村镇污水处理工艺及应用

  本文关键词：氧化沟工艺流程图，由笔耕文化传播整理发布。

吴晓晖 华中科技大学环境科学与工程学院

二〇一六年五月十八日

CONTENTS

01 村镇污水处理现状及特点

污水处理市场的格局
＞＞30000座
28% 西方国家

西方国家城市 建设步入尾声
55%

村 镇16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
小型 13950座

2035年，全 国城镇化达 70%以上
人口比重

县城1667座
大型 1050座

城市2163座

美国

中国

污水处理厂数量对比

?01

污水处理市场的格局 历年建制镇、行政村与县城、城市历年污水处理率对比
各省建制镇污水处理率
湖北 15% 湖南 8%

2015年11月11日，住建部村镇建设司发布了《关于请做好农村生活污水 治理示范县项目对接工作的函》[建村水函(2015)106号]，其中表示要在全

国100个县(市、区)开展全国农村生活污水治理示范。
各省行政村污水处理率
湖北 2025 年 8%
1305亿 2016年 424.7亿 2020年 844亿

湖南 4%

未来中国污水
处理的主战场

一定在农村
?02

村镇污水处理的分析
将污水集中收集，统 一建设污水处理设施 ， 通 常 采 用 A/O 、 A2/O、SBR、氧化沟 、MBR、人工湿地等 常规生物处理工艺形 式。 将村庄污水接入市政 管网统一处理，适用 于位于城市边缘地区 的农村污水处理

集中处理 模式

接入市政 管网模式

庭院式处 理模式 主要是针对单独的 住户，将单独住户 的污水依靠小型处 理设施就地处理

分散处理 模式
将污水分区进行收集 、单独处理，通常采 用中小型污水处理设 备或自然处理等形式
?03

村镇污水处理的思考
《北京市农村污水处理设施普遍闲置的反思》
以北京农村为例，形成了以 MBR 为 北 京 主导的技术体系。但工程普遍“晒 农 太阳”。如北京顺义区镇级 MBR 再 村 生水处理项目、海淀区日处理能力 污 3000m3 的间歇式活性污泥法生活污 水 处 水处理厂、房山区长沟镇污水处理 理 设施；怀柔全区污水处理设施等停 技 运。 术
许 京

骐

李 宪 法

就地生态技术是解决农村污水的根本出路！
?04

村镇污水处理的分析 村镇污水处理工程的特点
? 人口少，用水量标准低，污水处理规模小 ? 受区域特性差异、季节因素等影响，用水时变化系数较大，污 水水量变化大（日变化系数一般在3. 0~ 5. 0）、水质变化大 （ COD、BOD 普遍高于城镇生活污水），且排放比较集中 ? 技术管理人员缺乏及维护管理水平低，经验缺乏

? 由于处理规模小，一般工程建设费和运行费用偏高
? 经济发展水平低，经济承受能力弱，可供选择的实用技术少

?06

水处理技术领域五大难点
国家环境保护技术管理与评估工程技术中心王凯军在2015年4 月召开的“2015（第九届）环境技术产业论坛”上针对水处理领 域，提出了五大技术难点：
01 工业废水 在技术上能否实 现真正的零排放 02 工业园区 废水达标排放的 技术难题 03 排放标准 到质量标准巨大 鸿沟跨越之难

04 面源污染 畜禽养殖废水治 理之难

05

村镇污水处理技术的

选用必须遵循投资省
、运行费用低、管理 维护简便的原则，才 能建得起、用得起
?05

切肤之痛的村镇污 水处理之难

02

建制镇污水集中处理工艺及应用

常用工艺一、A/O工艺 案例：黑龙江农垦农场生活污水处理工程
设计规模：1000m3/d 主体工艺：A/O工艺 出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ GB18918-2002）一级B标准。
生活 污水

化 粪 池

格 栅 井

调 节 池

A/O 池
供氧

二 沉 池

污 泥 池

受 纳 水 体

排 放 口

化 粪 池

清 水 池

砂 滤 池 超越

中 间 池

?07

常用工艺二、A2/O工艺 案例一：江苏某镇生活污水处理工程
设计规模：500m? /d 主体工艺：A2/O工艺 出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918-2002）一级B标准.

工艺流程图

?08

常用工艺二、A2/O工艺 案例二：杭州某公司太阳能A2/O技术
杭州泷赢环境科技有限公司利用太阳能A2/O技术来处理村镇 污水，投入费用与常规农村生活污水处理技术可降低 10~20%，具体工艺流程图如下：

?09

常用工艺二、A2/O工艺 案例三：安徽庐阳区三十岗乡污水处理工程

?工艺：太阳能A2/O工艺
?总投资：20多万元 ?处理水量：100m? /d

?10

常用工艺三、氧化沟工艺 案例一：湖北野三关污水处理厂工程
总投资：3569万元
工艺：改良氧化沟

设计规模：10000m? /d，
出水标准：一级B标准。

改良氧化沟工艺流程图

?11

常用工艺三、氧化沟工艺 案例二：常熟市康博村生活污水处理工程
处理水量：200t/d 受益人口：1400人

工艺：立体一体化氧化沟工艺+亚表层渗滤系统
出水标准：一级B
进水

管道

调节池

立体循环一 体化氧化沟

亚表层促渗

排放

剩余污泥

工艺流程图
?12

常用工艺三、氧化沟工艺 案例三：苏州市吴中区淞南村污水处理工程
处理水量：200 m? /d 工程建设费用：35万元 运行成本：0.2元/m3

工艺流程图
进水 厌氧消化池 好氧滤池 厌氧滤池 氧化沟 出水

?13

常用工艺四、SBR工艺 案例：蓬莱市潮水镇污水处理工程
处 理 水 量 ： 10000m? /d
工程投资：2550万元 主体工艺：SBR 出水标准：《山东省半 岛流域污水排放标准》

污染物一级排放标准。

?14

常用工艺五、IBR工艺

厂区设计理念：二个房子、 二个池子

一种集厌氧、缺氧、好氧反应及沉淀于一体，间歇曝气、 连续进出水的周期循环活性污泥法
预处理 IBR综合反应池

粗格栅 进水

调节池

提升泵

细格栅

沉砂池

IBR反应池

消毒渠 出水

污泥处理

工艺特点：
?粗格栅、提升泵等部分预处理设施设置于调节池中
?细格栅、沉砂池、消毒渠等与IBR反应池一体化设计 ?比较空间系列：无污泥回流、混合液回流和二沉池 ?比较时间系列：无生物选择器、滗水器及其电器控制 ?曝气不用鼓风机，专利设备激波传质曝气器保用十年 ?建设投资低、运行费用低、管理要求低、占地面积少
?15

常用工艺五、IBR工艺

曝气

好氧阶段：COD—降解 NH3-N——硝化 P——好氧吸磷
周期循环性活性 污泥法

① 连续流一体化构型 ② 污泥悬浮隔滤絮凝 ③ 时间系列脱氮除磷

④ 同步高效节能降耗
搅拌 沉淀
?16

采用模糊控制实现去除有机物和脱氮的过程控制

以DO 作为曝 气量调控的模 糊控制参数

应用ORP 和pH 的可实时模糊控 制反硝化过程

通过模糊控 制选择最优的 碳源投加方式

除有机物 阶段

硝化阶段

反硝化阶段

联合使用DO、pH 和ORP 的变化 来进行硝化时间的模糊控制

常用工艺五、IBR工艺 案例：湖北仙桃市毛嘴镇污水处理工程
设计规模：4000 m3/d

工艺流程：粗格栅→泵房
（调节池与泵房合建）→细 格栅→平流沉砂池→IBR生

主体工艺：IBR
出水标准：一级B标准

物反应池→消毒设备

?17

常用工艺五、IBR工艺
成功用于全国百余个城镇污水处理工程

?18

常用工艺五、IBR工艺

?19

常用工艺六、桑德smart

SMART
?S：小型的（small），精巧的（skillful） ?M：多功能的（multiple），模块化的（modular） ?A：灵活的（active），自动化的（automatic） ?R：快速的（rapid） ?T：工艺的（technologic）

目标
?占地少、与环境和谐 ?模块化、标准化 ?自动运行、管理简约 ?建设快捷 ?节能减耗、运行成本低

?20

常用工艺六、桑德smart 案例：长沙市16座乡镇综合污水处理工程
?总规模29400m? /d（包含原

有两个总规模为5000m? /d的污
水处理厂的托管运营） ?总投资：2.75亿元

?管理方案特点：集约化、模
块化、集群化，大大简化了 操作流程，节约了运营成本
?21

常用工艺七、大型人工湿地 案例一：重庆市鹿角镇污水处理厂工程
主体工艺：人工湿地组合 工艺 出行标准：《城镇污水处 理厂污染物排放标准》 （ GB18918 － 2002 ）一级 B标准 设计规模：1000m? /d 占地面积：3.5亩 建设费用220万

?22

常用工艺七、大型人工湿地 案例二：湖北监利县棋盘乡等四乡镇污水处理工程
处理水量：3900m? /d
出水标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918-2002）一级标准的B标准

?23

常用工艺七、大型人工湿地 案例三：江苏无锡城污水处理厂工程
进水：水厂尾水 主体工艺：人工湿地 出水标准：一级A标准 设计规模：2000 m? /d 占地6900 m2

?24

03

行政村污水分散处理工艺及应用

常用工艺一、日本净化槽
净化槽，是一种小型生活污水处理装置。用于分散型生活污水或者类似生活污 水的处理。1983年日本厚生省正式制定《净化槽法》，对农业乡村、渔业乡村

、林业乡村及家庭处理设施分别进行了规定，是目前日本乡村污水治理的主要
法律依据。1994 年, 同济大学和清华大学开始进行研究。 01 安装净化槽投资小，费用低

02 安装不受地形的影响，时间短，见效快
03 处理水可就近排放 04 污泥比较容易利用，无毒 05 具有比较强的抗震和抗灾性能 06 出水稳定，污染去除率高
?25

去除比重较大的颗粒及 悬浮物，提高可生化性

集曝气，高滤速，截留悬浮 物和定期反冲洗为一体

消毒处理

净
化 机

沉淀分离槽

曝气槽

消毒槽 就

近
排 预过滤槽
内装填料，用填料上的厌氧 生物膜，去除可溶性有机物

理

沉淀槽
固液分离

放

净化工艺

A
A/O 工艺

B
MBR 工艺
?26

常用工艺一、日本净化槽

?27

常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB
德国8500万居民中，70% 以上的居民生活在10万人 口以下的“城市”，多数 居住在1000-2000人规模 的村镇。

?28

常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB
HUBER小型污水处理装置--膜清理盒
（Membrane clear box）是一台小型超滤
初沉池

污水处理装置，是由德国琥珀公司研 制，特别适合于家庭、小型住宅、宾
曝气池 膜过滤
适用情况 普通家庭（3人） 较多人口家庭（8人） 小型宾馆（约40人） 一栋居民楼（约150人） 小型工厂或度假村

馆、度假村的生活污水处理。
标准规格 MCB1 MCB2 MCB3X3 MCB4X6 MCB4X6 处理量t/d 0.6 1.2 6.0 22.5 60

?30

常用工艺二、德国HUBER膜清理盒MCB
上世纪九十年代前 工业化集中处理
A

成本高 水体富营养化

B

二十一世纪以后 分流式污水处理
分散市镇基础 设施系统 湿地污水 处理系统

多样性污水分类 处理系统

雨水、污水分 开收集，利用 MBR处理

介质层和湿地 植物两大系统 共同处理

将污水分为雨水 、灰水、黑水， 分类进行处理
?29

常用工艺三、人工湿地 案例一：陕西省安康市老庄村污水处理站工程
工艺：微动力处理+人工湿地 处理水量：120m? /d

进水水样

出水水样

出水标准：《污水综合排放标准
》一级标准。

?31

常用工艺三：人工湿地 案例二：湖北武汉胜强村污水处理工程
处理水量：100m? /d

出水标准：《国家地表水环境质量标准》
（GB3838-2002）四类水质标准

?32

常用工艺三、人工湿地 案例三：湖北荆门正中水镇强化人工湿地工程
处理水量：300m? /d

出水标准：一级B标准

?33

常用工艺三、人工湿地 案例四：山区无动力人工湿地农村生活污水处理
针对山区有地势差的特点，东南大学的吕锡武等人设计了“厌氧+ 跌水充氧接触氧化+生态塘+人工湿地”组合工艺，对山区农村生 活污水的处理进行研究。具体工艺流程图如下：

?34

常用工艺三、人工湿地

?35

常用工艺三、人工湿地 处理效果

COD去除率可达62%

NH4+-N去除率可达96%

TN去除率可达84%

TP去除率可达87%

?36

常用工艺三、人工湿地
污水处理设施现场图 案例五：四川自然保护区污水处理工程 生活污水直接排入该系统 贡嘎山自然保护区项目点 鞍子河自然保护区项目点

自2013年开始，保护国际基金会（CI）便与汇丰银行（HSBC）合作并选取

了贡嘎山、鞍子河、卧龙、黑竹沟和栗子坪五个自然保护区开展山区、丘
陵地区无动力人工湿地污水处理项目。该项目计划投资总额为100万美元， 目前该项目涵盖和惠及155户家庭共550名村民。
山区无动力污水处理系统项目原理示例图(一)

山区无动力污水处理系统项目原理示例图(二)

处理之后的水质效果图 污水处理设施现场图

出水水质达地表水三级标准 处理之后的水质效果图

该项目所建成的污水处理系统依 托山势，依托化粪池、快滤池、 人工湿地或土壤渗滤系统对污水 做净化处理，运行成本低。
山区无动力污水处理系统项目原理示例图（三) ?37

常用工艺四、蚯蚓生态滤池

?38

常用工艺四、蚯蚓生态滤池 案例一：江苏太仓市牌楼镇协心村污水处理工程
共建设2套塔式蚯蚓生态滤池 系统，污水处理量分别为 17m? /d和23m? /d。

出水标准：一级A标准。
建设成本：2000-3000元/t 运行费用：小于0.2元/(吨天)

?39

常用工艺六、蚯蚓生态滤池 案例二：江苏宜兴某村生活污水处理工程
?处理水量为10m? /d

?总建设费用16561元
?总运行成本0.671元/m?
景观设计 农田灌溉 进水 水解 酸化池 塔式蚯蚓 生态滤池 地表径流

人工湿地

生态沟塘

出 水

工艺流程图

?40

常用工艺七、生物滴滤塔 案例：广州东圃镇解困小区污水处理工程
?小区排放的生活污水水量为4500m? /d
?水量水质比较稳定

工艺流程图

?41

案例十二、污水的土地净化法
一种利用土壤及生存于该环境中的植物、动物、尤其是微 生物的相互依赖共同作用的生态学处理方法。

污水的土地处理法

A
慢速渗 滤处理 法（SFLTS）

C

E

B
快速渗 滤处理 法(RFLTS)

地表漫 流处理 法(OFLTS)

D
湿地生 态处理 法 (W-LTS)

地下渗 滤处理 系统 (SI-LTS)

?42

?43

04

村镇污水处理的分析与思考

一、费用/能耗问题
乡镇集中式污水处理 厂超过一半能耗用于 生物曝气

德国典型市政污水处理厂能耗分布
3% 6% 8% 5%

生化曝气+ 二沉池

污泥处理
絮凝过滤

11%

67%

基本建设和其他 污水泵提升

采用高效氧转移技术、微 氧曝气技术、清洁能源利 用技术降低运行费用
?44

机械性清理

一、费用/能耗问题 清洁能源的利用

?52

一、费用/能耗问题 微氧曝气技术的研究

北京工业大学的彭永臻等人通过在A/O反 应器中控制溶解氧来实现微污泥膨胀， 理论上可以节约17%的曝气量，实际小试 节约了57%的曝气量。

哈尔滨工业大学的李建政等人通过一种 新型的上流式微氧污泥反应器（UMSR） 处理养猪废水。

?45

一、费用/能耗问题

汽提式膜生物反应器

汽提式三重循环生物膜反应器
RPIR快速污水处理技术

?46

?59

二、人工湿地越冬及效率强化问题 人工快速渗滤（CRI）系统
抗冲击负荷强 建设投资费用省

不产生活性污泥，省去 活性污泥的处理费用

CRI系统 的特点

运行费用低，直接运行 成本约0.2元/吨

便于操作，，易于管理和维 护，系统简单，对操作人 员学历素质要求不高
进水

出水水质好，一般均可达到 城镇污水处理厂出水一级A 或B标准
出水

预处理系统

人工快渗系统
CRI系统工艺流程图

清水收集系统

?49

二、人工湿地越冬及效率强化问题 案例一、湖北十堰市神定河水质净化工程
?投资：5800万元 ?处理水量：5万m3/d

?工艺：高密度沉淀+人工
快渗污水处理工艺 ?出水标准：地表水三类 标准 ?整个污水处理系统靠自 然落差运行，无需用电

?50

二、人工湿地越冬及效率强化问题 案例二、重庆李市镇污水处理厂

?处理水量：3000t/d ?工艺：人工快渗污 水处理工艺 ?出水标准：一级B标 准

?51

二、人工湿地越冬及效率强化问题

酶促湿地的应用

酶促 填料

?53

二、人工湿地越冬及效率强化问题

植物
?54

二、人工湿地越冬及效率强化问题
酶促湿地暖季（水温>12℃）处理效果
指标 进水 出水 去除率（%） COD 130 ≤50 BOD5 50 ≤10 SS 66 ≤10 TN 23 ≤15 NH3-N 13 ≤5 TP 1.5 ≤0.5

≥32

≥36

≥37

≥23

≥32

≥33

酶促湿地冷季（水温<12℃）处理效果
指标 进水 出水 COD 100 ≤50 ≥20 BOD5 35 ≤10 ≥23 SS 45 ≤10 ≥23 TN 20 ≤15 ≥14 NH3-N 10 ≤5 ≥20 TP 1.1 ≤0.5 ≥21
?55

去除率（%）

二、人工湿地越冬及效率强化问题

案例：武汉江
夏区酶促湿地

?56

三、管理问题--互联网+
应用互联网技术， 对乡镇污水处理站 进行集中控管。

县市—乡镇—村组
城乡一体化污水系 统技术方案 （点监控—大数据 —云计算—区域云 数据中心）
?57

四、政策问题
城市污水治理为什么能够成功
法制保障 政策措施 与资金支持 六部委推行特许 经营模式，引入 社会资本参与公 用事业，解决资 金问题。排水收 费、国债以及中 央财政支持 依靠国家补贴、 “以奖促治”政 策支持，主要用 于设施建设，后 期运行费用没有 资金来源 技术规范 与标准体系 《城镇污水处理厂运 行监督管理技术规 范》、《城市污水处 理及污染防治技术指 南》等一系列技术规 范和标准

城市

《环境保护法》 “十一五”“十二 五”将COD、SO2 作为约束指标

农村

针对农村环境污染 问题的法律和条款 几乎是空白，立法 太过于针对原则性、 执法机制不健全

没有明确的农村生活 污染控制技术路线和 管理模式
?58

五、技术方向
建制镇微动力 减少投资和能耗
微氧技术的应用 生化反应器优化 设计 采用清洁能源 自然充氧
技术 方向

太阳能、风 能、地热能

人工湿地的越冬 和防堵塞 互联网+ 政策和商业模式

酶促湿地 人工快渗系统

村落废水 近自然

谢谢大家!



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