高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合技術(shù)——生態(tài)文明建設(shè)的必然選擇
據(jù)悉，因?yàn)樗Y源污染嚴(yán)重，我國(guó)的七大水系已經(jīng)失去了灌溉功能，水污染不僅危害人居環(huán)境，破壞生態(tài)系統(tǒng)，而且嚴(yán)重威脅水資源安全，是我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
盡管我國(guó)大中城市的污水處理能力已經(jīng)超過(guò)80%，但污水管網(wǎng)的建設(shè)投資很高，有時(shí)甚至需要拆遷，致使污水收集管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后，城市黑臭河涌仍大量存在。此外，大型處理廠難以實(shí)現(xiàn)城市污水處理的全覆蓋，因此，集中處理與分散處理相結(jié)合是世界各國(guó)城市污水處理的共同選擇。
我國(guó)有19000多個(gè)建制鎮(zhèn)，60多萬(wàn)個(gè)行政村，250多萬(wàn)個(gè)自然村，其生活污水排放量約占我國(guó)生活污水總排放量的55%，難于集中，需要建設(shè)小規(guī)模污水處理設(shè)施（日處理數(shù)噸至數(shù)千噸）就近處理，但處理率很低，已成為區(qū)域水環(huán)境的重要污染源。其原因除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)投入較少外，更重要的是所采用的污水處理工藝不符合中國(guó)國(guó)情，致使已建成的污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行率很低。
高負(fù)荷滲濾污水處理系統(tǒng)全景
城市大型污水處理廠普遍采用生物處理技術(shù)工藝（活性淤泥法、CASS等及其衍生技術(shù)），這類技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，缺點(diǎn)是運(yùn)行能耗大、設(shè)備較多，需要不同專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員共同維護(hù)，不適用于小規(guī)模污水處理設(shè)施。因此，我國(guó)農(nóng)村和小城鎮(zhèn)污水處理中大量采用土地生態(tài)處理技術(shù)，其中以人工濕地應(yīng)用最廣。
我國(guó)的人工濕地污水處理系統(tǒng)以潛流式為主，由于沒有動(dòng)力曝氣，氧氣在水中的溶解度很低、擴(kuò)散速率小，植物根系泌氧量≤3g/m2濕地，供氧能力很差。國(guó)內(nèi)外大量研究和實(shí)踐證明日處理1噸污水需濕地面積10m2以上（美國(guó)環(huán)保署建議15-20m2）。然而，為了減少用地和控制投資，我國(guó)的應(yīng)用案例幾乎都是日處理1噸污水僅有2-3m2的濕地面積（有的規(guī)模更。，并由此得出“人工濕地投資小”的錯(cuò)誤論點(diǎn)，其結(jié)果是系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)間很短（除非污水量很小），后因氧氣供應(yīng)不足使厭氧菌大量繁殖而變成黑臭污水潭，成為集中排污點(diǎn)，危害周圍環(huán)境和居民生活。此外，人工濕地系統(tǒng)在冬季低溫條件下不能正常運(yùn)行甚至失效已是共識(shí)。因此，采用人工濕地進(jìn)行污水處理在大多數(shù)情況下是不適用的。
生物+生態(tài)組合技術(shù)：日處理1m3污水用地面積約3m2，但其生物處理單元的運(yùn)行費(fèi)用和管理維護(hù)問(wèn)題同樣突出。
據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所科研人員經(jīng)過(guò)10多年的努力，研發(fā)了“高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合技術(shù)”，它包括沉淀厭氧、地下滲濾和深度處理三個(gè)處理單元。該技術(shù)通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，合理控制污水在地下滲濾單元中的運(yùn)移路徑，在使污水與濾料表面生物膜充分接觸的同時(shí)，避免水流受阻，保障系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；通過(guò)優(yōu)化濾料配方提高系統(tǒng)的污染物去除效果；通過(guò)集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了各處理單元之間的功能互補(bǔ)和協(xié)同耦合，保障污水處理效果；在此基礎(chǔ)上，采用間歇性進(jìn)水、落干期間適量通風(fēng)，避免淹水曝氣的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下滲濾單元的高效低耗供氧。該技術(shù)獲5項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)，2009年入選住建部“全國(guó)農(nóng)村生活污水處理優(yōu)秀案例”，2010年入選住建部和科技部“村鎮(zhèn)宜居型住宅技術(shù)推廣目錄”，并先后入選環(huán)保部2010年度和2012年度“國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄”。2008年以來(lái)采用該技術(shù)在江蘇、廣東、福建、湖南、安徽、浙江、江西、山西、吉林、天津、四川和河南建成示范和應(yīng)用工程近200項(xiàng)，日處理污水10m3至2000m3，證明了該技術(shù)具有多方面的綜合優(yōu)勢(shì)。
陳繁榮研究員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)介紹
1.占地面積較小。日處理1噸污水需占地1.5-2.5m2，地表可規(guī)劃為花園綠地、旱地、休閑場(chǎng)地等。而傳統(tǒng)地下滲濾技術(shù)和人工濕地技術(shù)日處理1噸污水占地12-30m2，且地表不能硬化。
2.建設(shè)和運(yùn)行成本低，維護(hù)簡(jiǎn)便。建設(shè)成本與傳統(tǒng)工藝相近，運(yùn)行成本僅0.05-0.10元/噸污水。設(shè)備簡(jiǎn)單，且為間歇性短時(shí)工作制設(shè)備，維護(hù)簡(jiǎn)便，無(wú)人值守。
3.使用靈活，無(wú)二次污染。日處理污水?dāng)?shù)噸至數(shù)千噸，不排放污泥，無(wú)異味、無(wú)噪聲，不滋生蚊蟲，地表可二次利用。
4.系統(tǒng)出水水質(zhì)好。該系統(tǒng)具有脫氮除磷功能，出水水質(zhì)可達(dá)城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A類排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002），且運(yùn)行穩(wěn)定。
5.系統(tǒng)運(yùn)行幾乎不受氣候條件影響。系統(tǒng)設(shè)置于地下，可以人為調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度，污水經(jīng)處理后一年四季達(dá)標(biāo)排放。
廣州市水務(wù)局專家和領(lǐng)導(dǎo)聽取技術(shù)單位研發(fā)報(bào)告和技術(shù)介紹
6.符合國(guó)情要求：克服了污水生物處理及其衍生技術(shù)運(yùn)行成本高、管理維護(hù)復(fù)雜的缺點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)地下滲濾技術(shù)和人工濕地技術(shù)占地面積大的缺點(diǎn)，克服了人工濕地運(yùn)行受氣候條件限制且容易滋生蚊蟲的缺點(diǎn)，為了保障小規(guī)模污水處理設(shè)施的建設(shè)和持續(xù)正常運(yùn)行，該技術(shù)在大多數(shù)情況下具有不可替代性。
此外，我國(guó)的電力能源仍以火電為主，該技術(shù)的運(yùn)行能耗大約為常規(guī)污水處理廠的1/5，一個(gè)日處理2000噸的污水處理廠可節(jié)約電力40萬(wàn)度/年，可減少電煤燃燒產(chǎn)生的CO2、SO2、NO2等溫室氣體和污染物的排放；可消除每年排放600-800噸污泥所帶來(lái)的環(huán)境危害；節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用80萬(wàn)元以上，使污水處理廠的可持續(xù)運(yùn)行成為現(xiàn)實(shí)。
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