來源：環保新聞網|上海市環境保護產業協會（滬環協）官方網 作者：環保新聞網|上海市環境保護產業協會（滬環協）官方網 發布時間：2012-01-03 查看次數：1357
1、前言
城市化是不可抗拒的經濟和社會發展規律，是工業化的必然結果。發達國家的城市化率已達70-80℅，我國目前約40℅左右，隨著人類對自然、經濟社會、資源和環境認識的深化，發達國家的城市化已開始進入以高新技術為支撐的城鄉共生互補，環境生態良性循環，經濟社會可持續發展后城市化階段。隨著我國經濟持續快速發展，小城鎮數量會劇增，發展潛力巨大。
我國小城鎮數量眾多，分布寬廣，地點分散，污水無害化處理設施缺乏，欠賬太多。大部分小城鎮污水直接排入水體，造成江河湖泊水質惡化和地下水污染，污染的不斷加劇已危及到城鎮供水安全及人身健康，因此建設排水體系，治理水污染，已提上議事日程。
因地制宜采取集中與分散相結合的治理模式，探索，開發和采用適合小城鎮地區能耗低、效率高、投資省、易管理的污水處理新工藝勢在必行。
2、小城鎮情況
到2002年底，全國設市城市660個，其中人口在20萬以下的設市城市325個。建制鎮數量達20021個（其中縣城鎮1646個，縣城關鎮以外的鎮18375）；集鎮22612個。建制鎮人口13663.56萬人（不含縣城關鎮）。我國建制鎮（不含縣城關鎮）平均人口規模不足1萬人，西部地區不足5000個。在縣城以外的建制鎮中，鎮區人口在0.3-0.6萬人等級的小城鎮占多數，其次為0.6-1.0萬人，再次為0.3萬人以下。鎮區人均占有土地面積108㎡。小城鎮類型有工業型、旅游型、商貿型、港口物流型、居住型等。
3、小城鎮污水處理工程建設現狀及存在主要問題
根據建設部《2006年城市、縣城和村鎮建設統計公報》，截至2006年底，全國城市的污水處理率已達57%（其中20%的城市的污水處理率已達到或接近70%），縣城的污水處理率為13.56%，但小城鎮的污水處理工程還處于起步階段，污水處理率不足1%。
目前，小城鎮已建污水處理工程多集中在三峽庫區、南水北調沿線或其它重點流域，其中絕大部分按現行的針對城市的相關規范、標準進行設計和建設。根據調研資料，已建的小城鎮污水處理廠主要存在以下幾方面的問題：
3.1、運行成本高
以三峽庫區為例，為保護庫區水環境，庫區內的小城鎮污水處理廠出水水質均執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002中的一級B標準，盡管項目由國家劃撥經費建設，但建成后高達0.6~0.9元/m3的運行成本遠遠超出了當地政府和居民的經濟承受能力。由于缺乏運行費用，許多工程實際運行水量大大低于設計水量，還有不少 “曬太陽”工程。
3.2、受工業廢水的沖擊負荷較大
小城鎮污水處理廠規模較小，承受污染物負荷沖擊的能力較低。目前國內生產工藝落后、污染較大的工業企業有向小城鎮轉移的趨勢，為降低生產成本，部分工業企業未嚴格執行有關生產廢水處理的規定，將高濃度的工業廢水直接排入城鎮下水道，嚴重影響小城鎮污水處理廠的正常運行，達標率低。
3.3、技術和管理人員缺乏
已建小城鎮污水處理廠大多采用常規二級處理工藝，工藝和電氣設備較多，運營管理比較復雜，而小城鎮往往缺乏專業的管理人員和技術人員，當實際處理系統不能相應的優化調整運行參數。同時，設備故障維修也較困難。這些問題導致污水處理達標排放的難度較大。
3.4、缺少相應的規范、標準
現行的《城市污水處理工程項目建設標準》適用于建設規模1萬m3/d以上（含1萬m3/d）的污水處理工程，而國內絕大多數小城鎮污水處理工程的建設規模小于1萬m3/d。近年的工程實踐經驗表明，小城鎮硬性照搬《城市污水處理工程項目建設標準》，往往投資大，運行成本高，大多數（尤其是中西部）小城鎮均難以承受，這些都嚴重制約了小城鎮污水處理工程建設和當地環境保護事業的發展，因此，編制適用于小城鎮的建設規模在1萬m3/d以下的污水處理工程項目建設標準極為迫切。
4、當前小城鎮污水處理工程的特點
近年來已建小城鎮污水處理工程的建設經驗表明，硬性照搬城市污水處理工程的建設經驗，套用現行大中規模污水處理工程的相關標準，往往造成小城鎮在污水處理工程投資和運行費用方面都難以承受。因此，必須根據小城鎮的特點研究和采用相適應的建設標準，使小城鎮污水處理工程的建設投資和運行費用與當地經濟發展水平相適應，有效保護和改善生態環境，實現可持續發展。
4.1污水處理規模及進水特點
我國在不斷擴大城鎮化進程的過程中，小城鎮的發展趨勢正逐漸從數量增長向規模擴大過渡，小城鎮當前發展的重點是擴大規模和提高質量。據民政部統計數據，就建制鎮而言，絕大多數建制鎮的非農業人口或城鎮人口都在逐年增加。但小城鎮的規模仍然普遍較小。根據建設部村鎮建設辦公室的調研統計，2007年我國大部分小城鎮鎮區人口規模為2500~10000人，平均人口規模在8300人左右，其中很多建制鎮的非農業人口在2000人以下，根據相應的用水量指標推算，大多數建制鎮污水量規模在2000～2500m3/d。
小城鎮的人口規模、自來水普及率和工農業發展的結構水平，決定了小城鎮的污水總量50%以上是生活污水，多數小城鎮的工業廢水以農產品加工的廢水為主。受居民生活規律的影響，城鎮污水的水量、水質波動較大，尤其是晝夜變化大，通常在每天的早中晚出現三次水量高峰，其余時段水量很小。
4.2污水處理系統設置
雖然改革開放以來我國的城鎮化水平有了較大幅度的提高，但城鎮的集約化程度總體上不高。小城鎮集聚規模小、空間布局分散，而且鄉鎮企業的布局也相當分散，沒有向小城鎮區集中。如果將小城鎮的污水集中處理，一方面將不同來源地污水混合，污水成分將復雜，處理的工藝流程會較復雜，處理成本也會較高。另一方面，需建設較大范圍的污水收集管網，污水需進行長距離轉輸或中途提升，導致排水系統布局不合理，既加大了建設投資，也提高了運行成本。因此，小城鎮污水處理系統設置不宜強調大集中的處理方式，應根據當地的自然地理條件、城鎮總體規劃、污水收集系統的實際情況，以及出水排放的趨向合理確定污水收集系統的劃分。污水管渠系統的設計應以重力流為主，盡量不設中途提升泵站。對城鎮布局分散、被自然河道或山體分割成幾部分的地區，應按照經濟合理的原則，選擇適度分散的處理方式。
5、處理工藝方案選擇
原則：針對性強，技術成熟，投資合理，運行安全可靠，維護管理簡單，運行費用省。
工藝選擇應滿足以下具體情況
1）水量的不均勻性，晝夜變化大，可能夜間多數時間沒水。
2）排放要求，根據受納水體要求或回用要求確定出出水水質，從而確定處理目標。
3）管理者素質
污水處理是技術含量較高的行業，小城鎮上勞動力素質較低，信息、交通運輸、分析化驗能力都不能與大城市相比，所選處理工藝盡量簡單，易維護，可靠程底高。
4）盡量降低投資和運行費用
小城鎮自身的財力較低，建設資金和運行資金低是確保能建得起和運行得起的關鍵。
5）占地、環保要求低
小城鎮污水廠用地地價便宜，臭味對周圍環境影響小，可以減少這方面投資。
6、適合小城鎮污水處理技術
1）、活性污泥法
國外小城鎮污水處理基本都是采用活性污泥法，特點是工藝成熟可靠，處理效率高，受環境影響小。我國小城鎮污水處理的主流工藝也是活性污泥法，變化也是在些基礎上的創新與提高。
•氧化溝工藝
氧化溝工藝采用環形水流設計，具有稀釋倍數高，抗沖擊負荷能力強，出水水質穩定，曝氣設備采用立軸曝氣機或轉碟曝氣機，管理運行簡單，適合小城鎮水量變化大，管理水平低的特點。氧化溝主要類型有卡魯塞爾、奧貝爾、二溝交潛式等。為降低工程造價氧化溝可設計成有防滲能力的土池結構。
•百樂卡工藝
百樂卡工藝用土池作為生化池，用浮動鏈曝氣，并配有專用的沉淀刮泥設備。曝氣設備、刮泥設備的維修可在水面上進行，池子基本不需放空檢修，管理簡單�？衫迷械目犹镣莸亟洷匾拮鳛樯�，投資費用低。實踐證明該方法處理小城鎮污水效果穩定，出水水質好。
•SBR工藝
小城鎮污水主要集中在白天，晚上水很少，白天用SBR作為調蓄池，晚上電價便宜作為處理池，這樣可減少構筑物數量。在SBR池中采用潛水或漂浮式機械曝氣具有設備數量少，控制過程簡單的優點。SBR對水量的適應性強，尤其是小規模更具優勢。
•4S-MBR
江西金達萊環保研發中心有限公司組織科研技術團隊，成功開發了一種運行能耗低、可實現污水污泥同步處理的村鎮污水處理新技術—4S-MBR。該技術以金達萊公司原創的特性菌膜生物反應器工藝為核心，通過引入自主培養和篩選的特性菌群，污泥產量少，基本不排有機污泥；同時強化系統厭氧氨氧化、反硝化除磷生化降解效果，實現了一體式連續脫氮除磷，COD、NH3-N、TN、TP穩定優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB/T18918-2002）一級標準及《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2002），能耗降低50％以上。
其“4S”主要體現為以下四個方面：
◇ 污水污泥同步---Sewage and Sludge Treating Synchronization
◇ 處理回用同步--- Treating and Recycling Synchronization
◇ 脫氮除磷同步--- Denitrifying and Dephosphorizing Synchronization
◇ 節能高效同步--- Saving and Efficiency Synchronization
2）、生物膜法
•生物接觸氧化法
生物接觸氧化是一種具有活性污泥法特點的生物膜法。它綜合了曝氣池和生物濾池兩者的優點。
生物接觸氧化池具有容積負荷高、停留時間短、有機物去除效果好、運行管理簡單和占地面積小等優點。
•曝氣生物濾池
當出水質要求高，有回用要求或占地面積受限時，采用好氧生物濾池，具有占地面積小，處理出水水質好的優點，缺點是工藝較普通活性污泥法復雜，其投資和運行成本高于活性污泥法。當出水用于景觀水體時，因出水中懸浮物、有機物、氨氮等低，可減緩水體富營養化進展，好氧生物濾池出水清澈，作為景觀用水時視覺效果較好。
•活性污泥與生物膜法的復合技術
活性污泥與生物膜法的復合，可以發揮二種方法的優勢：主要體現在可減少占地、提高凈化效率及效果上，如以顆炭為載體的流動床曝氣技術（流動載體也可以為塑環、海綿體等），曝氣池中加生物掛毯，都可實現提高出水水質的要求，在生物池放置固定填料的接觸氧化工藝，具有占地小，抗沖擊負荷能力強，出水水質穩定，也適合小型污水處理，在我國應用廣泛，技術、設備、材料成熟。
3）、自然凈化法
純自然凈化法使用很少，一般污水需經過去除懸浮物、油、砂后進入自然凈化系統，如何在無霜凍的南方采用人工濕地，通過植物根系固定微生物并向水中傳輸氧氣，利用微生物凈化污水，同時水生植物可去除水中的氮、磷。本方法適合處理河湖入口處的低濃底污水。還有人工綠地，人工快濾方法都是充分利用了自然條件的凈化方法，特點是投資省、運行費低。
4）、人工快速滲濾技術
人工快速滲濾系統（Constructed Rapid Infiltration System,簡稱CRI系統）是在傳統快速滲濾系統（Rapid Infiltration System,簡稱RI系統）基礎上發展起來的一種嶄新的生態污水處理技術，它通過有控制地將污水投放于人工構筑的滲濾介質的表面，使其在向下滲透的過程中經歷不同的物理、化學和生物作用，在過濾截留、吸附和生物降解的協同作用下去除污染物。
與傳統二級污水處理技術相比，CRI技術具有其獨特的優點：
① 建設和運營成本低。CRI系統工藝流程簡單，不需要曝氣，不用污泥回流，不產生活性污泥，其建設成本是傳統方法的1/2，直接運行成本是活性污泥法的1/3，其它傳統方法的1/2。
② 污染物去除率高、出水效果好。CRI系統對污染物具有較高的去除率，一般COD達85％以上，BOD達90％以上，SS的去除率達到95％以上，氨氮去除率為90％左右，總磷的去除率可達50~70％以上。
③ 操作、運行簡便。CRI系統工藝簡單，構筑物較少，自動化控制程度高，對運行管理人員要求不高，十分便捷。
④ 建設周期短。規模低于千噸/日的工程一般能在幾個月內建成。
CRI系統成功的工程實例詳見四川成都市大林鎮。
5）、無動力式生物處理技術
針對農村的污水排放特點，貫徹可持續發展、節約能源的理念，在北京市農村污水處理中大量推廣應用了無動力式生物凈化槽、人工潛流濕地、土壤滲濾系統等無動力式生物及生態技術，這些技術都主要體現了如下理念：
（1） 以人為本：充分考慮各農村的操作管理水平及污水排放特點，推動應用無人值守技術；
（2） 長效機制：使用節能乃至無動力技術，盡量不需要電力接入，追求運行費用最低，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：使環保設施與周圍的環境生態融為一體，打造新的綠色景觀。
① 無動力式生物凈化槽是好氧與厭氧結合的一體化結構，核心技術為混合流膨脹床厭氧生物濾池。厭氧生物濾池是在過去幾十年新發展起來的污水處理技術，并在厭氧領域得到應用，其典型技術為Young和McCarty發明的厭氧濾池，其系統內能保持高污泥濃度，有機負荷高，進而耐沖擊負荷能力強，水力停留時間短，占地小而得到廣泛應用。
② 人工潛流濕地
濕地是由水和生長著水生植物的土地形成的一個生態系統。人工濕地利用濕地系統內部良好的循環，對污水有很強的凈化效果，而且具有較好的生態效益和景觀效果，可廣泛應用于處理各種類型的污水，包括生活污水、工業廢水、河湖庫水質改善等多方面，是投資低廉、節能低耗的污水處理實用技術。
人工潛流濕地是將污水有控制地投配到生長著植物的土地上，利用土壤、植物和微生物等的作用處理污水的一種污水自然處理系統，當污水流過時，經砂石、土壤過濾，植物的富集吸收，植物根際微生物活動等多種作用，使水質得到凈化。污水在濕地床表面下經水平和垂直方向滲濾流動，通過植物傳遞到根系的氧氣有助于污水的好氧處理，并可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料進行土壤的物理、化學和土壤微生物的生化作用等，提高處理效果和處理能力；同時系統具有水力負荷高，凈化效果良好，受溫度影響較小，處理效果及衛生條件較好等特點。
③ 生物凈化井（土壤滲濾技術）
污水土地處理系統多年來一直被人們廣為使用，各種土壤滲濾系統是許多小規模污水處理站的理想選擇。利用滲井處理污水曾被大面積使用，但由于沒有防滲措施，它可能會對土壤和地下水產生污染，因而在許多地方被立法加以禁止。以快速土壤滲濾系統原理開發的生物凈化井是成套化小規模污水處理設備，造價低，管理簡單，對污水有較好的凈化效果，而且具有較好的生態效益和景觀效果。
生物凈化井是成套化的人工土地快速滲濾系統小型裝置，采用大粒徑易掛膜生物濾料，將一定量的污水投配于滲透性能較好的濾料層中，使其在滲透的過程中經物理截留和生化作用，最終達到污水凈化目標的過程。生物凈化井由污水的預處理、調節、布水、滲濾以及集水等部分組成，中心部分是滲濾池。
在土地滲濾系統中，投配污水緩慢通過布水管周圍的填料，在土壤毛管作用下向填料層擴散。由于污水富含微生物所必須的營養和能源物質，加之適宜的填料性狀為微生物提供了良好的生存發育環境，所以填料中有較高的生物活性，存在大量微生物。作物根區也處于好氧狀態，污水中的污染物質在擴散過程中被土壤阻留、土壤吸附、微生物降解、植物吸收等一系列作用被去除。其中微生物對污水中有機物質的去除起著十分重要作用，被截留和吸附在填料中的有機污染物，在微生物的作用下，經過生物化學反應，被分解轉化成無機物，這是去除有機污染物的關鍵。
由于生物凈化井系統的負荷低、停留時間長，水質凈化效果非常好，而且穩定。該系統適宜于小規模的農村生活污水的處理，尤其適用于單戶或三五戶居民的生活污水處理，推廣利用前景較為廣闊。
7、結語
由于小城鎮發展迅速，且大多數城鎮污水未經處理直接排放，因此小城鎮污水成為我國區域性水污染的主要原因之一。小城鎮污水治理不僅是小城鎮自身發展的需要，同時也是流域生態環境保護的需要。受建設資金、技術水平和管理水平的制約，我國小城鎮（包括經濟發達的農村）污水處理尚處于起步階段。為促進小城鎮污水處理過程的建設，保障我國的水環境和小城鎮的可持續發展，應加大小城鎮污水處理有關問題的研究力度。
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