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生活污水處理設備能緩解日益嚴重的生活污水處理問題嗎
閱讀：486 發(fā)布時間：2018-5-301、我國生活污水排放現(xiàn)狀
截至2010年底，我國城市和縣城的污水排放總量已達到450.8億噸。其中，657座城市污水排放總量為378.7億噸，1633座縣城污水排放總量為72.1億噸。隨著經(jīng)濟的快速增長，農(nóng)村生活水平和生活方式也發(fā)生了*改變，農(nóng)村生活污染對環(huán)境的壓力越來越明顯，問題凸顯。但是，目前對于農(nóng)村生活污水排放量的統(tǒng)計還是空白。據(jù)測算，全國農(nóng)村每年約產(chǎn)生生活污水量90多億噸，人糞尿年產(chǎn)生量為2.6億噸，絕大多數(shù)沒有處理，直接排放。
2、“十一五”全國生活污水處理設施建設情況
"十一五"期間，我國城鎮(zhèn)污水處理設施無論在建設數(shù)量和污水處理能力上，還是在污水處理設施的運行效率上都有顯著提高。據(jù)統(tǒng)計，截至2010年底，全國已建成城鎮(zhèn)污水處理廠2832座，總處理能力達1.25億噸/日，較"十五"期末翻一番。"十一五"期間，全國累計新增污水處理廠2000余座，新增污水處理能力超過6500萬噸/日。全國96％的設市城市、65％的縣城均已建有污水處理廠。有16個省、自治區(qū)、直轄市實現(xiàn)了"每個縣(市)均建有城鎮(zhèn)污水處理廠"的目標。此外，"十一五"期間建設完成城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)約6萬公里。截至2010年底，管網(wǎng)總長度超過15萬公里，較"十五"期末增長了約60％。在再生水設施建設方面，截至2010年底，我國再生水生產(chǎn)能力達到1082.1萬噸/日，實際再生利用總量923萬噸/日。
3、我國生活污水處理現(xiàn)狀
2010年全國城鎮(zhèn)污水處理廠年處理污水量達318億噸，較"十五"期末增長114％。據(jù)統(tǒng)計，2010年，全國城鎮(zhèn)污水處理廠削減化學需氧量920萬噸。與2005年相比，全國城鎮(zhèn)污水處理廠新增化學需氧量削減量500萬噸，占"十一五"期間全國新增削減總量的70％以上，為總量減排目標的實現(xiàn)及水環(huán)境質量的改善做出了巨大貢獻。
對于農(nóng)村生活污水處理，目前還沒有全面開展工作。但是，*十分重視農(nóng)村環(huán)保。部長周生賢在2012年全國環(huán)境保護工作會議等多次重大會議上都對農(nóng)村環(huán)保工作的重點、難點做了重要闡述。2008年，*與日本環(huán)境省在東京簽署《關于合作實施小城鎮(zhèn)分散型污水處理示范項目的備忘錄》，在中國開始進行分散型污水處理設施試點示范項目研究。截至目前，共在河北、黑龍江、山東、江蘇、重慶、云南、新疆等地建設了十余處示范項目。其中5處示范項目已經(jīng)竣工并穩(wěn)定運行，其成熟的經(jīng)驗也已經(jīng)得以推廣。
1 農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀
1. 1 國外農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀
農(nóng)村污水處理方面,各國都有自己的處理工藝。日本在1977年,實行農(nóng)村污水處理計劃,成立農(nóng)村污水處理協(xié)會,負責研究適合農(nóng)村污水處理方案。其設計了JARUS 模式的15種污水處理裝置,處理工藝主要是生物膜法和浮游生物法,具有體積小、成本低、操作簡單的特點。到1996年底,建成2000座農(nóng)村小型污水廠,處理后的中水用于農(nóng)業(yè)灌溉,污泥用作農(nóng)田肥料。德國也很重視污水處理,到1992年,全德國的污水接管率就達到92.2%。在相對集中的農(nóng)村采用集中處理,對于分散的農(nóng)村采用分散小型污水處理設施,其主要以腐化池為主,外加生物濾池、生物接觸池、穩(wěn)定塘等。韓國農(nóng)村居民多分散居住,采用小型、簡易的污水處理系統(tǒng),工藝為濕地污水處理系統(tǒng),其缺點是占地大,受充分供氧、氣溫和植物生長季節(jié)的影響等。
1. 2 國內(nèi)農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀
我國農(nóng)村污水處理設施建設比較晚,“十一五”規(guī)劃推動農(nóng)村污水處理建設,要求農(nóng)村無公害排放,但是我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展落后,農(nóng)村污水處理設施建設才剛起步。
北方部分農(nóng)村及沿海地區(qū)大部分農(nóng)村配有污水處理系統(tǒng),多以單村處理為主。如北京各村現(xiàn)在實行污水處理建設,多采單村處理模式,只有部分相對集中的村落采用集中處理;還有少數(shù)靠近城鎮(zhèn)的村落,污水管接入城市集中處理管網(wǎng)。分散布置模式采用的處理工藝主要有人工濕地、生物膜法(MBR) 、智能化小型污水處理工藝等。但存在部分系統(tǒng)冬季低溫無法運行;日變化系數(shù)大,系統(tǒng)少數(shù)時間高負荷運行;污水量太小時,停止運行。沿海地區(qū)等集中村落設有污水處理系統(tǒng),但處理工藝落后,多采用城市污水處理工藝;靠近城市村落,接入城市管網(wǎng);分散的、經(jīng)濟相對差的村落無污水處理設施。
2 污水處理工藝
2. 1 穩(wěn)定塘處理工藝
穩(wěn)定塘是由若干自然或人工開挖的池塘組成,通過塘內(nèi)的藻、菌、浮游水生物的綜合作用達到凈化污水,其出水水質較好。研究浮萍穩(wěn)定塘系統(tǒng)處理村鎮(zhèn)或社區(qū)污水中,發(fā)現(xiàn)TSS 去除率可達80% ,COD去除率大于75% ,但氣溫下降,COD去除率降到60%。
在傳統(tǒng)基礎上改進的藻類穩(wěn)定塘比傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘有更多的生物,并增加攪拌裝置,促進污水混合;調節(jié)塘內(nèi)的氧氣和二氧化碳的濃度,及水溫和水質,從而提高有機物、氮和磷的去除率。藻類穩(wěn)定塘受光照、溫度、水深和塘內(nèi)流速的影響大。
2. 2 人工濕地處理工藝
人工濕地處理系統(tǒng)是在人工鋪的基質上種植蘆葦、香蒲、鳳眼蓮等水生植物,利用濕地構成的土壤、植物,水生動物和微生物共同過濾、吸收污染物的工藝。按植物類型有挺水植物和浮游植物,按照水流形式分為表面流濕地、替流人工濕地和垂直流人工濕地。
濕地的基質、植物和水中微生物是凈化污水的主體,植物起消耗營養(yǎng)物質和輸氧的功能。植物的人工濕地的硝化能力明顯高于無植物的人工濕地。
2. 3 土地處理工藝
在人工控制下,污水經(jīng)過土壤- 植物系統(tǒng)的物理、化學、生物等的處理,達到凈化的效果,是無動力處理工藝。我國現(xiàn)有的工藝有快速滲濾處理系統(tǒng)、地下滲濾處理系統(tǒng)等?？焖贊B濾處理系統(tǒng)是使?jié)B透性好的土壤處于周期性的淹沒和干旱的交替狀態(tài),使污水經(jīng)歷厭氧和好氧處理的一種處理工藝。具有較好的氮、磷去除率。
2. 4 生物膜處理工藝
生物膜法是指以天然材料 、合成材料(如纖維) 為載體,其表面的生物膜為微生物提供附著面,微生物通過分泌的酵素和催化劑降解污水中的物質,同時代謝生成物排出生物膜。生物膜法主要工藝有生物廊道、生物濾池、生物接觸氧化池等。生物膜法具有較高的處理效率,對于受有機物及氨氮輕度污染水體有明顯的凈化效果?，F(xiàn)有簡易、方便操作、集一體的生物膜工藝如膜生物反應器(MBR) 和智能化小型生活污水反應器。
目前農(nóng)村生活污水任意排放,造成流域等水體污染,同時農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展趕不上城鎮(zhèn),地區(qū)特點突出等,因此新農(nóng)村污水處理系統(tǒng)建設迫切需要經(jīng)濟、、自動化高的一體化處理系統(tǒng),以適應我國農(nóng)村污水的多樣性等。在選擇工藝時,要結合當?shù)貙嶋H情況,如水質、水溫、經(jīng)濟發(fā)展水平等因素,綜合考慮確定具體工藝。針對我國農(nóng)村污水處理的現(xiàn)狀，污水寶特推出四種型號的一體化生活污水處理設備解決農(nóng)村生活污水處理難、占地面積大、運行維護困難的難題。并且經(jīng)大量實踐證明，經(jīng)處理后的污水*符合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準要求。
國內(nèi)污水處理設備的生產(chǎn)始于20世紀70年代中后期，當時產(chǎn)品的標準化、成套化、系列化水平很低，定型產(chǎn)品較少。進人20世紀90年代以來，國家有關部門先后對主要污水處理設備制造企業(yè)進行了技術改造，提高了制造能力和制造水平，城市污水處理設備和與之配套的通用設備的生產(chǎn)水平都有了很大提高。
目前，日處理5、10、25、50噸的城市污水處理廠的全部或主要設備都可實現(xiàn)國產(chǎn)化。其中，國產(chǎn)的微孔曝氣器、高強度曝氣機、帶式壓濾機、各類格柵除污機、刮泥機、刮砂機、曝氣轉刷、曝氣鼓風機、大型污水泵、潛水電泵等已基本上能夠適應國內(nèi)市場需求，還有部分產(chǎn)品出口。
在產(chǎn)品設計方面，從日處理5萬噸到50萬噸規(guī)模的污水污泥提升系統(tǒng)、機械過濾沉淀系統(tǒng)、曝氣處理系統(tǒng)、污泥脫水處理系統(tǒng)等國產(chǎn)設備，已相當于20世紀80年代水平，并能夠提供成套設備。但在沼氣發(fā)電系統(tǒng)、在線監(jiān)控系統(tǒng)等方面，國產(chǎn)設備與國外發(fā)達國家相比，尚存在較大差距。在一些20世紀90年代形技術裝備領域，還存在空白有待*。
在產(chǎn)品水平方面，能耗較大的鼓風機、水泵等產(chǎn)品，單機設備效率已接近20世紀80年代水平。成套產(chǎn)品的總體水平相當于20世紀七八十年代的水平。
發(fā)達國家污水處理設備目前已達到高度現(xiàn)代化水平，具有以下特點：一是城市污水和工業(yè)廢水處理設備已實現(xiàn)標準化、定型化、系列化和成套化，已構成門類齊全、商品化程度高的水處理設備工業(yè)。二是水處理單元設備，如沉淀、過濾、萃取、吸附、微濾、電滲析等已形成專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，品種、規(guī)格、質量相對穩(wěn)定，性能參數(shù)可靠，用戶選擇十分方便。
三是城市污水成套設備向大型化發(fā)展，工業(yè)廢水處理設備隨著工藝的成熟而趨于專門化、成套化。
四是與水處理相配套的風機、水泵、閥門等通用設備已逐步實現(xiàn)專門化設計，并組織生產(chǎn)，以滿足特殊需要。五是水資源緊張、水體富營養(yǎng)化、飲水安全導致廢水深度處理設備和消毒設備有相當程度的發(fā)展。六是厭氧處理技術重新引起重視，促進了厭氧處理設備在高濃度有機廢水處理上的應用。
4、國內(nèi)污水處理技術滯后：
目前，國產(chǎn)污水處理成套設備與發(fā)達國家相比，存在很大差距。主要問題有以下幾點：一是產(chǎn)需矛盾突出，我國污水處理設備的綜合生產(chǎn)能力遠遠不能滿足國內(nèi)需求。二是品種結構落后、品種少、開發(fā)能力弱。在眾多產(chǎn)品中，一般機械產(chǎn)品和初級產(chǎn)品所占比重大，具有現(xiàn)代化水平的機、電、儀一體化裝備較少或處于起步階段。除大型環(huán)保骨干企業(yè)外，大多數(shù)企業(yè)缺乏新產(chǎn)品的自我開發(fā)能力。三是產(chǎn)品質量差、技術水平低。35％～40％的產(chǎn)品相當于20世紀六七十年代的水平?，F(xiàn)行的國產(chǎn)污水處理設備中，約有l(wèi)／5屬于限制生產(chǎn)或限期淘汰產(chǎn)品，約有2／5屬于需要改進的產(chǎn)品。四是產(chǎn)品創(chuàng)匯不穩(wěn)定。盡管國產(chǎn)污水處理設備有出口，但總的來說，出口設備技術含量不高，出口的類別、品種和地區(qū)較窄，在市場上競爭力不強。五是相關企業(yè)綜合效益普遍偏低。除少數(shù)企業(yè)外，多數(shù)污水處理設備制造企業(yè)的經(jīng)濟效益較差。六是設備成套和工程承包能力弱。能夠承擔污水處理工程承包和設備成套的企業(yè)很少，大多數(shù)企業(yè)把主要精力放在自己比較適應的開發(fā)、制造成品領域，從事單機生產(chǎn)和銷售，從而使國產(chǎn)污水處理成套能力和工程總承包能力較弱。七是操作培訓、售后服務等工作亟待加強。
發(fā)達地區(qū)的水與污水處理行業(yè)正把SCADA用作支持新業(yè)務流程的核心技術，以應對行業(yè)里的動態(tài)變化和大規(guī)模更新現(xiàn)有基礎設施的需求。使用新興SCADA技術可在提高老化基礎設施的可持續(xù)性、對老化基礎設施進行更新?lián)Q代時將所需的資本開支降到zui低。發(fā)展中地區(qū)則在更新或安裝新的水與污水處理及配水系統(tǒng)。SCADA用來把這些處于不同地理位置的設備連接到一起。隨著水與污水處理行業(yè)在不確定的經(jīng)濟環(huán)境下轉而改善業(yè)務流程以滿足上漲的需求，并應對私有化和行業(yè)的公私合營帶來的經(jīng)濟挑戰(zhàn)，SCADA將會成為技術應用的核心。供應商必須要開發(fā)出一種能與公司的業(yè)務系統(tǒng)*集成的SCADA系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括地理信息系統(tǒng)(GIS)和資產(chǎn)管理項目等技術。供應商想要塑造的競爭能力，就必須充分展示其SCADA系統(tǒng)所能實現(xiàn)的實時數(shù)據(jù)，以此來滿足污水處理廠運營的相關所有利益方當今和未來的需求。
根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2016-2021年中國污水處理設備行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預測分析報告》數(shù)據(jù)顯示，截至2014年6月底，中國城鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)量變?yōu)?666座，污水處理能力變?yōu)?.54億立方米/日。從2009年增加至2013年底，平均每年增加污水處理廠418座，但是近年增速明顯放緩，2013年只增加了171座，2012年至增加了207座，2011年增加了303座。2009年污水處理能力增幅較大，從2010年開始才是正常增長，從2010年至2013年，平均每年增加污水處理能力966.67萬立方米/日。城鎮(zhèn)污水處理市場已近乎飽和，市場機會只是污水廠運營這一項，如何增加污水廠收益，增加運營效應才成為城市污水處理廠重點考慮的問題。
圖表1：2009-2014年城鎮(zhèn)污水處理市場容量增長情況（單位：座，億立方米/日）
資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理
而對于廣大的農(nóng)村市場來說，幾乎很少見到污水處理廠，污水處理率更是不到10%，和城鎮(zhèn)86%的污水處理率明顯相差較大，而更加前瞻研究院污水處理報告，2013年，全國廢水中化學需氧量排放量2352.7萬噸，比上年減少2.9%。2013年，農(nóng)業(yè)源化學需氧量排放量1125.8萬噸，比上年減少2.4%。其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放1071.7萬噸，比上年減少2.5%，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)排放54.0萬噸，比上年減少1.5%。農(nóng)業(yè)源化學需氧量排放占排放總量的47.85%，比上年增加0.25個百分點。近年農(nóng)業(yè)源化學需氧物占比不斷提高。因此，農(nóng)村污水處理市場機遇較廣。
圖表2：2011-2013年中國廢水中化學需氧量排放量（單位：萬噸）
資料來源：環(huán)保部 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理
5、日本的污水處理工藝
引進日本凈化槽技術在中國浙江農(nóng)村污水處理中應用,探索凈化槽技術在中國農(nóng)村地區(qū)的推廣應用前景。膜式凈化槽污水處理系統(tǒng)應用*的浸沒式平板膜組件,采用MBR工藝,實現(xiàn)對污水中有機物、氮和磷營養(yǎng)鹽類的有效去除。
正常工況條件下,監(jiān)測結果表明,處理系統(tǒng)對COD、BOD5、氨氮、總磷和懸浮物的平均去除率分別為83.64%、84.46%、97.94%、94.13%和93.95%。膜式凈化槽系統(tǒng)處理出水水質好且穩(wěn)定,可直接回用,適宜對水質要求較高和經(jīng)濟條件較好的地區(qū)選用。今后在中國農(nóng)村推廣應用凈化槽,需加強維護管理制度建設。
農(nóng)村環(huán)境保護工作不僅與農(nóng)民利益息息相關，還會嚴重影響廣大居民的菜籃子、米袋子和水缸子。2010年*次全國污染源普查結果顯示，農(nóng)業(yè)源污染物化學需氧量（COD）的排放量占排放總量的43.7%，農(nóng)業(yè)源總氮（TN）、總磷（TP）分別占排放總量的57.2%和67.4%。隨著城市污水和工業(yè)廢水處理率的提高，農(nóng)村排放的污水已成為我國水體污染的重要污染源。對浙江省河網(wǎng)地區(qū),個典型村落的調查表明，農(nóng)村排污對河浜的污染嚴重，河浜水質均為劣V類。
國內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理技術依照原理分為厭氧生物技術、好氧生物技術和生態(tài)處理技術等，具體技術工藝包括化糞池、沼氣池、接觸氧化池、生態(tài)濾池、穩(wěn)定塘、人工濕地和土地滲濾等。我國現(xiàn)行農(nóng)村生活污水處理技術主要針對有機污染物去除，對氮、磷營養(yǎng)鹽類的去除率不高或去除效果不穩(wěn)定，而氮磷營養(yǎng)鹽是造成水體富營養(yǎng)化的主要污染物。推廣應用對有機物、氮和磷去除率高的污水處理技術工藝或設備是現(xiàn)今農(nóng)村污水處理發(fā)展的一個重要方向。發(fā)達國家在農(nóng)村污水防治方面起步早，積累了一些經(jīng)驗，技術工藝對有機污染物、氮和磷營養(yǎng)鹽類的去除能力強，值得我國借鑒。
日本凈化槽（Johkasou）技術是在農(nóng)村分散污水處理方面應用的一體化處理設施技術，發(fā)源于20世紀60年代，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一套比較完善的技術管理體系，在保護日本鄉(xiāng)村水環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用。膜式凈化槽是深度處理類型凈化槽，采用生物處理和膜分離相結合的MBR工藝，能有效去除污水中的有機物、氮、磷和懸浮物等。具體參見更多相關技術文檔。
借鑒日本凈化槽技術在鄉(xiāng)村污水處理方面的經(jīng)驗，探索凈化槽技術在中國農(nóng)村污水處理中的應用前景，對于推進農(nóng)村污水處理，改善農(nóng)村水環(huán)境具有重要意義。本項目引進日本凈化槽技術在安吉縣山川鄉(xiāng)續(xù)目村生活污水處理中應用，解決續(xù)目村生活污水直排入河的問題。安吉縣山川鄉(xiāng)續(xù)目村位于太湖流域東苕溪上游，生活污水的處理可以帶動周邊地區(qū)鄉(xiāng)村污水治理和環(huán)境改善，為太湖流域清水入湖目標的實現(xiàn)提供技術支撐。
6、污水處理設備工藝值得我們借鑒
中國農(nóng)村污水處理基本方法有三條，分別是：“以獎促治”、“連片整治”、“拉網(wǎng)式全覆蓋”，*政府分別投入了135億元、179億元和50億元資金在這三種方法上面，而由于農(nóng)村污水處理經(jīng)驗的缺乏和運營人才的缺乏，導致目前農(nóng)村污水處理仍然不足10%，未來5至10年，預計農(nóng)村污水處理市場每年新增投資規(guī)模在55億元左右，同時污水處理運營市場規(guī)模達到400億元，因此，農(nóng)村污水處理市場將成為中國污水處理行業(yè)下一個黃金時代。