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村镇污水处理解决方案及应用

来源:北极星水处理网 作者:轶名 2020-04-11 10:59 点击

村镇污水处理是建设美丽乡村、改善人居环境的关键,目前我国村镇污水面临“建不起”“建不快”“用不起”“用不好”的难题。从建设期和运营期全面考虑,将收集系统和处理系统定制化的方案标准化、产品化,系统地解决村镇污水处理难题,是当前村镇污水处理较为理想的整体解决方案。

截止2016年底,我国共有58.5万个行政村、270万个自然村,近4万个集镇,覆盖人口9.57亿人,占我国人口的大多数。到2016年,城市污水处理率已达90%以上,县城污水也达到85%以上,而村镇污水的处理率仅为20%。在党的十九大报告中明确提出,我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾,生态文明建设与人民的美好生活息息相关。建设美丽乡村,保护绿水青山,改善人居环境直接关系到人民生活幸福感。而污水治理是农村人居环境改善的重点任务,也是流域及区域水环境改善的关键。

1 村镇污水的处理现状

我国以往关于污水治理的研究主要集中于城市污水及工业企业排放的污水,技术发展及处理程度远远超过农村污水。村镇生活污水具有排放源分散、人民环保意识薄弱、设施和经济条件不足、区域差异大等特点,对于村镇污水的处理缺乏深入、系统的研究,很多水源地、河流等均流经村镇地区,受村镇环境的影响,也受到了不同程度的污染,对于人民的供水安全和身体健康具有很大的影响。因此,研发和推广适应我国村镇特点和经济力量的村镇污水处理系统,具有十分重要的理论和应用意义。

2 村镇污水处理存在的主要问题

根据实地村镇调研情况,我们认为村镇污水处理目前存在的问题概括来讲主要为四点 “建不起”“建不好”“用不起”“用不好”。

2.1 建不起

农村房屋建设较为分散,管网建设成本较高。传统土建形式污水处理设施由于扩建难度大成本高,在设计之初需要考虑远期规划,留有较多裕量,而在实际运营中,污水收集往往达不到设计负荷,一定程度上造成了设施和资金的浪费,增加了建设投资。

2.2 建不快

村镇地区由于自然条件所限,许多施工需要人工进行作业,加大了建设施工难度。传统土建形式污水处理设施土建工作量大,施工周期长,建设速度快不起来也是农村污水处理的一大难题。

2.3 用不起

处理设施建好后,农村地区运营仍然面临问题,传统站点需要配备专门管理技术人员,对人员专业水平要求较高,村镇地区处理规模一般较小,缺乏专业的技术人员,人力成本较高。同时,一些地区在建设污水处理设施时,对实际需要考虑不足,对处理工艺选择不当,也会增加运行费用。此外,迫于资金压力,设施建设质量不高,增加了后期维护费用。

2.4 用不好

许多地区农村污水治理处于初步探索阶段,已经建设好的污水处理设施由于专业技术人员缺乏,运行状况不能保证,部分设施损坏之后得不到及时修缮,难以达到长效。

3 对于村镇污水处理解决方案

通过实地调研和对以上问题的思考,结合项目实践经验,认为农村水环境治理应将收集系统和处理系统作为一个整体,综合考虑建设期和运营期的问题特点,系统性地思考解决方案。

3.1 解决方案

3.1.1 建得起

居民排水主要通过管网来收集,在建设期优化管网的布局,因地制宜,分散和集中处理相结合,以设备来代替部分主要管网,减少污水主管网及中间泵站的建设费用,降低建设投资。不留过多设计裕量,后期扩建可通过增加设备数量来实现,提高了现有系统的利用率,减少一次性投资。

3.1.2 建得快

处理系统想要建的快,需要缩短设计和建设周期,将以往定制化的方案标准化,标准化的方案产品化,节约了设计阶段时间。模块化设计,可根据需求灵活配置不同数量的设备,标准集装箱外形便于运输和安装,大大简化了建设施工过程,节省建设周期。

3.1.3 用得起

借鉴跨界共享模式,处理系统实现远程监控,采用集约式管理和分片运维相结合的模式,专业技术人员可以远程监控多个站点运营情况,现场无需专人值守,大大节约运维人力成本。耗能设备只有小型风机和水泵,节约运行费用。产品标准化的生产流程对产品质量得以控制和保障,进一步降低了后期维护保养成本,解决分散式污水处理对于运行费用承受能力低的问题。

3.1.4 用得好

借鉴家用产品的设计理念,以产品化的视角来提供好的服务,为客户提供整体解决方案。处理系统实现远程监控,专业技术人员可以通过手机端远程查看设备运行情况,保障设备的正常运转。傻瓜式的操作降低了对现场人员的技术要求,维护修缮能够及时响应。

3.2 处理系统产品化解决方案

经过多年研发创新,将在工程中成功实践的先进水处理工程技术,集成于一个标准集装箱体内,开发出了一体化污水处理设备系列产品,为村镇污水提供因地制宜的系统解决方案。

4村镇污水处理应用实例

4.1 项目简介

假设项目所在地为某镇,全镇总人口2.98万人,幅员面积48.5平方公里。经调查统计,确定规划区设计污水量为1000 m3/d,近期为800 m3/d,远期新增200 m3/d,其中出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)标准中一级A类标准。参照国家有关规定设计的污水处理厂实际运行情况,综合确定污水处理厂进水水质如表2。

表2 设计进水水质

编号 项目 单位 数值
1 BOD5 Mg/L 150
2 SS Mg/L 200
3 CODcr Mg/L 300
4 TN Mg/L 40
5 NH3-N(以N计) Mg/L 35
6 TP Mg/L 4
7 pH / 6-9

4.2 传统土建与一体化形式方案对比

本项目设计了传统土建形式和一体化形式两种方案,二者污水处理工艺流程如图2所示,一体化设备将多个工艺段集成于设备当中,以集成的模块代替土建工程。

图2(1) 传统土建形式工艺流程图

图2(2) 一体化形式工艺流程图

由于后期增加水量规模较小,故采用传统土建形式时,后期不再重新建设水站,主体工艺设计规模为1000 m3/d。采用一体化污水处理设备为主体时,选用200 m3/d型号的设备,近期安装4台,满足近期800 m3/d的处理规模,并预留远期200 m3/d的设备基础,当远期人口增加到规划人数,水量达1000 m3/d,再增加一台200 m3/d型号设备即可满足处理要求。

传统土建形式与一体化形式两种方案的经济性对比如表3所示:

表3 传统土建形式与一体化设备形式方案经济性对比

编号 项目 传统土建形式 一体化形式
1 污水站总投资(万元) 732 440
2 建设周期(天) 75 30
3 安装周期(天) 45 15
4 运行耗能(KW.h/m3) 0.52 0.36
5 现场值守人工(人) 3 0
6 对现场人员技术要求 有一定的专业经验基础 会简单操作即可
7 扩容能力 靠设计裕量,超出后无法增加 可按需求增加设备

经过对比,项目最终采用了产品化的设计方案,整体方案具有良好的经济性。采用一体化设备形式可以节省约40%的一次性投资,大大降低了当地政府的财政压力,降低客户的总拥有成本。设备采用标准化产品,将多段工艺的土建工程浓缩于模块化产品中,只需简单的设备基础土建,大大缩短建设与安装时间。传统土建形式在近期运行时不能满负荷,设备型号等均为设计规模,造成了一定程度的能耗浪费;一体化设备可根据近期水量安装,几乎可以实现满负荷运行,平均运行能耗更低,每天节省电耗96 kw˙h。一体化设备集成了远程监控系统,无需专业人员现场值守,也可以享受远程专业技术服务。

4.3运行结果

污水处理站采用产品化方案,建成运行后,水质、水量逐步达到设计值,出水水质稳定达标,COD去除率达90%以上,氨氮去除率95%以上,稳定后出水连续2月的平均值如表4所示。

表4 稳定后出水水质

编号 项目 单位 平均数值 一级A标准
1 BOD5 Mg/L 9.1 10
2 SS Mg/L 10.1 20
3 CODcr Mg/L 38.5 50
4 TN Mg/L 1.5 15
5 NH3-N(以N计) Mg/L 1.1 5(8)
6 TP Mg/L 0.32 0.5

经环保部门抽样检测的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)标准中一级A类标准,可直接进行排放或回用。

5结语

综上所述,村镇污水处理是改善农村人居环境的重点任务,建得起、建得快、用得起、用得好的解决方案是我国村镇生活污水处理的发展方向。从建设期和运营期全面考虑,将收集系统和处理系统定制化的方案标准化、产品化,系统地解决村镇污水处理难题,已经成功应用并逐渐发展成熟,是当前村镇污水处理较为理想的整体解决方案。

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