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王洪臣:深度解析中国农村污水治理技术瓶颈及对策

时间: 2016-12-16 15:42

来源: 中国水网

作者: 王洪臣

农村污水治理近两年来被业界视为环保产业的“新”蓝海,不少业内人士都对这一新兴水务市场的发展前景较为乐观。农村污水由于地区分散,人口数量较大,收集难等原因造成农村污水成为水污染的主要组成因素,农村污水中还有大量的有机物和有氮、磷等无机盐类。那么,现在农村污水治理技术的瓶颈是什么?又有什么对策呢?今天小编就和大家一起来看看中国人民大学环境学院王洪臣副院长怎么说~

一、技术瓶颈在哪里?

1.1 污水分散治理与农村污水处理的关系

污水分散治理:远离城镇市政集中处理设施的地区,以就地原位收集处理的污水处理系统。美国市政集中污水处理设施与分散设施的分界是500立方米/日。

西方的分散社区

欧美典型郊外社区

美国社区分五类建设管理,前四类为集中建设,其余原位建设。

管理实体所有制:适用于高环境敏感度且对出水水质要求严格的地区。与管理实体运行维护制不同的是,管理实体拥有分散处理设施,并且对分散处理设施的规划、管理、运行、维护全面负责。

管理实体运行维护制:适用于建有许多分散处理装置的高环境敏感度(饮用水源地)的地区,为了达到水质要求,必须保证频繁而可靠的运行和维护。与运行许可制不同,政府将运行许可证颁发给管理实体而非设施所有者,以保证运行的效果。

运行许可制:适用于需要持续保持出水水质的地区,政府将一定期限的运行许可证颁发给设施的所有者,若设施运行情况良好,许可证的年限可以延长。为了达到出水标准,设施的所有者应雇佣专业的维护和运行者。

维护合同制:通常用在稍微复杂一些的处理系统,比如需要进行预处理的系统。这种模式下,业主需通过合同雇佣专业的操作人员来完成必要的维护工作。

业主自觉制:最低层次的管理,适合用于周围没有饮水源或地下水埋藏较深的低环境敏感区域、私人拥有和运行的污水处理系统。

山东诸城市北潘家庄村,北方

江苏宜兴市陆平村,南方

中国农村是群居社会,可以集中建设!

美国已全部建设了社区集中处理设施,共13950,相当于中国13950个村庄;

日本已建成75%的社区集中处理设施,共3600,相当于中国3600个村庄;

中国建成了共有2700000个自然村,600000个行政村,建成了多少?

1.2 中国农村污水处理无法复制西方的污水分散治理技术及经验

(1)西方污水分散治理主要是社区污水治理,中国主要是农村污水治理;

(2)西方社区主要方式是原位就地治理,中国农村主要方式是集中治理;

(3)美国的OWTS、日本的净化槽等原位治理技术不适合中国;

(4)西方社区污水集中处理数量很少,可采用较高标准的技术,中国农村污水集中治理需要建设的数量巨大,需要研究适宜的技术!

(5)西方社区污水集中处理数量很少,收集管网建设量不大,中国农村污水集中治理需要建设的大量管网,需要研究适宜的管网建设方式!

(6)分散社区的市政建设及管理水平高于城市,中国农村建设及管理水平落后。

中国农村污水处理无法复制西方的污水分散治理技术及经验需要基于中国国情探索创新!

二、农村污水处理主流适用技术可能是什么?

2.1 现有技术

生物处理工艺:活性污泥法(传统法、SBR)、生物接触氧化、膜生物反应器、自然曝气生物膜法

生态处理工艺:人工湿地、稳定塘、土地处理、生态河道

2.2 西方采用的主流技术

美国:以生物接触氧化为主,辅以SBR活性污泥法、传统法活性污泥法

日本:目前以生物接触氧化为主,SBR活性污泥法正在快速增加

德国:以SBR活性污泥法为主,膜生物反应器逐步增加

这些国家采用以上技术的背景是总体数量不多。

日本村落污水处理典型工艺:接触曝气法工艺流程

2.3 中国农村污水处理的主流适用技术分析

未来,难以想象中国270万个自然村都采用生物接触氧化、SBR活性污泥法或MBR膜生物反应器。

如是,将需要投资3000~4000亿元人民币,年耗电200~250亿千瓦时!

另外,鼓风机、曝气器、填料、滗水器、膜组件、…,污泥量大,工艺控制,谁来运行维护?如不能正常运营,将造成巨大社会资源浪费!

我国农村污水处理特点:

(1)缺少运行人员

处理规模小、数量多且高度分散,难以为每个站点配备足够专业运行人员。由于偏远,设施设备的维护、维修和更新等也会受到较大限制。

(2)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。

(3)单位能耗较高

农村污水处理设施规模小,加之农村远离电厂,在远距离输配中损失大(约损失1/2),单位电耗高。

我国农村污水处理技术需满足的三个条件:

(1)免运行、低维护

免调节工艺参数、免设备调度、免日常巡检,且不以自控为手段,周期简单巡检,低维护频率。

(2)抗水量和水质变化

能够高度适应水量和水质的变化,保证出水水质的稳定。

(3)低能耗

规模小、单耗高、输配电路损失大。目前典型农村污水生物处理工艺,单位电耗数倍于城市污水处理,全部处理,年耗电达到数百亿度!

2.4 循环生物滤池技术

循环生物滤池(WRBF®)仅通过一台泵,耦合了集约和生态两种技术路线的各自优势,自如地应对农村地区复杂的排水情况,保证出水水质的稳定。

对WREF工艺的综合量化评价

循环生物滤池技术应用案例

(1)北京市通州区管头村污水处理设施建设项目

工艺:循环生物滤池(WRBF)

处理规模:110t/d

占地面积:300m²

出水水质:北京市地标村庄B类

运行电耗:0.5kwh/t

(2)湖北省恩施自治州建始县XX村污水处理站建设项目

污水处理站部分

处理工艺:循环生物滤池(WRBF)处理规模:36t/d

占地面积:150m²

出水水质:国标一级B

运行电耗:0.5kwh/t

(3)内蒙古准格尔旗XX村生活污水处理项目

处理工艺:循环生物滤池(WRBF)处理规模:6t/d和4t/d

占地面积:30m²和24m²

出水水质:国标一级B

运行电耗:0.5kwh/t和0.75kwh/t

三、家家户户的污水怎么收集起来?

3.1农村排水采用什么体制?

1)由于农村人口密度低,即使在降水量不大的地区,绝大多数农村仍属于大雨水、小污水,因此,农村地区一般应采用分流制排水体制;

2)雨污分流以后,雨水可通过明沟直接汇水并排放,降低建设成本。

3.2 农村污水收集管线的管径问题

农村污水量很小,按经济流速计算,管径很小,管子很细,极易堵塞;如果按室外排水设计规范设计,管径太大,流速太小,最终因泥沙沉积而堵塞,且考虑坡降,须增加埋深。那么,怎么选择管径,大管径还是小管径?

3.3 一种新型的污水管网系统

3.4 与传统管网比较

四、其它热点问题

(1)排放标准:不可太严格,尤其是TN和TP,对水质水量变化很大的小流量污水要求严格的脱氮除磷,从水处理原理上看,是很荒唐的,无异于皇帝的新衣。

(2)一体化设备:为什么非要一体化?必要性何在?无形中增加了维护难度。

(3)地埋式:为什么非要埋在地下?农村缺这点地吗?

(4)微动力:小规模设施的单位能耗一定远高于城镇污水处理,城镇污水单耗0.2~0.3度/立方米,你好意思说农村污水低于0.5度/立方米?

(5)关于生态处理工艺:湿地、稳定塘勉强算是微动力,但是,生态工艺会是农村污水处理的主流技术吗?


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