中国科学院新技术破解我国小规模生活污水处理难题-第2页-北极星水处理网

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1.技术工艺突破

对我国而言，水力负荷低是限制地下渗滤技术推广应用的首要因素，其主要成因是死亡微生物的超量累积导致地下渗滤系统堵塞，进一步研究发现，系统堵塞首先出现在滤层顶部附近，由此导致氧气供应不足，进而会大大加速系统堵塞，形成恶性循环，限制了水力负荷的提升。与此同时，地下渗滤技术的反硝化脱氮和长期除磷效果也有待提升。为解决这些问题，研究团队进行了以下技术创新工作：

(1)通过系统结构创新，实现渗滤系统的自检反馈，合理控制系统中的污水运移和污染物负荷的分配，完全避免水流受阻和系统堵塞。

(2)通过优化不同功能-结构层的滤料配方，强化滤料对污染物的去除效果，合理控制污水在渗滤系统中的停留时间，平衡污水负荷能力与处理效果的关系。

(3)通过运行模式创新(间歇性进水、落干期间适量通风)，避免淹水曝气，实现微动力通风供氧;为供氧装置增设加热功能，使其可以根据室外温度自行调节进入系统的空气温度，保障系统在低温条件下能正常运行;此外，通过技术手段使渗滤系统出现兼性厌氧(淹水)和好氧(落干)交替的环境，好氧硝化形成的硝酸盐在随后的兼性厌氧环境下利用污水和老化生物膜中的有机碳进行反硝化作用，大大增强脱氮效果。

(4)通过微生物工程技术，提升老化微生物(污泥)的分解速度，进一步提高系统的污染物负荷能力。此外通过集成创新，实现不同处理单元(尤其是高负荷地下渗滤单元与深度处理单元)之间的协同耦合，保证系统能够长期稳定运行。

2.主要优势

通过以上技术创新，使高负荷地下渗滤污水处理复合技术具备了以下优势：(1)占地面积较小。日处理1吨污水占地1.5—2.0m2，地表可规划为花园、旱地、休闲场地等。(2)建设投资较低、运行成本小，维护简便。建设成本与传统工艺相近，大大低于常规生态和土地处理工艺，运行电耗<0.1度电/吨污水。设备简单，且为间歇性短时工作，故障率很低，几乎无需日常维护。(3)系统出水水质好。该系统具有脱氮除磷功能，出水水质可达城镇污水处理厂一级A类排放标准(GB18918-2002)，且运行稳定。(4)系统运行几乎不受气候条件影响。系统设置于地下，可以人为调节生物膜温度，确保系统出水全年均可达标排放。(5)使用灵活，无二次污染。该工艺日处理污水数吨至数千吨，且不排放污泥，无异味、无噪声，不滋生蚊虫，节省污泥处置费用，避免了二次污染。

基于上述创新，研究团队已获6项中国发明专利授权，发表学术论文23篇，其中SCI论文16篇。该技术于2010年入选住建部和科技部“村镇宜居型住宅技术推广目录”，多年连续入选环保部“国家鼓励发展的环境保护技术目录”。

3.技术应用及产生的效益

高负荷地下渗滤污水处理复合技术克服了污水生化处理及其衍生技术运行成本高、管理维护复杂的缺点，克服了传统生态处理技术占地面积大、脱氮除磷效果差、气候适应性差的缺点，正成为我国村镇地区不可或缺的生活污水处理技术。2008年以来，采用该技术在全国15个省市(自治区)建成污水处理设施近400座，单座处理规模15—3000吨/天，总处理规模约8万吨/天。通过这些设施的建设，实现社会经济产值约3亿元，与生化处理技术比较，节约运行费用近5000万元/年，节约运行电耗约1500万度/年，相当于节约6000多吨标准煤，从而可减少相应电煤燃烧产生的CO2、SO2、NO2、粉尘等温室气体和污染物的排放。此外，每年还可消除约2万吨污泥排放所带来的环境危害。随着该技术应用的快速发展，所产生的经济和环境效益也将进一步大幅度增加。

三、小规模生活污水处理技术应用过程中面临的问题和挑战

当前，随着国家和地方政府对农村生活污水治理的日益重视和投入不断增加，农村水环境质量状况迎来了重大的改善契机，也为小规模生活污水处理技术提供了广阔的市场。然而，小规模生活污水处理技术在应用过程中也面临着一些问题和挑战：

1.污染物排放标准日益严格，污水处理技术亟待提升

为控制和改善由氮磷过量排放引起的水体富营养化，我国的城镇污水处理厂污染物排放标准日益严格。例如，2012年实施的北京市地方标准(DB11/890-2012)大幅度降低了城镇污水处理厂氮、磷等污染物排放限值(TN<10mg/L,NH4+-N<1.0mg/L,TP<0.2mg/L)，这对所有污水处理技术均是重大挑战。

2.亟需制定国家级农村生活污水处理设施污染物排放标准

虽然我国一些省市出台了农村生活污水处理设施污染物地方排放标准，但排放限值差异较大，同时我国仍未建立国家级的农村生活污水处理设施排放标准，大部分农村污水处理设施均套用城镇污水处理厂污染物排放标准。我国农村的水质水量特点和排放特征与城市有很大差异，统一套用城镇污水处理厂污染物排放标准，不利于我国农村生活污水的防治和处理。

3.缺乏相关技术市场准入机制和设施运行监管机制

我国小规模生活污水处理设施的市场竞争非常激烈，各种技术良莠不齐;另外，也缺乏相应的市场准入机制，更缺乏对设施运行维护的监管，这也是导致大量已建设施正常运行率很低的原因。

四、讨论与建议

随着我国人民生活水平的提高和生活方式的改变，农村生活污水的排放量将会越来越大。农村生活污水治理是我国当前推进的新农村建设的重要内容，关系到广大农民的切身利益，牵涉到全国人民的基本利益，影响到国家的可持续发展。农村生活污水治理不仅是技术问题，也需要政府出台和完善各项配套扶持政策，从法律法规、标准制定、市场准入、运行管理等多方面着手，破解我国小规模生活污水治理的难题。为此，研究团队提出以下建议：

1.对技术进行优化升级，进一步提升其适用性

总氮和总磷是所有污水处理技术难以达标排放的关键参数。碳源缺乏限制了对总氮的进一步去除，如何充分利用污水和老化生物膜中的有机碳源是强化系统反硝化功能的研究重点。建议联合运用植物、微生物、填料系统的固磷功能等多种手段强化系统的除磷能力。

2.制定中国农村生活污水处理设施污染物排放标准

农村生活污水的最终去向与城市污水有显著差异，如果其排放标准仅简单参照城镇生活污水处理厂污染物排放标准往往存在一定问题。所以，应根据污水的最终去向制定适合我国农村实际情况的生活污水处理设施污染物排放标准，为今后技术研发明确方向。

3.建立小规模生活污水处理市场准入制度和运行监管机制

借鉴欧美等发达国家经验，对现有的和新研发的小规模生活污水处理技术的技术经济指标进行实地考核，择优选择适合我国国情的技术推广应用。根据污水处理规模建立不同的运行维护监管体系，对于规模较大的镇级污水处理厂可建立在线监测系统，而对于大部分小规模的农村生活污水处理设施，可建立不定期采样监测机制，从制度上保障村镇生活污水处理设施的正常运行。

原标题：高负荷地下渗滤污水处理复合技术破解我国小规模生活污水处理难题——中国科学院在分散型污水处理领域的成果

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