村镇污水处理工艺及应用.pdf 66页

'吴晓晖华中科技大学环境科学与工程学院二〇一六年五月十八日 CONTENTS 01村镇污水处理现状及特点 污水处理市场的格局＞＞30000座村28%西方国家城市镇建设步入尾声16000西方国家1400055%小型1200013950座100002035年，全8000县城1667座国城镇化达6000大型城市2163座40001050座70%以上20000美国中国人口比重污水处理厂数量对比•01 历年建制镇、行政村与县城、城市历年污水处理率对比污水处理市场的格局各省建制镇污水处理率湖北湖南15%8%2015年11月11日，住建部村镇建设司发布了《关于请做好农村生活污水治理示范县项目对接工作的函》[建村水函(2015)106号]，其中表示要在全国100个县(市、区)开展全国农村生活污水治理示范。各省行政村污水处理率未来中国污水湖北湖南20258%年4%处理的主战场1305亿2020年一定在农村2016年844亿424.7亿•02 村镇污水处理的分析将污水集中收集，统一建设污水处理设施将村庄污水接入市政，通常采用A/O、管网统一处理，适用A2/O、SBR、氧化沟于位于城市边缘地区、MBR、人工湿地等的农村污水处理常规生物处理工艺形接入市政式。集中处理管网模式模式分散处理庭院式处模式理模式主要是针对单独的将污水分区进行收集住户，将单独住户、单独处理，通常采的污水依靠小型处用中小型污水处理设理设施就地处理备或自然处理等形式•03 村镇污水处理的思考《北京市农村污水处理设施普遍闲置的反思》许以北京农村为例，形成了以MBR北为京主导的技术体系。但工程普遍京“晒骐太阳”。如北京顺义区镇级MBR农再村生水处理项目、海淀区日处理能力污3000m3的间歇式活性污泥法生活污水水处理厂、房山区长沟镇污水处理处李理设施；怀柔全区污水处理设施等停宪技运。法术就地生态技术是解决农村污水的根本出路！•04 村镇污水处理的分析村镇污水处理工程的特点人口少，用水量标准低，污水处理规模小受区域特性差异、季节因素等影响，用水时变化系数较大，污水水量变化大（日变化系数一般在3.0~5.0）、水质变化大（COD、BOD普遍高于城镇生活污水），且排放比较集中技术管理人员缺乏及维护管理水平低，经验缺乏由于处理规模小，一般工程建设费和运行费用偏高经济发展水平低，经济承受能力弱，可供选择的实用技术少•06 水处理技术领域五大难点国家环境保护技术管理与评估工程技术中心王凯军在2015年4月召开的“2015（第九届）环境技术产业论坛”上针对水处理领域，提出了五大技术难点：010203工业废水工业园区排放标准在技术上能否实废水达标排放的到质量标准巨大现真正的零排放技术难题鸿沟跨越之难村镇污水处理技术的0504选用必须遵循投资省面源污染、运行费用低、管理畜禽养殖废水治切肤之痛的村镇污理之难水处理之难维护简便的原则，才能建得起、用得起•05 02建制镇污水集中处理工艺及应用 常用工艺一、A/O工艺案例：黑龙江农垦农场生活污水处理工程设计规模：1000m3/d主体工艺：A/O工艺出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。化格调二污生活粪栅节A/O沉泥池污水池井池池池供氧受排化清砂中纳水放粪滤间水体口池池池池超越•07 常用工艺二、A2/O工艺案例一：江苏某镇生活污水处理工程设计规模：500m³/d主体工艺：A2/O工艺出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准.工艺流程图•08 常用工艺二、A2/O工艺案例二：杭州某公司太阳能A2/O技术杭州泷赢环境科技有限公司利用太阳能A2/O技术来处理村镇污水，投入费用与常规农村生活污水处理技术可降低10~20%，具体工艺流程图如下：•09 常用工艺二、A2/O工艺案例三：安徽庐阳区三十岗乡污水处理工程工艺：太阳能A2/O工艺总投资：20多万元处理水量：100m³/d•10 常用工艺三、氧化沟工艺案例一：湖北野三关污水处理厂工程总投资：3569万元设计规模：10000m³/d，工艺：改良氧化沟出水标准：一级B标准。改良氧化沟工艺流程图•11 常用工艺三、氧化沟工艺案例二：常熟市康博村生活污水处理工程处理水量：200t/d受益人口：1400人工艺：立体一体化氧化沟工艺+亚表层渗滤系统出水标准：一级B进水立体循环一排放管道调节池亚表层促渗体化氧化沟剩余污泥工艺流程图•12 常用工艺三、氧化沟工艺案例三：苏州市吴中区淞南村污水处理工程处理水量：200m³/d工程建设费用：35万元运行成本：0.2元/m3工艺流程图进水出水厌氧消化池好氧滤池厌氧滤池氧化沟•13 常用工艺四、SBR工艺案例：蓬莱市潮水镇污水处理工程处理水量：10000m³/d工程投资：2550万元主体工艺：SBR出水标准：《山东省半岛流域污水排放标准》污染物一级排放标准。•14 常用工艺五、IBR工艺厂区设计理念：二个房子、二个池子一种集厌氧、缺氧、好氧反应及沉淀于一体，间歇曝气、连续进出水的周期循环活性污泥法预处理IBR综合反应池粗格栅调节池提升泵细格栅沉砂池IBR反应池消毒渠进水出水污泥处理工艺特点：粗格栅、提升泵等部分预处理设施设置于调节池中细格栅、沉砂池、消毒渠等与IBR反应池一体化设计比较空间系列：无污泥回流、混合液回流和二沉池比较时间系列：无生物选择器、滗水器及其电器控制曝气不用鼓风机，专利设备激波传质曝气器保用十年建设投资低、运行费用低、管理要求低、占地面积少•15 常用工艺五、IBR工艺曝气好氧阶段：COD—降解NH-N——硝化3P——好氧吸磷周期循环性活性污泥法①连续流一体化构型②污泥悬浮隔滤絮凝③时间系列脱氮除磷④同步高效节能降耗搅拌沉淀•16 采用模糊控制实现去除有机物和脱氮的过程控制应用ORP和pH通过模糊控以DO作为曝的可实时模糊控制选择最优的气量调控的模制反硝化过程碳源投加方式糊控制参数除有机物阶段硝化阶段反硝化阶段联合使用DO、pH和ORP的变化来进行硝化时间的模糊控制 常用工艺五、IBR工艺案例：湖北仙桃市毛嘴镇污水处理工程设计规模：4000m3/d工艺流程：粗格栅→泵房（调节池与泵房合建）→细主体工艺：IBR格栅→平流沉砂池→IBR生出水标准：一级B标准物反应池→消毒设备•17 常用工艺五、IBR工艺成功用于全国百余个城镇污水处理工程•18 常用工艺五、IBR工艺•19 常用工艺六、桑德smartSMART目标S：小型的（small），精巧的（skillful）占地少、与环境和谐M：多功能的（multiple），模块化的（modular）模块化、标准化A：灵活的（active），自动化的（automatic）自动运行、管理简约R：快速的（rapid）建设快捷T：工艺的（technologic）节能减耗、运行成本低•20 常用工艺六、桑德smart案例：长沙市16座乡镇综合污水处理工程总规模29400m³/d（包含原有两个总规模为5000m³/d的污水处理厂的托管运营）总投资：2.75亿元管理方案特点：集约化、模块化、集群化，大大简化了操作流程，节约了运营成本•21 常用工艺七、大型人工湿地案例一：重庆市鹿角镇污水处理厂工程主体工艺：人工湿地组合工艺出行标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级B标准设计规模：1000m³/d占地面积：3.5亩建设费用220万•22 常用工艺七、大型人工湿地案例二：湖北监利县棋盘乡等四乡镇污水处理工程处理水量：3900m³/d出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B标准•23 常用工艺七、大型人工湿地案例三：江苏无锡城污水处理厂工程进水：水厂尾水主体工艺：人工湿地出水标准：一级A标准设计规模：2000m³/d占地6900m2•24 03行政村污水分散处理工艺及应用 常用工艺一、日本净化槽净化槽，是一种小型生活污水处理装置。用于分散型生活污水或者类似生活污水的处理。1983年日本厚生省正式制定《净化槽法》，对农业乡村、渔业乡村、林业乡村及家庭处理设施分别进行了规定，是目前日本乡村污水治理的主要法律依据。1994年,同济大学和清华大学开始进行研究。01安装净化槽投资小，费用低02安装不受地形的影响，时间短，见效快03处理水可就近排放04污泥比较容易利用，无毒05具有比较强的抗震和抗灾性能06出水稳定，污染去除率高•25 去除比重较大的颗粒及集曝气，高滤速，截留悬浮消毒处理悬浮物，提高可生化性物和定期反冲洗为一体沉淀分离槽曝气槽消毒槽净就化近机排理放预过滤槽沉淀槽内装填料，用填料上的厌氧固液分离生物膜，去除可溶性有机物净化工艺ABA/OMBR工艺工艺•26 常用工艺一、日本净化槽•27 常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB德国8500万居民中，70%以上的居民生活在10万人口以下的“城市”，多数居住在1000-2000人规模的村镇。•28 常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB初沉池HUBER小型污水处理装置--膜清理盒（Membraneclearbox）是一台小型超滤污水处理装置，是由德国琥珀公司研制，特别适合于家庭、小型住宅、宾曝气池馆、度假村的生活污水处理。膜过滤标准规格处理量t/d适用情况MCB10.6普通家庭（3人）MCB21.2较多人口家庭（8人）MCB3X36.0小型宾馆（约40人）MCB4X622.5一栋居民楼（约150人）MCB4X660小型工厂或度假村•30 常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB上世纪九十年代前成本高工业化集中处理水体富营养化AB二十一世纪以后分流式污水处理分散市镇基础湿地污水多样性污水分类设施系统处理系统处理系统雨水、污水分介质层和湿地将污水分为雨水开收集，利用植物两大系统、灰水、黑水，MBR处理共同处理分类进行处理•29 常用工艺三、人工湿地案例一：陕西省安康市老庄村污水处理站工程工艺：微动力处理+人工湿地处理水量：120m³/d进水水样出水水样出水标准：《污水综合排放标准》一级标准。•31 常用工艺三：人工湿地案例二：湖北武汉胜强村污水处理工程处理水量：100m³/d出水标准：《国家地表水环境质量标准》（GB3838-2002）四类水质标准•32 常用工艺三、人工湿地案例三：湖北荆门正中水镇强化人工湿地工程处理水量：300m³/d出水标准：一级B标准•33 常用工艺三、人工湿地案例四：山区无动力人工湿地农村生活污水处理针对山区有地势差的特点，东南大学的吕锡武等人设计了“厌氧+跌水充氧接触氧化+生态塘+人工湿地”组合工艺，对山区农村生活污水的处理进行研究。具体工艺流程图如下：•34 常用工艺三、人工湿地•35 常用工艺三、人工湿地处理效果COD去除率可达62%NH+-N去除率可达96%4TN去除率可达84%TP去除率可达87%•36 常用工艺三、人工湿地案例五：四川自然保护区污水处理工程生活污水直接排入该系统污水处理设施现场图鞍子河自然保护区项目点贡嘎山自然保护区项目点自2013年开始，保护国际基金会（CI）便与汇丰银行（HSBC）合作并选取了贡嘎山、鞍子河、卧龙、黑竹沟和栗子坪五个自然保护区开展山区、丘陵地区无动力人工湿地污水处理项目。该项目计划投资总额为100万美元，目前该项目涵盖和惠及155户家庭共550名村民。山区无动力污水处理系统项目原理示例图(一)山区无动力污水处理系统项目原理示例图(二)处理之后的水质效果图出水水质达地表水三级标准污水处理设施现场图处理之后的水质效果图该项目所建成的污水处理系统依托山势，依托化粪池、快滤池、人工湿地或土壤渗滤系统对污水做净化处理，运行成本低。山区无动力污水处理系统项目原理示例图（三)•37 常用工艺四、蚯蚓生态滤池•38 常用工艺四、蚯蚓生态滤池案例一：江苏太仓市牌楼镇协心村污水处理工程共建设2套塔式蚯蚓生态滤池系统，污水处理量分别为17m³/d和23m³/d。出水标准：一级A标准。建设成本：2000-3000元/t运行费用：小于0.2元/(吨天)•39 常用工艺六、蚯蚓生态滤池案例二：江苏宜兴某村生活污水处理工程处理水量为10m³/d总建设费用16561元总运行成本0.671元/m³景观设计地表径流农田灌溉进水水解塔式蚯蚓出人工湿地生态沟塘酸化池生态滤池水工艺流程图•40 常用工艺七、生物滴滤塔案例：广州东圃镇解困小区污水处理工程小区排放的生活污水水量为4500m³/d水量水质比较稳定工艺流程图•41 案例十二、污水的土地净化法一种利用土壤及生存于该环境中的植物、动物、尤其是微生物的相互依赖共同作用的生态学处理方法。污水的土地处理法ACE慢速渗地表漫地下渗滤处理流处理滤处理法（SF-B法(OF-D系统LTS）LTS)(SI-LTS)快速渗湿地生滤处理态处理法(RF-法LTS)(W-LTS)•42 •43 04村镇污水处理的分析与思考 一、费用/能耗问题乡镇集中式污水处理厂超过一半能耗用于生物曝气德国典型市政污水处理厂能耗分布3%5%生化曝气+二沉池6%污泥处理8%絮凝过滤采用高效氧转移技术、微11%基本建设和其他67%污水泵提升氧曝气技术、清洁能源利机械性清理用技术降低运行费用•44 一、费用/能耗问题清洁能源的利用•52 一、费用/能耗问题微氧曝气技术的研究北京工业大学的彭永臻等人通过在A/O反哈尔滨工业大学的李建政等人通过一种应器中控制溶解氧来实现微污泥膨胀，新型的上流式微氧污泥反应器（UMSR）理论上可以节约17%的曝气量，实际小试处理养猪废水。节约了57%的曝气量。•45 一、费用/能耗问题汽提式膜生物反应器汽提式三重循环生物膜反应器RPIR快速污水处理技术•46 •59 二、人工湿地越冬及效率强化问题人工快速渗滤（CRI）系统抗冲击负荷强建设投资费用省不产生活性污泥，省去CRI系统运行费用低，直接运行活性污泥的处理费用的特点成本约0.2元/吨便于操作，易于管理和维出水水质好，一般均可达到护，系统简单，对操作人城镇污水处理厂出水一级A员学历素质要求不高或B标准进水出水预处理系统人工快渗系统清水收集系统CRI系统工艺流程图•49 二、人工湿地越冬及效率强化问题案例一、湖北十堰市神定河水质净化工程投资：5800万元处理水量：5万m3/d工艺：高密度沉淀+人工快渗污水处理工艺出水标准：地表水三类标准整个污水处理系统靠自然落差运行，无需用电•50 二、人工湿地越冬及效率强化问题案例二、重庆李市镇污水处理厂处理水量：3000t/d工艺：人工快渗污水处理工艺出水标准：一级B标准•51 二、人工湿地越冬及效率强化问题酶促湿地的应用酶促填料•53 二、人工湿地越冬及效率强化问题植物•54 二、人工湿地越冬及效率强化问题酶促湿地暖季（水温>12℃）处理效果指标CODBODSSTNNH-NTP53进水130506623131.5出水≤50≤10≤10≤15≤5≤0.5去除率（%）≥32≥36≥37≥23≥32≥33酶促湿地冷季（水温<12℃）处理效果指标CODBODSSTNNH-NTP53进水100354520101.1出水≤50≤10≤10≤15≤5≤0.5去除率（%）≥20≥23≥23≥14≥20≥21•55 二、人工湿地越冬及效率强化问题案例：武汉江夏区酶促湿地•56 三、管理问题--互联网+应用互联网技术，对乡镇污水处理站进行集中控管。县市—乡镇—村组城乡一体化污水系统技术方案（点监控—大数据—云计算—区域云数据中心）•57 四、政策问题城市污水治理为什么能够成功政策措施技术规范法制保障与资金支持与标准体系六部委推行特许《城镇污水处理厂运经营模式，引入《环境保护法》行监督管理技术规社会资本参与公“十一五”“十二范》、《城市污水处城市用事业，解决资五”将COD、SO理及污染防治技术指2金问题。排水收作为约束指标南》等一系列技术规费、国债以及中范和标准央财政支持依靠国家补贴、针对农村环境污染“以奖促治”政问题的法律和条款没有明确的农村生活策支持，主要用农村几乎是空白，立法污染控制技术路线和于设施建设，后太过于针对原则性、管理模式期运行费用没有执法机制不健全资金来源•58 五、技术方向建制镇微动力微氧技术的应用生化反应器优化减少投资和能耗设计太阳能、风采用清洁能源能、地热能自然充氧技术人工湿地的越冬村落废水方向酶促湿地和防堵塞近自然人工快渗系统互联网+政策和商业模式 谢谢大家!'