河北省乡镇污水处理技术探讨

摘要：通过分析河北省乡镇概况和污水排放现状，提出了生物接触氧化、SBR、氧化沟、人工湿地、稳定塘等乡镇污水处理适用技术，并对各种工艺的优缺点、适用范围和技术经济指标进行了分析研究，对乡镇污水处理厂工艺选择的原则和途径进行了探讨。

关键词：生物接触氧化；SBR；人工湿地；稳定塘；乡镇污水处理

Abstract: Through the analysis of Hebei Province town profiles and sewage discharge status, put forward SBR, biological contact oxidation, oxidation ditch, artificial wetland, stabilization pond sewage treatment technology applicable to other towns, and the advantages and disadvantages of each technique, application scope and technical and economic indexes are analyzed and studied, the township sewage treatment plant process selection principle and way undertook discussing.

Key words: biological contact oxidation; SBR; artificial wetland; stabilization pond; the township sewage treatment

中图分类号：U664.9+2

0 前言

河北省共有有乡镇1719个（不含城关镇及纳入城市统计的乡镇），其中建制镇754个，乡965个。全省建制镇规模普遍较小，除霸州市胜芳镇、三河市燕郊镇镇区现状人口在5万人以上外，80%以上乡镇镇区（或乡政府驻地）人口在2万人以下。因此，河北省乡镇污水处理厂规模普遍较小，日处理污水量一般小于2000吨。

河北省乡镇排水基础设施薄弱，由于其社会组织结构、经济发展状况和生活水平与生活习惯等与城镇有较大的不同和差距，乡镇污水处理在水质水量、建设规模、处理工艺选择、工程建设和投资、运行管理等方面与城镇污水处理相比有较大的区别，不能盲目按照城镇污水处理工程建设的模式。

如何选择适宜乡镇污水处理的小型污水处理技术，关键问题在于适于目前河北省乡镇的实际情况，除能达到国家排放标准的要求外，更重要的是简单易行、运行管理方便、投资及运行费用低 [1]。

1 河北省乡镇污水处理现状

1.1 建制镇排水现状[2]

随着经济发展和人民生活水平的提高，乡镇污水排放量迅速增加。2010年，河北省有集中供水的599座乡镇污水排放总量为19750.2万吨，折算成平均日综合污水排放量为54.1万吨/日。

1.2 污水处理现状

目前，一些规模较大、工业基础较好的乡镇已建成了污水处理设施，截止2010年，全省省乡镇已建成污水处理厂16座，综合处理能力20.6万吨/日，年集中处理量2453.8万吨，污水处理率仅为12.4%。现状污水处理厂大部分依托工业园区的兴建，规模在1万吨以上，多采用氧化沟、SBR等工艺。

河北省大多数乡镇规模普遍较小，无工业园区，污水排放以生活污水为主，而现状乡镇污水处理厂依托工业园区兴建，不具有借鉴意义，适用的乡镇污水处理实例较少。

2 乡镇污水处理的适用技术

2.1 污水处理技术的分类

污水处理系统包括物理处理单元（一级处理）、生物处理单元（二级处理）和深度处理单元（三级处理）三部分。其中，一级处理主要包括格栅渠、沉砂池和沉淀池等；二级处理工艺主要有普通活性污泥法、氧化沟法、SBR及其变形工艺、接触氧化法、曝气生物滤池、人工湿地等；三级处理工艺主要有混凝沉淀、过滤、臭氧氧化、活性炭吸附和自然处理法（人工湿地、土地处理和稳定塘等）。

2.2 乡镇污水处理适用技术

（1）生物接触氧化

生物接触氧化是生物膜法的一种，应用较为广泛。该技术是在池体中填充填料，污水浸没全部填料，氧气、污水和填料三相接触过程中，通过填料上附着生长的生物膜去除污水中的悬浮物、有机物、氨氮、总氮等污染物的一种好氧生物技术[3]。在规模较小时，可采用成套一体化设备，可节约占地和方便实施。

生物接触氧化池优点：结构简单，占地面积小；污泥产量少，无污泥回流，无污泥膨胀；生物膜内微生物量稳定，生物相丰富，对水质、水量波动的适应性强；操作简便、较活性污泥法的动力消耗少；对污染物去除效果好。

生物接触氧化池不足：加入生物填料导致建设费用增高；可调控性差；对磷的处理效果较差，对总磷指标要求较高的地区应配套建设出水的深度除磷设施。

单位经济指标：吨水占地0.5～1m2，吨水投资1800～2800元，吨水运行成本0.5～1.2元。

适用范围：生物接触氧化装置宜建在室内或地下，并采取一定的保温措施保证冬季运行效果。该工艺适用于经济较为发达，有一定的财力，土地资源短缺的地区。

（2）序批式生物反应器（SBR）

序批式生物反应器（SBR）集进水、曝气、沉淀、出水于一池中完成，间歇运行，工艺简单。由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。SBR工艺发展速度极快，并衍生出许多SBR工艺的变形，如ICEAS工艺、CAST工艺、DAT－DAT工艺、UNITANK工艺等[4]。

SBR的优点：具有工艺流程简单，运转灵活，基建费用低等优点，能承受较大的水质水量的波动，具有较强的耐冲击负荷的能力，通过调整运行方式，可实现即能去除有机物，又能除磷脱氮。

SBR的不足：SBR的工作周期通常包括进水、反应（曝气）、沉淀、排水和空载五个阶段，需要自动控制，因此对自控系统的要求较高；间歇排水，池容的利用率不理想；在实际运行中，废水排放规律与SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，特别是水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性。

单位经济指标：对于乡镇污水处理厂，吨水占地1.2～1.8m2，吨水投资2000～2700元，吨水运行成本1.0～1.6元。

适用范围：适用于污水量不大、间歇排放、出水水质要求较高，且经济较为发达地区，土地资源不足的乡镇应用。

（3）氧化沟

氧化沟是普通活性污泥法的一种变型，因污水和活性污泥在沟中不断循环流动，也称其为“循环曝气池”。氧化沟通常按延时曝气条件运行，以延长污水和生物固体的停留时间和降低有机污染负荷。氧化沟通常使用卧式或立式的曝气和推动装置。通过调整氧化沟不同区域的供氧量，氧化沟具有较高的脱氮功能。此外，在氧化沟前增加厌氧池，也可提高除磷效率[5]。氧化沟的类型很多，针对乡镇的经济和技术特征，宜采用帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟和一体化氧化沟。

氧化沟的优点：氧化沟一般不设初沉池，结构与设备简单；低负荷运行，冲击负荷，剩余污泥量少；处理效果好；运行管理简便；应用范围广。

氧化沟的不足：长污泥龄运行情况下有时出水中悬浮物较高，影响出水水质；相对其他好氧生物处理工艺，传统氧化沟的占地面积大、耗电量高；采用表面曝气时，冬季易结冰。

单位经济指标：对于乡镇污水处理厂，吨水占地为1.5～2.5m2，吨水投资为2500～3000元，吨水运行成本为1.2～1.8元。

适用范围：适用于污染物浓度相对较高、处理规模较大，且经济较为发达、土地资源紧张的乡镇应用。

（4）人工湿地

人工湿地是一种通过人工设计、改造而成的半生态型污水处理系统，主要由土壤基质、水生植物和微生物三部分组成。人工湿地按其内部的水位状态可以分为表流湿地和潜流湿地，而潜流湿地又可以按水流方向分为水平潜流湿地和垂直潜流湿地[6]。

表流湿地处理系统的优点是投资及运行费用低，建造、运行和维护简单，但占地面积大，冬季表流湿地表面易结冰，夏季易繁殖蚊虫，并有臭味。潜流湿地的优点在于占地面积小，且卫生条件好，但建设费用较高。河北省冬季气候寒冷，乡镇污水处理厂适宜采用潜流湿地。

人工湿地的优点：投资费用省，运行费用低，维护管理简便，水生植物可以美化环境，调节气候，增加生物多样性。

人工湿地的不足：污染负荷低，占地面积大，设计不当容易堵塞，处理效果受季节影响，随着运行时间延长除磷能力逐渐下降。

单位经济指标：采用潜流湿地，其吨水占地4～6m2，吨水投资1800～2500元，吨水运行成本仅为0.2～0.3元，

为防止提高出水水质，防止人工湿地堵塞，人工湿地前段应增加预处理，采用生化预处理单元时，可选用生物接触氧化、曝气生物滤池、SBR等工艺，增加生化预处理单元后，吨水投资增加1000～2000元，吨水运行成本增加0.6～0.8元。

（5）土地处理

污水土地处理是在人工控制条件下将污水投配在土地上，通过土壤-植物系统，经物理、化学和生物等一系列的净化过程，使污水得到净化的污水处理方法。土地处理根据污水的投配方式及处理过程的不同，可以分为慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流和地下渗滤系统四种类型。

土地处理系统的优点：土地处理对污水的缓冲性能较强，工程简单，基建投资省，污水处理能耗低，维护方便，处理成本低，还可以与农业利用相结合，利用水肥资源，浇灌绿地、农田，使土壤肥力增加，提高农作物产量。

土地处理系统的不足：停留时间长，占地面积大；处理效果不稳定，受季节、气温、光照等自然因素影响大；防渗处理不当，可能污染地下水；此法不能用于过高浓度污水的处理，否则会引起臭味和虫滋生。

单位经济指标：慢速渗滤和快速渗滤系统的主要成本是布水管网或渠道的修建费用。快速渗滤处理系统出水进行回用时，要安装地下排水管或管井，开挖土方量、人工费、材料费都会有所增加，但回收的水质较好，可用于绿地浇灌或农业灌溉，形成经济效益，在一定程度上弥补了高造价的缺陷。一般而言，土壤渗滤系统造价在100～400元/m2。

适用范围：适用于资金短缺、土地面积相对丰富的乡镇，在净化污水的同时可实现对其的资源化利用而获取经济效益。

（6）稳定塘

稳定塘又名氧化塘或生物塘，是一种利用水体自然净化能力处理污水的生物处理设施，主要借助了水体的自净过程来进行污水的净化。稳定塘有多种类型，可按照塘的使用功能、塘内生物种类和供氧途径等进行分类，一般可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘和生态塘。

稳定塘的优点：结构简单，出水水质好，投资成本低，无能耗或低能耗，运行费用省，维护管理简便。

稳定塘的不足：负荷低，污水进入前需进行预处理，占地面积大，处理效果随季节波动大，塘中水体污染物浓度过高时会产生臭气和滋生蚊虫。

单位经济指标：稳定塘修建的主要成本是塘体的挖掘和防渗处理。在好氧塘和生态塘中种植一些观赏性水生植物会增加一些费用。为了减少成本，可以在地势低洼的地方进行修建，也可对乡镇原有的蓄水塘进行改建而成，挖掘时也宜采用机械作业以减少成本。如果土壤的入渗率较低，也可以采用就地夯实的办法作防渗。稳定塘投资造价约100～150元/m2。

适用范围：适用于在干旱、半干旱地区，资金短缺、土地资源相对丰富的乡镇。可考虑采用荒地、废地、劣质地，以及坑塘和洼地等建设稳定塘处理中低污染物浓度的生活污水。

（7）成套一体化设备

污水处理成套一体化设备一般采用地埋式、半地下式或地上式设置，采用设备厂家提供的成套设备，采用的污水处理工艺分类有生物接触氧化、曝气生物滤池、MBR等。

成套一体化设备的优点：占地面积小、工艺流程简单，运行管理方便，处理效果好。

成套一体化设备的缺点：投资和运行费用较高，采用地埋式布置时，维修较困难。

单位经济指标：占地不大于0.6m2，吨水投资3000～3500元，吨水运行成本1.2～1.5元。

3 乡镇污水处理工艺选择

3.1 工艺流程的选择原则

污水处理工艺流程包括一级处理、二级处理和三级处理三部分，河北省乡镇污水处理工艺流程的选择应根据出水水质要求的不同要求确定：

污水处理厂出水用于农业灌溉时，可执行GB 18918-2002二级标准，采用一级处理和二级处理即可满足排放标准的要求。

乡镇污水处理厂出水直接排入海河流域内的水体时，执行GB 18918-2002一级A标准，应采用三级处理，需对污水处理厂二级出水进行深度处理。

3.2 污水处理工艺选择

（1）一级处理工艺

在一级处理工艺单元中，宜将格栅、调节池、沉砂池及提升泵房进行一体化设计。日处理能力在1000吨以下时，一级处理工艺单元可简化为一组，并设超越设施。

（2）二级处理工艺

日处理能力在1000～2000吨范围内的污水处理设施，可选用SBR 系列工艺、人工湿地、土地处理及成套污水处理设备等。

日处理能力在1000吨以下时，宜采用技术成熟的国产成套设备[7]。

（3）深度处理工艺

乡镇污水二级处理出水不能满足水环境要求时，可采用混凝沉淀和过滤工艺进一步处理，在条件许可的情况下，可采用湿地系统和稳定塘等自然净化技术。

4 结论及建议

4.1河北省乡镇污水处理厂规模普遍较小，且乡镇排水基础设施薄弱，选择简单易行、运行管理方便、投资及运行费用低的乡镇污水处理技术成为关键。

4.2乡镇污水处理的适合技术包括生物接触氧化、SBR、氧化沟、人工湿地、土地处理、稳定塘等，应根据当地气候特点、经济发展水平，充分考虑当地实际，选择适宜的污水处理工艺。

4.3乡镇污水处理工艺流程应根据出水水质的不同要求确定，污水处理厂出水用于农业灌溉时，采用两级处理即可满足排放标准的要求；当乡镇污水处理厂出水直接排入海河流域内的水体时，应对污水处理厂二级出水进行深度处理。

4.4在污水一级处理工艺单元中，宜将格栅、调节池、沉砂池及提升泵房进行一体化设计；日处理能力二级处理工艺1000～2000吨范围内，可选用SBR 系列工艺、人工湿地、土地处理及成套污水处理设备等，日处理能力在1000吨以下时，宜采用技术成熟的国产成套设备。

参考文献

[1] 朱思诚，村镇建设中污水处理设施的选择，环境污染与防治，网络版，第10期，2006年10月；

[2] 河北省乡镇建设统计资料（2010年），河北省住房和城乡建设厅；

[3] 刘帮华、何顺安、何彦君等，生物接触氧化法在生活污水处理中的应用，石油和化工，Vo1.28No.6，2009年9月；

[4] 张自杰主编.排水工程（下册）.北京：中国建筑工业出版社，2000；

[5] 杨红、杨云龙，浅析氧化沟工艺发展，山西建筑，第32卷，第3期，2006 年2月；

[6] 张统、王守中，村镇污水处理适用技术，北京，化学工业出版社，2010；

[7] 中国西部小城镇环境基础设施技术政策，（MOC-NGGP-2003-3）

作者简介：陈建刚（1980―），硕士，河北省城乡规划设计研究院给排水工程师