楊魯豫¹，王琳²，王寶貞²
(1.建設(shè)部城市建設(shè)司 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院)

　　摘要： 中小城鎮(zhèn)在我國環(huán)境保護和確保經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展中的作用越來越大，由于歷史的原因和經(jīng)濟 發(fā)展的不均衡，造成了中小城鎮(zhèn)水環(huán)境和水污染控制的特殊性。根據(jù)小城鎮(zhèn)經(jīng)濟水平不高的 特點，介紹了在中小城鎮(zhèn)易于推廣的、經(jīng)濟、高效、節(jié)能和簡便易行的水污染控制技術(shù)。
　　關(guān)鍵詞：中小城鎮(zhèn)；水污染控制；水質(zhì)特性
　　中圖分類號：X505
　　文獻標識碼：B
　　文章編號： 1000-4602(2001)01-0023-03

　　1 中小城鎮(zhèn)的污水特點

　　中小城鎮(zhèn)污水主要為生活污水和以農(nóng)產(chǎn)品為原料的工業(yè)廢水（有機廢水）的混合污水，水量與大城市相比較小，而且在量與質(zhì)上都不夠均勻和穩(wěn)定。
　　至1999年5月，我國中小城鎮(zhèn)已發(fā)展到19 216個，不僅在數(shù)量上有很大增加，而且已有 相當?shù)囊?guī)模。建制城鎮(zhèn)的城區(qū)人口平均1.68萬人，占全鎮(zhèn)總?cè)丝诘?5.5%；鎮(zhèn)區(qū)常住人口平 均1萬人，其中非農(nóng)業(yè)人口占48.8%?？h級城鎮(zhèn)的基本人口規(guī)模在3～10萬人，自來水普及率為68%。小城鎮(zhèn)的人口規(guī)模、自來水的普及率和工農(nóng)業(yè)發(fā)展的結(jié)構(gòu)與水平，決定了小城鎮(zhèn)的污水排放量大都在(1～5)×104 m3/d的規(guī)模范圍內(nèi)，其中生活污水量占50%以上。由于 生活污水占的比重較大，造成污水有較大的時不均勻性，同時也引起水質(zhì)的波動。
　　中小城鎮(zhèn)與城市的城鄉(xiāng)關(guān)系隨著改革開放變得越來越密切，城鄉(xiāng)的傳統(tǒng)差別開始縮小，地域 組織和空間結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)活動和非農(nóng)業(yè)活動的農(nóng)工混合、非城非鄉(xiāng)的“城鄉(xiāng)銜接地帶”， 這就決定了其污水的主要成分是生活污水和一定量的工業(yè)廢水，而工業(yè)廢水是以農(nóng)產(chǎn)品加工 業(yè)廢水為主。中小城鎮(zhèn)生活水平也決定了污水的組成成分，如污水中懸浮濃度較高，有機物濃度較低，尤其是一些小城鎮(zhèn)的排水系統(tǒng)不健全，采用明渠排水的較多，致使大量的雨水流入和地下水滲入，也降低了污水中的有機物濃度。表1是一些中小城鎮(zhèn)的污水水質(zhì)情況調(diào)查表。

　　在資金上，由于我國是發(fā)展中國家，財力有限，用于基礎(chǔ)設(shè)施上的資金在大城市和中小城鎮(zhèn) 之間的分配嚴重不平衡，如近期國家、省、市把投資的重點放在支持城市污水處理廠的建設(shè)上，對縣及以下建制鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)扶持較少。另一個中小城鎮(zhèn)有別于大城市的特點是從業(yè)人員的技術(shù)水平和管理水平較低，這在一定程度上對污水處理廠運行操作的難易程度提出了要求。
　　這些因素就決定了在中小城鎮(zhèn)建設(shè)的污水處理廠首先必須經(jīng)濟、高效、節(jié)能和簡便易行。經(jīng)濟即占地面積少以節(jié)省征地費，必要的處理設(shè)施少以減少總投資的第一部分費用從而減少總投資；高效即出水在去除有機污染物的同時還能部分地脫氮除磷，防止水體的富營養(yǎng)化；節(jié)能即盡量采用經(jīng)濟節(jié)能型設(shè)備和減少處理設(shè)施的數(shù)量，如取消初沉池和污泥回流等，或采用適當?shù)奶幚砉に嚋p少甚至無剩余污泥排放，從而減少運行費用，以克服我國許多城市建得起 污水廠但運行不起的弊端；簡便即對操作運行人員的水平要求不高以適應(yīng)中小城鎮(zhèn)污水處理廠運行人員特點，同時減少運行人員的數(shù)量，這也在一定程度上減少了運行費用。
　　污水處理工藝的選擇是污水處理廠建設(shè)的關(guān)鍵，處理工藝選擇是否得當，不僅影響處理廠的 處理效果，而且還影響整個處理工程的基建投資多少、處理工藝運行的可靠程度、運行費用高低、管理操作的復(fù)雜程度。因此，必須結(jié)合當?shù)匚鬯乃俊⑺|(zhì)以及溫度、氣候、氣象、地理、經(jīng)濟等實際情況選擇適宜的處理工藝，使出水符合排放標準。
  　　根據(jù)中小城鎮(zhèn)水質(zhì)、水量的特點，同時考慮到發(fā)展趨勢，結(jié)合中小城鎮(zhèn)的地理環(huán)境即“城鄉(xiāng)銜接地帶”，附近有可利用農(nóng)田，可進行污水灌溉和污泥用作農(nóng)肥等便利條件，在污水處理工藝流程的選擇上可將污水處理與利用相結(jié)合，與保護和改善當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和水資源相結(jié)合，實現(xiàn)小城鎮(zhèn)區(qū)域性的生態(tài)環(huán)境和水資源的良性循環(huán)。

　　3 簡易高效的污水處理技術(shù)

　　國家九五攻關(guān)項目研制開發(fā)的淹沒式污水處理技術(shù)與設(shè)備經(jīng)濟、節(jié)能、簡易、高效，具有適用于中小城鎮(zhèn)的優(yōu)勢。以2×104 m³/d的污水廠為例，采用的工藝流程見圖1。

圖1中小城鎮(zhèn)污水廠的工藝流程

　　該工藝的特點：預(yù)處理中的格柵用以去除污水中的大塊污物，曝氣沉砂浮渣池用以去除顆粒 直徑＞0.25 mm的砂粒及其他無機雜粒以及通過鼓泡上浮去除油脂等浮渣，以保證后續(xù)處 理單元的管道和設(shè)備免受沙粒的磨損，改善污泥的流動性能，防止管道堵塞，提高污泥有機 組分的含量，以供作有機肥料或土壤改良劑。去除浮渣也有助于防止其后曝氣池和二沉池的 泡沫產(chǎn)生。
　　在污水處理流程中，取消初沉池，以保證復(fù)合生物反應(yīng)池有足夠量和適當比例的C、N、P源 ，使活性污泥和生物膜得以正常增長和同化，否則BOD5濃度太低，將導(dǎo)致活性污泥的負增長，難以維持生物反應(yīng)池的正常運行。此外，取消初沉池有助于改善二沉池的污泥沉淀 效果和剩余污泥的脫水性能。
　　淹沒式生物膜反應(yīng)池中設(shè)置淹沒式生物膜缺氧區(qū)和好氧區(qū)，在生物膜的外至內(nèi)層中形成好氧、缺氧和厭氧的微環(huán)境，有助于污水在其中進行硝化、反硝化和生物除磷等反應(yīng)，由此能部分地去除總氮和總磷。由于生物膜的食物鏈和在厭氧、缺氧環(huán)境中的酸化、水解等因素，剩余污泥有良好的穩(wěn)定性和脫水效果，產(chǎn)量也大幅度減少，大約僅為活性污泥法的1/5～1/3，而不必再進行污泥厭氧或好氧消化，故取消了污泥消化池。采用新型曝氣機取代鼓風(fēng)機房，減少設(shè)備費用，這樣使污水和污泥處理流程大為簡化，既節(jié)省了基建費，也節(jié)省了運行和維 護費，并且可以結(jié)合實際需要增設(shè)FeSO4投加系統(tǒng)，以進一步去除水中的磷。
　　采用國際上90年代最先進的豎流式沉淀池，即采用穿孔管及在出水端接可調(diào)水位的溢流系統(tǒng)，克服了溢流堰出水不均勻及受風(fēng)力影響等缺點，水力流態(tài)更均勻穩(wěn)定。對處理流量較小的污水處理廠，采用豎流式沉淀池有利于泥水分離，運行工況良好。它的優(yōu)點是直徑小，沉淀污泥不必借助吸、刮泥機便可自動沿其底部的截頭圓錐形集泥斗的斜壁(50°)滑至最底部，并借助水頭靜壓力11.8～14.7 kPa通過排泥管排入集泥井，又經(jīng)污泥濃縮池最后排入污泥干化床中。
　　整套工藝流程簡短(無初沉池、污水回流系統(tǒng)、鼓風(fēng)機房及污泥消化池等)，節(jié)省占地、基建及運行費用，管理維護簡便，可以實現(xiàn)BOD5去除率在90%以上，NH3-N去除率在90%以上，磷的去除率在40%以上(不投加FeSO₄)或90%以上(投加FeSO4)，達到國家二級處理 出水的排放標準。
　　與相同規(guī)模的傳統(tǒng)二級處理系統(tǒng)(活性污泥法)相比，處理1×104 m3/d污水，其基建費 僅500～600 萬元(是常規(guī)活性污泥法污水處理廠基建投資的40%～50%)，運行費單價為0.1～0.15 元/m3(比常規(guī)活性污泥法節(jié)省40%～50%)。

　　4 因地制宜的生態(tài)環(huán)境綜合治理技術(shù)

　　作為城鄉(xiāng)結(jié)合的“城鄉(xiāng)銜接地帶”，小城鎮(zhèn)的污水回用是實現(xiàn)小城鎮(zhèn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理的 有效措施之一。小城鎮(zhèn)的污水中50%以上是生活污水，工業(yè)廢水也以農(nóng)產(chǎn)品加工的廢水為主 ，水中基本上不含重金屬和有毒有害物質(zhì)，但氮、磷含量較高，是植物和農(nóng)作物發(fā)育所必須的養(yǎng)分，如能有效地利用與回用，則能產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。小城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境綜 合治理推薦工藝流程見圖2。

圖2小城鎮(zhèn)綜合治理推薦工藝流程

　　這套處理與利用結(jié)合的系統(tǒng)，首先利用格柵和沉砂池進行預(yù)處理，去除大塊的污染物和無機雜質(zhì)。之后進入高效兼性塘，這是一種底部帶有污泥厭氧發(fā)酵孔的新型塘，水中懸浮有機污 染物沉于塘底的發(fā)酵坑中，形成厭氧污泥，當原水自下而上流經(jīng)厭氧污泥坑時，形成UASB 式的厭氧處理，厭氧的中間產(chǎn)物進入上部的好氧區(qū)進行好氧降解。新型兼性塘的B OD5和COD去除率分別在70%～80%和60%～70%，出水進入曝氣養(yǎng)魚塘，水中剩 余的有機物和 營養(yǎng)物促進了浮游生物的生長，放養(yǎng)適量的魚類可有效控制水中的藻類和浮游動物。在水生 植物塘中，水中懸浮物沉淀而形成的底泥可作為水生植物生長的肥料，出水即可用作農(nóng)業(yè)灌 溉用水，也可用作景觀用水。在這系列塘系統(tǒng)中，以太陽能為初始能源，通過在塘內(nèi)形成人 工生態(tài)系統(tǒng)，在太陽能的推動下，通過生態(tài)系中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級 傳遞、轉(zhuǎn)化,將進入塘中的有機物和營養(yǎng)物進行降解和轉(zhuǎn)化,最后不僅去除污染，而且以水產(chǎn) （水生作物)資源形式進行回收，使污水處理與利用結(jié)合起來，實現(xiàn)了污水的資源化 。由于沒有污水、污泥的回流系統(tǒng),使運行維護管理十分簡便，節(jié)省了能源和運行維護費用，是實現(xiàn)小城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境綜合治理的有效工藝。該工藝的出水水質(zhì)優(yōu)良：SS ≤20 mg/L、BOD5≤10 mg/L、COD≤50 mg/L、TN≤10 mg/L、NH3-N≤2 mg/L、TP≤2 mg/L、細菌≤2×103 MPN，再經(jīng)農(nóng)田灌溉后(污水經(jīng)過土壤的過 濾、吸附和生物化學(xué)作用)，又能進一步凈化，滲濾水水質(zhì)可達到：SS≤5 mg/L 、 BOD5≤5 mg/L、COD≤30 mg/L、TN≤10 mg/L、NH3-N≤1 mg/L、TP≤ 0.1 mg/L、細菌≤2×103 MPN。滲入地下的處理水又補充了地下水，有助于緩解中小城鎮(zhèn) 在經(jīng)濟發(fā)展初期對地下水的過度開采而造成的水資源短缺［4］。

　　參考文獻：
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　　［2］王寶貞，李高奇，王琳，等.淹沒式生物膜法污水處理廠的設(shè)計及運行［J］ .中國給水排水，2000，16(3)：16-19.
　　［3］王寶貞，王琳，時雙喜.延時曝氣淹沒式生物膜法同時去除有機物和氮的工 藝研究［J］.哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，1996,29(5):5-10.
　?。?］王寶貞，王琳，楊魯豫，等.生態(tài)塘—簡易高效的污水處理技術(shù)設(shè)計應(yīng)用［J ］.城市環(huán)境與城市生態(tài)，1998，11(1)：25-27.

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　　收稿日期：2000-09-30