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BCR的结构设计为一个曝气反应器,反应器底部进行微孔曝气,废水和微生物在反应器内呈悬浮态,出水为重力流。在帕维亚大学的试验中,BCR反应器采用PorexTM radial filter进行固液分离,孔径为5~20μm。由于介质表面的粗糙度,有可能形成2~3厘米水头损失。
根据帕维亚大学的实验结果,采用BCR反应器,COD去除率为93~97%,脱氮率为75~79%。需要注意的是,实验流量只有22L/m²d,远低于最大操作流量(10~50 L/m²d),因此,实验期间系统过滤能力基本稳定,无需反冲洗的前提下,可以稳定运行1年左右。而实际运行条件下,常用膜材质的孔径约为0.1μm,3个月后系统过滤能力降低77%,需要更换膜或者进行再生。帕维亚大学也指出,实际运行结果有可能会与实验结果相差较大,具体处理效果取决于膜的种类、污水组分与操作工况。
分散式污水处理的可持续性分析
所谓“最合适的技术”包括经济最优、环境友好、技术稳定、公众认可等特性。设计“可持续性技术”需要从以下维度综合考虑:
(1)健康与卫生:将可能影响公共卫生的病原体和有害物质的风险降至最低;
(2)能源与资源:考虑建设和运行所消耗的能源和资源,以及能回收利用的资源(例如将水、营养物返还农业),同时综合考虑再生资源(例如沼气);
图 肯尼亚的一座分散式污水处理系统的沼气池
(3)技术:最大程度地发挥技术功能,确保整个系统的构建、运行和监控。同时,要考虑技术应对电力供应、水资源短缺、洪涝等紧急事件时的稳健性和盲点,以及技术对于现有基础设施或社会经济发展的灵活性与适应性;
(4)经济:家庭以及社区的经济承受能力,包括建设、运行、维护和必要的投资成本;
(5)社会文化和制度:社会接受度、便利性、合法合规。
分散式污水处理系统满足以上全部维度要求,除此之外,还有占地紧凑、运行灵活等。所以,分散性污水处理技术属于可持续性技术,实际工程中具体工艺的选择需要综合考当地的气候、地域、污水水质、当地水资源与回用需求等特性。
集中式系统与分散式系统的对比与讨论
投资成本
集中式污水处理系统的投资成本显著高于分散式系统。集中式系统需要建设大规模的污水收集管网,其投资成本占据了总成本的80~90%。而管网的平均使用寿命为50~60年,到期更换、日常维护费用都将增加投资成本。
运行成本
集中式污水处理系统的设计需要考虑峰值流量,会导致增加系统容量,降低处理效率;重力管网输送过程中有可能因为地下水入侵造成废水稀释,增加处理费用和能耗;长距离输水导致泵站需求量更大,能耗更高,这三点直接导致运营成本的增加。
水质安全
集中式污水处理系统集中排放水量较大,可能引起受纳水域的富营养化。而分散式系统由于排水量小,将降低富营养化概率。
监测与管理
远程监控技术的发展大大助力分散式系统的监测,使用远程控制设备,可以轻松实现运行维护,无需大量驻场人员。
在管理方面,与集中式系统的管理“不可见性”不同,分散式系统的管理更需要联合当地居民的力量,公众参与度的提升将有可能进一步提高群众的节水和环保意识。
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