营区污水处理成套技术研究与应用

1 概述

　　环境保护是我国的基本国策，随着社会、经济的发展，人们的环境意识不断增强，对环境保护提出了更高的要求。军队的环境保护是国家环境保护的重要组成部分，在全军环办领导下，克服了总经费十分有限的不利局面，在治理营区污染方面取得了很大成绩，尤其是近几年来，集中财力整治了全军一批重点污染源，为全军营区污水治理提供了技术保证。同时通过对环保技术研发工作的投入，开发出整套适合部队环境保护特点的污水处理技术及配套设备，建立了不同规模、不同城市的营区污水处理示范工程，积累了宝贵的工程设计和运行管理经验。
　　目前全军待治理的营区生活污水和医院污水污染源约3260个，且多数位于全国环境重点治理区域内，未来几年的任务十分繁重，而本研究成果为部队营区不同规模的生活污水和医院污水污染治理提供了技术保障和运行管理经验。

2 营区污水治理的特点
2.1 特点
　　 全军部队除了部分位于大中城市，具有较完善的市政管网系统，不需要自行建立污水处理系统外，多数位于市郊或远离城镇的偏远地区。有部队驻扎的地方就有污水排放，这些污水如果未经处理直接排入地面水体或当地农田，会对当地的自然环境和部队自身的环境造成污染，而且时常因污染问题引发军民纠纷。
　　 营区污水处理一般归营房部门管理，也是一项新的工作内容，专业人员十分缺乏，污水处理工程的投资主要由全军环办下拨，但运行费用营房日常管理费中没有这一项。此外，我军部队分布在全国各地，气候条件差异较大，因此，在投资十分紧张、运行费用无专门出处而专业人员严重缺乏的条件下，如何搞好军队的营区污水处理，对工程设计和工艺选择提出了很高的要求。
2.2 营区污水处理规模的划分
　　 根据军队编制和驻扎情况，污水量最大的多为试验基地如酒泉卫星发射中心和新疆核试验基地等，人口规模在万人以上，日排放各类污水达万吨多。中等规模的试验基地污水排放量多在4000～5000m³/d，如太原卫星发射中心、白城兵器试验中心等。一般军事院校、大的研究机构、大机关驻地其污水排放量为2000～3000m³/d，如西安陆军学院、石家庄陆军学院、总参某部八局等。以上单位除部队官兵外还有家属，因此，污水排放量较大，污染物浓度较高，而一般野战部队（团级单位）驻地污水量多为200～300m³/d，营以下单位污水量多为50 m³/d左右，其他规模的污水量比较少，不具有典型性。

3 主要工艺及特点

　　由于部队作息时间有较强的规律性，营区生活污水水质水量变化较大，野战部队的污水浓度通常偏低，COD一般为180mg/L左右，家属区较多的单位COD偏高，一般为280mg/L左右。污水处理工艺选择应根据水质、水量及排放标准，本着投资少、操作管理简单，运行费用低的指导思想进行统筹规划，科学设计。
　　近十年来，军队环保专家在吸收国内外先进技术、经验的基础上紧密结合部队特点，开发出一整套较完善的营区污水处理技术及配套设备，同时解决部队战士流动性大、操作管理水平不高的实际情况，解决了营区生活污水污染问题，部分实现了废水资源化，对促进部队水资源规划，实现部队可持续发展具有重要意义。
3.1 小型一体化设备（钢结构）
3.1.1 设备简介
　　 小型一体化设备多为钢结构，单台处理能力为5m³/h，每天若工作10小时，日处理水量50m³,2台即为100 m³。由于作战部队晚上一般污水排放量很少，同时也为了降低操作管理强度，一般设计时考虑每天工作时间不超过10小时。通常所采用的工艺是：

　　污水→钢篦子→提升泵→埋地式一体化设备→出水达标排放

　　其中一体化设备包括了生物接触氧化和沉淀功能，曝气方式为鼓风曝气。

3.1.2 设备特点
　　 施工周期短，处理效果好，不受季节影响，管理相对简单，缺点是设备投资高（吨水投资高于2000元/m³污水），不便于维修。
3.1.3 使用条件
　　 该工艺适用于营区土地资源紧张，施工周期有严格限制时采用。
3.2 埋地式SBR工艺
3.2.1 工艺简介
　　 该工艺适用范围广，日污水处理能力80～1000m³均可。对于水量小的营区如200 m³/d以下时，可考虑采用钢结构，但成本较高，也可以做成混凝土结构，多以后者为主。典型工艺流程为：

　　污水→钢篦子→埋地式SBR反应池→排水提升泵→出水达标排放
3.2.2 工艺特点
　　 工艺十分简单，其中曝气反应、沉淀和排水功能均在一个池子内完成，地面可以绿化。曝气方式主要采用水下射流曝气机，也可采用鼓风曝气。该工艺对水质水量变化适应能力强，处理效果好，出水可以回用，且工程投资小，运行成本不高，在我国南方、北方均具有广泛的适用性。该工艺已在南京军区电子对抗团使用（吨水投资1200元）。
3.2.3 使用条件
　　 污水处理量80～1000m³/d，地域不受限制。
3.3 一体化氧化沟工艺
3.3.1 工艺简介
　　一体化氧化沟工艺是活性污泥法的一种，它将反应、沉淀功能合为一体，布置紧凑，通过转刷进行曝气充氧，适合连续进水。
　　工艺流程一般设计为：

　　污水→钢篦子→提升泵→一体化氧化沟→出水达标排放
　　大型污水处理厂氧化沟多为分建式，即沉淀池与曝气池分开，并设污泥回流系统，以保持曝气区污泥的浓度。
3.3.2 工艺特点
　　 采用转刷曝气大大简化了处理系统，沉淀与曝气池的合建较好地实现了污泥回流的无外动力化，因此管理比较简单，处理效果较好，可实现部分脱氮除磷功能。该工艺适合小型污水处理站，其缺点是污水站露天布置，水温冬季受气温影响显著，池面甚至会结冰。该工艺已在南京军区高炮团投入使用。
3.3.3 适用条件
　　 污水处理量150～1000 m³/d，冬季气温不小于4℃。
3.4 生物滤池—植物糖处理工艺
3.4.1 工艺简介
　　 生物滤池属于膜生物处理工艺范畴，微生物附着在填料的表面，通过填料间的空隙进行自然通风，供给微生物氧气，以促进微生物的新陈代谢并氧化分解污染物。典型工艺流程为：

　　污水→格栅→提升泵→生物滤池→沉淀池→植物塘→出水回用或排放

　　该工艺通过固定式旋转布水器使污水均匀分布在填料表面，池底留有通气孔，污水自上而下，空气自下而上，污水从而得到净化。生物膜不断生长并脱落，泥水经沉淀分离，出水排放，污泥定期外排。
3.4.2 工艺特点
　　 污水需提升进入生物滤池，通过布水器均匀布水，并需做好预处理工作，防止颗粒物堵塞布水器和生物填料。其出水自流进入水生植物塘，利用植物的光合作用通过根系吸收水中的养分进一步降低污水中有机物的含量，夏季出水清澈透明可以回用，冬季达标排放。该工艺主要优点是不需要供氧设备，因此，运行成本低廉，投资也较低，管理方便，剩余污泥量小，但受气温影响较大。
3.4.3　适用条件
　　 污水量1000m³/d以上，具有较大的土地面积可以利用，在我国南方应用效果较好，北方冬季处理效果有所降低。该工艺已应用于北京军区石家庄陆军学院（3000m³/d），酒泉卫星发射中心10000 m³/d生活污水生态处理工程的前期设计工作正在进行中。
3.5 CASS工艺
3.5.1简介
　　 CASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。该工艺最早在国外应用，为了更好地将其引进、消化，开发出适合我国国情的新型污水处理新工艺，我院环保中心于1994年在实验室进行了整套系统的模拟试验，分别探讨了CASS工艺处理常温生活污水、低温生活污水、制药和化工等工业废水的机理和特点以及水处理过程中脱氮除磷的效果，获得了宝贵的设计参数和工艺运行经验。我院将研究成果成功地应用于处理生活污水及不同种工业废水的工程实践中，取得了显著的社会和环境效益。典型工艺流程为：

　　污水→格栅→提升泵→CASS池→出水回用或排放

3.5.2　工艺特点
　　 其基本结构是：在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。整个工艺集曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，每一个工作周期微生物处于好氧—缺氧周期性变化之中，因此，CASS工艺具有较好的脱氮效果。该工艺省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。
3.5.3　适用范围
　　 CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。
　　 对大型或分期建设的污水处理厂而言，CASS反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。当处理水量小于设计值时，可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随业主的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。目前该工艺已在部队营区污水处理中得到广泛应用如北京航天城污水处理厂（近期7200m³/d，远期14400m³/d）、总装备部指挥技术学院（2000m³/d）、总参三部八局（3000m³/d）、西安陆军学院（2000m³/d）、总参陆航局（2000m³/d）等。
3.5.4　经济性
　　 实践证明，CASS工艺日处理水量小则几百立方米，大则几十万立方米，只要设计合理，与其它方法相比具有一定的经济优势。它比传统活性污泥法节省投资20%-30%，节省土地30%以上。当需采用多种工艺串联使用时，如在CASS工艺后有其它处理工艺时，通常要增加中间水池和提升设备,将影响整体的经济优势，此时，要进行详细的技术经济比较，以确定采用CASS工艺还是其它好氧处理工艺。
　　 由于CASS工艺的曝气是间断的，利于氧的转移，曝气时间还可根据水质、水量变化灵活调整，均为降低运行成本创造了条件。总体而言，CASS工艺的运行费用比传统活性污泥法低。
3.6 无动力污水处理工艺
3.6.1 工艺简介
　　 通过合理利用自然地势高差，在不消耗动力条件下，污水通过生物厌氧处理和植物塘处理，出水即可达标排放。
　　 工艺流程：

　　污水→沉淀池→厌氧滤池→氧化塘→出水排放

　　污水自流进入沉淀池，去除颗粒物后，进入地埋式厌氧滤池，通过厌氧微生物对有机物的分解，降低污水中污染物的浓度，通过氧化塘进一步去除污染物实现达标排放。
3.6.2 工艺特点
　　 利用地势高差，污水全部为自流，没有曝气设备，只是定期排泥时利用污泥泵吸出。工艺运行成本接近零，无需专人管理，投资运行效果稳定。冬季受温度影响，但通常出水可达标排放。该工艺已在兰州417团应用。
3.6.3 适用条件
　　 污水量通常在400m³/d以下，污水排放地势高差在6m以上，可用面积较大，处理要求不高。
3.7 污水回用
　　 水资源紧缺是世界性问题，我国近几年来水价上涨幅度之大有目共睹，目前北京市的居民用水已达2.9元，不久水价还要上涨。从现实及发展的眼光来看，污水处理及回用是必经之路。我军很多部队营区位于干旱地区，缺水严重，同时为营造绿色营区，建设了大面积的营区绿地，随着水资源保护的呼声越来越高，部队营区的污水经过处理回用于绿化和冲洗车辆不仅保护了环境，而且可以变废为宝、增收节支，获得明显的经济效益，具有广泛的应用前景。目前总参三部八局、总装指挥技术学院、北京军区特种大队、石家庄陆军学院、成都军区坦克旅等进行了污水回用，主要工艺包括：混凝过滤+消毒工艺、生态处理工艺等,取得了较好的节水效果。

4 结论与建议
　　 通过我军环保科研单位的联合努力，目前已形成了一套完善的适合部队特点的污水处理技术，并研制出配套的关键设备。该套污水处理工艺可适用于不同规模、不同气候、不同处理标准要求，具有管理方便、投资合理、运行成本低等特点，将会为我军环保事业发挥更大的作用。