無(wú)動(dòng)力生物處理技術(shù)在分散點(diǎn)源污染治理中的應(yīng)用
摘要：針對(duì)分散點(diǎn)源的排放特點(diǎn)，推廣應(yīng)用了無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽、人工潛流濕地、土壤滲濾系統(tǒng)等技術(shù)，介紹了在北京市分散點(diǎn)源污水處理與回用方面取得的成功實(shí)踐！
關(guān)鍵詞：分散點(diǎn)源污染 無(wú)動(dòng)力生物處理技術(shù) 中水回用
隨著我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水資源緊張的局面日益嚴(yán)峻。分散點(diǎn)源污染由于點(diǎn)多面廣，對(duì)飲水安全和水環(huán)境污染產(chǎn)生了直接影響。農(nóng)民生活和生產(chǎn)方式近二十年發(fā)生了重大變化，農(nóng)村生活污水成了當(dāng)?shù)胤稚Ⅻc(diǎn)源污染的主要原因。北京市近年來(lái)在實(shí)施水源保護(hù)、水土保持、京津風(fēng)沙源治理、新農(nóng)村建設(shè)、小城鎮(zhèn)建設(shè)等活動(dòng)中開(kāi)展了大量的點(diǎn)源治理工作，積累了許多有益的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。
一、分散點(diǎn)源水污染的危害
分散點(diǎn)源水污染排放單位包括村鎮(zhèn)、賓館、飯店、軍隊(duì)、湖庫(kù)管理機(jī)構(gòu)等等。分散點(diǎn)源污染具有如下特點(diǎn)：
（1）大部分點(diǎn)源人口較少，分布較廣，水量、水質(zhì)不穩(wěn)定，污水收集管網(wǎng)很難建設(shè)和管理，只宜就近單獨(dú)處理，排放或回用。
（2）分布分散隨機(jī)，動(dòng)力系統(tǒng)接入不便，經(jīng)濟(jì)力量薄弱，很難有足夠、持續(xù)的運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)費(fèi)投入。污水處理應(yīng)充分考慮造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用少、低能耗或無(wú)能耗的工藝。
（3）位置偏遠(yuǎn)，規(guī)模較小，操作管理不便，且缺乏污水處理專(zhuān)業(yè)人員，所選工藝應(yīng)運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
（4）雨污混流，污染物濃度低，常規(guī)生物處理技術(shù)啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行困難。
因此，分散點(diǎn)源污染治理成本高，管理難度大，加之財(cái)政渠道的資金來(lái)源不足，導(dǎo)致大量污水未經(jīng)處理直接排放，造成河湖、水庫(kù)水體及地下水污染，一方面，危及人民的飲用水安全，另一方面，水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的增加使得水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度不斷加重，水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化。
二、開(kāi)展“三道防線”建設(shè)
按照“保護(hù)水源、改善環(huán)境、防治災(zāi)害、促進(jìn)發(fā)展”的總體要求，北京市圍繞主要水源地，開(kāi)展了“三道防線”建設(shè)工作。為解決水源保護(hù)問(wèn)題，將小流域劃分為“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)”三道防線，綜合應(yīng)用多種治理措施進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)，保護(hù)水土資源。
第一道防線：生態(tài)修復(fù)防線，位于遠(yuǎn)山中山及人煙稀少地區(qū)，土層淺薄，遇暴雨易造成嚴(yán)重的水土流失，并且泥石流、滑坡等自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。
第二道防線：生態(tài)治理防線，位于山麓、坡腳等農(nóng)業(yè)種植區(qū)及人類(lèi)活動(dòng)頻繁地區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重，是泥沙的主要來(lái)源；同時(shí)是村鎮(zhèn)及旅游業(yè)集中區(qū)域，生活污水排放和垃圾堆放量大；因開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)等人為造成的水土流失嚴(yán)重。
第三道防線：生態(tài)保護(hù)防線，位于河（溝）道兩側(cè)及湖庫(kù)周邊，是挖沙、采沙及廢棄物投棄的主要區(qū)域；同時(shí)由于濕地萎縮，水體自然凈化能力差。
在三道防線的建設(shè)過(guò)程中，北京市有計(jì)劃、分階段建設(shè)了許多分散點(diǎn)源水污染治理工程，確保北京河湖及水源水質(zhì)安全。
三、主要技術(shù)思路
針對(duì)分散點(diǎn)源的污水排放特點(diǎn)，貫徹可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約能源的理念，筆者在北京市分散點(diǎn)源污水處理中大量推廣應(yīng)用了無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽、人工潛流濕地、土壤滲濾系統(tǒng)等無(wú)動(dòng)力生物及生態(tài)技術(shù)。這些技術(shù)都主要體現(xiàn)了以下理念：
（1） 以人為本：充分考慮各分散點(diǎn)源的操作管理水平及污水排放特點(diǎn)，推動(dòng)應(yīng)用無(wú)人值守技術(shù)；
（2） 長(zhǎng)效機(jī)制：使用節(jié)能乃至無(wú)動(dòng)力技術(shù)，盡量不需要電力接入，追求低運(yùn)行費(fèi)用，不需要后期投入；
（3）污水資源化：就地處理，就地回用；
（4） 景觀美感：使環(huán)保設(shè)施與周?chē)沫h(huán)境生態(tài)融為一體，打造新的綠色景觀。
1、無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽技術(shù)
無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽技術(shù)是好氧與厭氧結(jié)合的一體化結(jié)構(gòu)，核心技術(shù)為混合流膨脹床厭氧生物濾池。厭氧生物濾池是在過(guò)去幾十年中新發(fā)展起來(lái)的污水生物處理技術(shù)，并在厭氧領(lǐng)域得到應(yīng)用，其典型技術(shù)為厭氧濾池（Anaerobic Filter,簡(jiǎn)稱(chēng)AF），其系統(tǒng)內(nèi)能保持高污泥濃度，有機(jī)負(fù)荷高，進(jìn)而耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，水力停留時(shí)間短，占地小而得到廣泛應(yīng)用[1]。筆者通過(guò)多年的實(shí)踐探索，解決了混合流膨脹床厭氧生物濾池在生活污水等低濃度有機(jī)廢水處理領(lǐng)域啟動(dòng)難、效率低等技術(shù)難題，從而實(shí)現(xiàn)了有0.4米以上落差的場(chǎng)所真正的無(wú)人工動(dòng)力接入、不用人員操作值守等以人為本的技術(shù)特點(diǎn)。
筆者應(yīng)用實(shí)踐表明，對(duì)城市污水（含雨污混流），厭氧生物濾池COD去除率＞80%，BOD去除率＞85%（水溫≥15℃），對(duì)氨氮、總氮也有明顯的去除效果；诖蟛糠治廴疚镆驯粎捬鯙V池去除，好氧段的跌水曝氣復(fù)氧迅速，硝化反應(yīng)徹底，出水基本達(dá)到中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)施建設(shè)時(shí)可與生態(tài)護(hù)岸組合使用，有條件的場(chǎng)所可加裝太陽(yáng)能曝氣、風(fēng)能曝氣或水下曝氣機(jī)[2，3]。系統(tǒng)僅需要0.4米的水頭落差即可運(yùn)行，適用于絕大多數(shù)點(diǎn)源排放場(chǎng)所。系統(tǒng)采用了土地法處理厭氧產(chǎn)生的氣體，解決了沼氣排放問(wèn)題。該技術(shù)能將高效、低耗、低運(yùn)行費(fèi)用的污水處理后作為中水回用，節(jié)約利用水資源。
2、人工潛流濕地技術(shù)
人工濕地技術(shù),是利用人工水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多級(jí)生物的稀釋降解作用來(lái)去除或削減水中污染物的方法[4]。目前,我國(guó)許多地區(qū)已利用該技術(shù)處理小城鎮(zhèn)污水、污染河道水、村鎮(zhèn)污水及面源污水的實(shí)例。人工潛流濕地系統(tǒng)適合不同的處理規(guī)模,基建費(fèi)用低廉,處理構(gòu)筑物由各種天然生態(tài)系統(tǒng)或經(jīng)簡(jiǎn)單修建而成,沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備, 易于運(yùn)行維護(hù)與管理。但該技術(shù)需要有足夠的預(yù)處理設(shè)施，否則濕地壽命短，環(huán)境衛(wèi)生狀況差，冬季出水水質(zhì)無(wú)法保障。
3、土壤滲濾系統(tǒng)
土壤滲濾系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)預(yù)處理，將污水投配在土地上，通過(guò)“土壤—微生物—植物”系統(tǒng)，進(jìn)行一系列物理、化學(xué)及生化作用，使污水得到凈化的處理工藝。污水土地處理成本低廉，基建投資省，運(yùn)行費(fèi)用低；運(yùn)行簡(jiǎn)便，易于操作管理且節(jié)省能源。
在土地滲濾系統(tǒng)中，投配污水緩慢通過(guò)布水管周?chē)乃槭蜕皩樱谕寥烂茏饔孟孪蛏顚訑U(kuò)散。污水中的污染物質(zhì)在擴(kuò)散過(guò)程中被土壤阻留、吸附、微生物降解、植物吸收等一系列作用被去除。由于土地滲濾系統(tǒng)負(fù)荷低、停留時(shí)間長(zhǎng)，水質(zhì)凈化效果非常好，而且穩(wěn)定。該系統(tǒng)適宜于小規(guī)模的生活污水處理，尤其是獨(dú)戶或幾戶居民的污水處理，推廣利用前景較為廣闊。
土地滲濾系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：
1）工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，管理方便。土地滲濾系統(tǒng)對(duì)預(yù)處理水平要求低，化糞池出水即可，而且不產(chǎn)生一般生物處理中所需要處置的污泥。
2）處理效果穩(wěn)定。出水水質(zhì)可以達(dá)到排放和回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)地下水造成危害。
根據(jù)不同的排放和回用要求，以上技術(shù)可以組合使用。
四、無(wú)動(dòng)力式污水處理技術(shù)工程實(shí)踐
北京市各級(jí)水務(wù)部門(mén)近年來(lái)大規(guī)模開(kāi)展了分散點(diǎn)源污水治理與回用工作，取得了豐碩成果。筆者積極參與了門(mén)頭溝、延慶、昌平、房山等區(qū)縣的無(wú)動(dòng)力技術(shù)推廣應(yīng)用工作，建設(shè)了近百座治污設(shè)施，并不斷總結(jié)、改進(jìn)和完善。有的污水站已運(yùn)行五年以上，處理效果非常穩(wěn)定，沒(méi)有使用電力、藥劑等，沒(méi)有經(jīng)過(guò)排泥等任何維護(hù)措施。
2003年底，北京市白河堡水庫(kù)管理處采用無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽設(shè)備建設(shè)了污水處理及回用工程，處理規(guī)模25噸/天，污水處理后排入灌溉水池，用于綠化、灌溉等。
從監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，僅厭氧段COD去除率已達(dá)70%以上，厭氧段出水水質(zhì)已達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB/18918-2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
整個(gè)工藝流程COD去除率大于90%，最終排水指標(biāo)達(dá)到《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18920-2002）規(guī)定的中水回用條件，符合《北京市水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/ 307-2005）一級(jí)限制B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
2007年10月北京市門(mén)頭溝區(qū)淤白村采用無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽設(shè)備建設(shè)了污水處理工程，對(duì)生活污水收集、處理并達(dá)標(biāo)排放。部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
從系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果看，整個(gè)工藝流程COD、SS去除率達(dá)80％以上，BOD5、COD、SS排水已達(dá)到符合《北京市水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/ 307-2005）一級(jí)限制B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
到目前為止，兩系統(tǒng)均沒(méi)有使用任何電力和藥劑，沒(méi)有剩余污泥排放，沒(méi)有進(jìn)行任何操作和維護(hù)措施，無(wú)專(zhuān)人值守，即使冬季水溫下降及發(fā)生停水現(xiàn)象，系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定的處理效果。
五、無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽技術(shù)應(yīng)用分析
目前生活污水處理使用較多的工藝為活性污泥法( 好氧法) ,但其存在占地大、能耗高、運(yùn)行管理復(fù)雜等弊端。而目前大部分地點(diǎn)分散、污水量小的生活污水點(diǎn)源位置偏遠(yuǎn),動(dòng)力介入不便, 難以保證好氧法的能耗需求； 同時(shí)點(diǎn)源污染規(guī)模較小, 不便設(shè)立專(zhuān)業(yè)人員值守和操作管理。采用厭氧和好氧串聯(lián)的無(wú)動(dòng)力式生物凈化槽一體化構(gòu)筑物, 則具有很大的優(yōu)勢(shì)：
(1) 充分借助地勢(shì), 在污染物集中排放的渠道上選取相對(duì)于受納水體具有落差優(yōu)勢(shì)的地點(diǎn)建設(shè)此設(shè)施,使得構(gòu)筑物中不用泵、電機(jī)等動(dòng)力設(shè)備, 實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力要求、無(wú)運(yùn)行費(fèi)用壓力、免值守維護(hù)。
(2) 常規(guī)的好氧反應(yīng)因供氧管理、水質(zhì)水量變化等系統(tǒng)容易失，F(xiàn)象, 且需建設(shè)管理用房和冬季取暖設(shè)施。而本工藝中主要以厭氧為主，厭氧技術(shù)不需要外來(lái)能源，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行管理便利。
(3) 厭氧和好氧處理串聯(lián)的流程, 具有節(jié)約投資、節(jié)省能耗、污泥產(chǎn)量少、進(jìn)水水質(zhì)好、能夠脫氮除磷、運(yùn)行穩(wěn)定等一系列的優(yōu)點(diǎn)。
(4) 分散排污口雨污混流, 污染物濃度低, 常規(guī)生物處理技術(shù)啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行困難, 此工藝核心技術(shù)為厭氧，當(dāng)系統(tǒng)停止進(jìn)水一段時(shí)間后，容易自動(dòng)恢復(fù)。
(5) 一般厭氧設(shè)備產(chǎn)生的沼氣需設(shè)沼氣收集處理裝置, 該系統(tǒng)設(shè)備均為密封單元, 水處理過(guò)程中產(chǎn)生的有味、難聞氣體采用土地吸附處理, 保證系統(tǒng)運(yùn)行安全, 無(wú)空氣二次污染。
(6) 若出水回用時(shí)需要消毒處理, 可靈活安裝自動(dòng)式投藥系統(tǒng)。
在開(kāi)展社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)污水治理中, 該技術(shù)廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè), 因其無(wú)動(dòng)力消耗、無(wú)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用、無(wú)需人員值守且治理效果顯著的優(yōu)勢(shì), 有效解決了當(dāng)?shù)氐乃廴局卫砗椭兴赜脝?wèn)題，節(jié)約了大量的財(cái)政支出。現(xiàn)已完成標(biāo)準(zhǔn)化、成套化開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)兩次升級(jí)換代，在北京市、天津等地大批量投入使用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益, 受到廣大用戶的普遍贊譽(yù)，該技術(shù)已被有關(guān)部門(mén)列為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和火炬計(jì)劃推廣項(xiàng)目。
六、結(jié)語(yǔ)
無(wú)動(dòng)力式污水處理技術(shù)科學(xué)地將生物技術(shù)和生態(tài)技術(shù)用于分散點(diǎn)源污水處理場(chǎng)合，具有工藝簡(jiǎn)單、投資及運(yùn)行費(fèi)用少、處理效果好、無(wú)人值守、中水可回用等諸多優(yōu)勢(shì), 體現(xiàn)了以人為本、環(huán)境友好的治污理念，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)清潔小流域、保護(hù)水資源、污水資源化的適宜技術(shù)手段。
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