分散式污水处理能否成为水处理行业未来发展新方向

随着城市化进程的加快和对水环境质量要求的提高，城镇及农村生活污水处理受到广泛关注。与此同时，随着科技的发展和技术的进步，分散式污水处理设施实现了装置化、小型化，已经发展成为成熟的以节能化、生态化、景观化为方向的污水分散处理技术。

　　虽然目前全球城市化已十分明显，但仍有近30—35亿人口居住在农村，这些人中有相当一部分的生活条件还比较差，甚至还没有合适的污水处理系统。污水处理系统可分为集中式和分散式，传统的污水处理厂属于集中式污水处理系统，适用于人口稠密的城市地区。而在人口分布稀疏的农村地区采用集中式污水处理，则会因为建造污水厂花费的巨大钱财，而让这些本来就经济欠发达的地方再次背上债务负担。此时，分散式污水处理系统将是一个更合适的选择。

　　分散式污水处理系统不仅适用于欠发达的发展中国家，在某些情况下，它同样适用于发达国家。近年来，发达国家的城市中心人口密度正在逐渐下降，人们逐步开始向城市边缘分散定居，而此时如果建造集中式污水处理厂将不再合适。根据联合国环境署2002年统计数据，美国有25%的人口已在使用分散式污水处理系统。

　　本文将探讨对比几种典型的分散式污水处理技术的优缺点与适用性，以及如何进行技术选择与如何打破工程应用瓶颈。

　　传统与新型分散式污水处理工艺

　　传统式工艺

　　传统分散式污水处理技术包括湿地、好氧工艺(MBR、BCR等)、厌氧工艺(UASB等)。下表从技术、经济、环境、社会等角度对比分析了以上分散式工艺的优缺点。

　　新型工艺——生物质浓缩反应器

　　BCR的结构设计为一个曝气反应器，反应器底部进行微孔曝气，废水和微生物在反应器内呈悬浮态，出水为重力流。在帕维亚大学的试验中，BCR反应器采用PorexTM radial filter进行固液分离，孔径为5—20μm。由于介质表面的粗糙度，有可能形成2—3厘米水头损失。

　　根据帕维亚大学的实验结果，采用BCR反应器，COD去除率为93—97%，脱氮率为75—79%。需要注意的是，实验流量只有22L/m?d，远低于最大操作流量(10—50 L/m?d)，因此，实验期间系统过滤能力基本稳定，无需反冲洗的前提下，可以稳定运行1年左右。而实际运行条件下，常用膜材质的孔径约为0.1μm，3个月后系统过滤能力降低77%，需要更换膜或者进行再生。帕维亚大学也指出，实际运行结果有可能会与实验结果相差较大，具体处理效果取决于膜的种类、污水组分与操作工况。

　　分散式污水处理的可持续性分析

　　所谓“最合适的技术”包括经济最优、环境友好、技术稳定、公众认可等特性。设计“可持续性技术”需要从以下维度综合考虑：

　　(1)健康与卫生：将可能影响公共卫生的病原体和有害物质的风险降至最低；

　　(2)能源与资源：考虑建设和运行所消耗的能源和资源，以及能回收利用的资源(例如将水、营养物返还农业)，同时综合考虑再生资源(例如沼气)；

　　(3)技术：最大程度地发挥技术功能，确保整个系统的构建、运行和监控。同时，要考虑技术应对电力供应、水资源短缺、洪涝等紧急事件时的稳健性和盲点，以及技术对于现有基础设施或社会经济发展的灵活性与适应性；

　　(4)经济：家庭以及社区的经济承受能力，包括建设、运行、维护和必要的投资成本；

　　(5)社会文化和制度：社会接受度、便利性、合法合规。

　　分散式污水处理系统满足以上全部维度要求，除此之外，还有占地紧凑、运行灵活等。所以，分散性污水处理技术属于可持续性技术，实际工程中具体工艺的选择需要综合考当地的气候、地域、污水水质、当地水资源与回用需求等特性。

　　集中式系统与分散式系统的对比与讨论

　　投资成本

　　集中式污水处理系统的投资成本显著高于分散式系统。集中式系统需要建设大规模的污水收集管网，其投资成本占据了总成本的80—90%。而管网的平均使用寿命为50—60年，到期更换、日常维护费用都将增加投资成本。

　　运行成本

　　集中式污水处理系统的设计需要考虑峰值流量，会导致增加系统容量，降低处理效率；重力管网输送过程中有可能因为地下水入侵造成废水稀释，增加处理费用和能耗；长距离输水导致泵站需求量更大，能耗更高，这三点直接导致运营成本的增加。

　　水质安全

　　集中式污水处理系统集中排放水量较大，可能引起受纳水域的富营养化。而分散式系统由于排水量小，将降低富营养化概率。

　　监测与管理

　　远程监控技术的发展大大助力分散式系统的监测，使用远程控制设备，可以轻松实现运行维护，无需大量驻场人员。

　　在管理方面，与集中式系统的管理“不可见性”不同，分散式系统的管理更需要联合当地居民的力量，公众参与度的提升将有可能进一步提高群众的节水和环保意识。

　　发展角度

　　相较于集中式系统，分散式系统更适应发展中国家农村和社区的发展变化，以及人口增长。分散式系统的基础设施投资可以逐步进行，无需一次到位。

　　实现源分离

　　分散式系统可以实现污水源分离，而集中式系统很难做到。通过采用新型卫生洁具，可以在源头进行生活污水的黑水与灰水分离，这些废水虽然流量小，但是含有大部分的COD(黑水中3000—10000 mg/L)和营养物质，以及几乎全部的病原体和微量污染物。就近集中处理，一方面减少了环境中微量污染物如金属和其他新兴化合物(如药品和个人护理产品)的分布；另一方面，最大程度提高本地系统的资源回收潜力。

　　分散式污水处理系统的应用障碍分析

　　如今，在几个欧盟国家(德国，荷兰)的城市已经建设了多个分散式污水处理系统示范项目，平均服务人口约为1000人，都取得了积极的成果。

　　但是，分散式污水处理系统的推广应用依然存在一定的障碍。这些障碍除了土地可用性(主要针对湿地系统)、成本和环境要求等因素之外，最大的障碍来自人们对新事物的接受程度。通常情况下，改革系统的经济成本太高、缺乏具体的综合经验、对未知的不确定性，这些都会成为传统思想中难以辩驳的因素。

　　分散式污水处理系统的倡导者主要是年轻的专业新秀，他们难以让决策者和传统的污水处理专业人员接受这些新概念。事实上，分散式污水处理系统在发展中国家的接受程度要高于发达国家，因为发展中国家较少存在预先技术的障碍，而发达国家的技术模式往往青睐于传统的集中式污水处理系统。

编辑：徐冰冰