守估计应为百吨以下。由于乡镇不具有配备污水处理站专业人员的条件，所以在项目运营问题上应考虑托管运营的模式，参考模式有EPC、EPCO和PPP三种，但PPP模式多适用于一次性建成的大型万吨级别污水处理厂，且PPP模式相对程序复杂，可控性不高，所以建议乡镇污水处理站的运营模式为EPC（设计-采购-施工）或EPCO（设计-采购-施工-运营），具体程序为：1、乡镇污水处理站相关信息汇总，如人口数（含峰值）、水源分布、污水水质情况、土地选址、收集点及排放点的选取等；2、EPCO模式立项、财政评审及公开招标程序等；污染物CODSSNH3-NTNTP一级A≤50≤10≤5（8）≤15≤0.5一级B≤60≤20≤8（15）≤20≤1.03、中标方进行工程建设，派驻专业运维团队。目前我司在河北廊坊市永清县、沧州市吴桥县和青县针对乡镇污水处理站均采用EPC或EPCO模式，EPC指政府拿出专项资金和项目所用土地来投资、但缺少专业人员进行项目管理，EPCO指为保证设备正常运转及使用年限政府又委托项目专业的运维团队来运营及保证了乡镇污水的集中处理达标，起到了节能减排的作用，有效延长了乡镇污水处理站的使用年限。河间市拟计划建设污水处理站的四个乡镇（景和镇、卧佛堂镇、留古寺、沙河桥镇）具体情况和我司运维的项目乡镇类似，具有项目建设、运维的可复制性。五、处理工艺乡镇污水处理站的工艺选取应该考虑工艺简洁、处理效果好，占地省、能耗低、运行管理简便、二次污染少等因素，所以建议选用MBR膜工艺，但常规MBR工艺能耗较大，运行费用较高（如清理污泥周期短，膜丝易堵塞等），在工程应用上受到了一定程度的制约，所以建议采用兼氧膜生物工艺。兼氧膜生物工艺和传统工艺技术比较项目兼氧膜生物工艺传统生物处理工艺工艺路线污水→格栅→集水池→泵→兼氧MBR→回用或排放污水→格栅→集水池→泵→生化池→沉淀池→砂虑→消毒→回用或排放出水水质稳定达标，并达再生水标准出水水质波动大药剂投加无絮凝剂、助凝剂剩余污泥不排剩余污泥剩余污泥量多，5个点均需排放剩余污泥项目兼氧膜生物工艺传统生物处理工艺建设周期短，1个月内实施完成长，至少需要3个月使用寿命＞10年＜8年对环境影响无异味产生，处理设施与周边景观相协调易产生臭味，处理设施与周边景观不协调运行管理全自动运行，管理简单管理、运行维护复杂，需每天排放污泥工艺先进性国际领先国内传统工艺兼氧膜生物工艺（以下简称：兼氧MBR）是一种将膜分离技术与生物处理单元相结合，同时可以气化除磷的污水处理工艺，在技术上取得了四个方面的成功：1、成功建立兼氧，将常规的厌氧池、好氧池和缺氧池集约在一体化设备内，有效减少土建工程面积；2、成功实现有机污泥近零排放，有效减少运营过程中污泥转运工作量；3、成功实现污水气化除磷；4、成功实现同步脱氮。六、兼氧膜生物工艺主要特点兼氧膜生物工艺的污泥以兼性厌氧菌为主，有机物的降解主要是通过形成较高浓度的污泥在兼性厌氧性菌作用下完成的。大分子的有机污染物被逐步降解为小分子有机物，新增有机物在兼性厌氧菌的作用下一部分被分解为小分子有机物，继而被氧化分解为CO2、H2O等无机物；另一部分被合成为细胞。在低污泥负荷条件下，该细胞作为营养物在兼性厌氧菌作用下一部分又被分解为小分子有机物，继而又被氧化分解为CO2、H2O等无机物；另一部分又被合成为新细胞。依此类推，在低污泥负荷条件下，该新细胞又作为营养物在兼性厌氧菌的作用下继续作分解与合成的代谢，直至细胞最后全部代谢为CO2、H2O等无机物。从整个分解、合成代谢的过程来看，有机物已被彻底代谢，系统内有机污泥没有富集增长，详见下图。由于兼性厌氧菌的生成不需要溶解氧的保证，所以降低了动力消耗。曝气的主要作用是对膜丝进行冲刷、震荡，同时产生的溶解氧正好被用来氧化部分小分子有机物和维持出水的溶解氧值。污水除磷技术主要有化学除磷和生物除磷，化学除磷药剂用量大，产生的化学污泥多，运行成本高；生物除磷需通过排泥实现，存在剩余污泥处理难题，近年来，利用膜生物反应器强化生物脱氮除磷越来越受重视。受自然现象中某些场合下磷被转化为气体磷化氢的启发，如自然界中的“鬼火”现象，稻田、沼泽、氧化沟中的磷损失现象等，我司提出并开发应用了兼氧生物气化除磷工艺，该工艺完全不同于传统的生物除磷工艺，是一种全新的高效低耗生物除磷新工艺。厌氧氨氧化的反应机理：在一定条件下，硝化作用产生大量的兼性厌氧菌兼性厌氧菌兼性厌氧菌兼性厌氧菌分解分解分解CxHyOzO兼性厌氧菌合成细胞小分子有机物C1……兼性厌氧菌CO2、H2O等O兼性厌氧菌合成细胞小分子有机物C2CO2、H2O等O兼性厌氧菌合成细胞小分子有机物C3CO2、H2O等OCO2、H2O等NO2-累积，厌氧氨氧化菌首先将NO2-转化成NH2OH，再以NH2OH为电子受体将NH4+氧化生成N2H4；N2H4转化成N2，并为NO2-还原成NH2OH提供电子，实验中有少量NO2-被氧化成NO3-。由于实现了短程硝化、厌氧氨氧化作用，减少了供氧，大幅降低曝气能耗和反硝化所需碳源，从而实现了高效脱氮目的。在实施上，不仅要优化营养条件和环境条件，促进厌氧氨氧化菌的生长，同时要设法改善菌体的沉降性能并改进反应器的结构，促使功能菌有效持留。七、兼氧MBR一体化污水处理设备特点1、占地面积小：因为兼氧MBR工艺将常规的厌氧池、好氧池和缺氧池集约在一体化设备内，所以污水处理站内只需要建设污水收集池和清水池，同时设备可以选用全地埋的方式，进一步节省了土地使用面积；设备型号设备占地面积（m2）污水处理站占地面积（m2）MBR-56.730MBR-158.740MBR-501350MBR-10018.270MBR-20026.6120MBR-30034.4170MBR-50042260注：MBR-5表示该设备处理污水规模为5吨/天。2、运行成本低：1）通过兼性厌氧菌的特点有效减少污泥生成量，增加污泥转运周期，据现有工程经验可知，污泥转运周期为2-3年；2）由于兼性厌氧菌的生成不需要溶解氧的保证，所以降低了动力消耗，使设备功率有明显降低；3）将常规的厌氧池、好氧池和缺氧池集约在一体化设备内，工艺去除了添加絮凝剂和助凝剂的环节，设备只需要电能，大幅减少了耗材的使用；4）兼氧MBR一体化污水处理设备设置了膜反清洗环节，有效保证膜丝的使用年限；5）由于兼氧MBR一体化污水处理设备只需要通电即可工作，不需要专业人员操作，有效降低了人工成本。3、设备展示：兼氧MBR一体化污水处理设备兼氧MBR一体化污水处理设备远程监控平台