王洪臣:深度解析中國農(nóng)村污水治理技術(shù)瓶頸及對策
農(nóng)村污水治理近兩年來被業(yè)界視為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的“新”藍海,不少業(yè)內(nèi)人士都對這一新興水務(wù)市場的發(fā)展前景較為樂觀。農(nóng)村污水由于地區(qū)分散,人口數(shù)量較大,收集難等原因造成農(nóng)村污水成為水污染的主要組成因素,農(nóng)村污水中還有大量的有機物和有氮、磷等無機鹽類。那么,現(xiàn)在農(nóng)村污水治理技術(shù)的瓶頸是什么?又有什么對策呢?今天小編就和大家一起來看看中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院王洪臣副院長怎么說~
一、技術(shù)瓶頸在哪里?
1.1 污水分散治理與農(nóng)村污水處理的關(guān)系
污水分散治理:遠離城鎮(zhèn)市政集中處理設(shè)施的地區(qū),以就地原位收集處理的污水處理系統(tǒng)。美國市政集中污水處理設(shè)施與分散設(shè)施的分界是500立方米/日。
西方的分散社區(qū)
歐美典型郊外社區(qū)
美國社區(qū)分五類建設(shè)管理,前四類為集中建設(shè),其余原位建設(shè)。
管理實體所有制:適用于高環(huán)境敏感度且對出水水質(zhì)要求嚴格的地區(qū)。與管理實體運行維護制不同的是,管理實體擁有分散處理設(shè)施,并且對分散處理設(shè)施的規(guī)劃、管理、運行、維護全面負責(zé)。
管理實體運行維護制:適用于建有許多分散處理裝置的高環(huán)境敏感度(飲用水源地)的地區(qū),為了達到水質(zhì)要求,必須保證頻繁而可靠的運行和維護。與運行許可制不同,政府將運行許可證頒發(fā)給管理實體而非設(shè)施所有者,以保證運行的效果。
運行許可制:適用于需要持續(xù)保持出水水質(zhì)的地區(qū),政府將一定期限的運行許可證頒發(fā)給設(shè)施的所有者,若設(shè)施運行情況良好,許可證的年限可以延長。為了達到出水標準,設(shè)施的所有者應(yīng)雇傭?qū)I(yè)的維護和運行者。
維護合同制:通常用在稍微復(fù)雜一些的處理系統(tǒng),比如需要進行預(yù)處理的系統(tǒng)。這種模式下,業(yè)主需通過合同雇傭?qū)I(yè)的操作人員來完成必要的維護工作。
業(yè)主自覺制:最低層次的管理,適合用于周圍沒有飲水源或地下水埋藏較深的低環(huán)境敏感區(qū)域、私人擁有和運行的污水處理系統(tǒng)。
山東諸城市北潘家莊村,北方
江蘇宜興市陸平村,南方
中國農(nóng)村是群居社會,可以集中建設(shè)!
美國已全部建設(shè)了社區(qū)集中處理設(shè)施,共13950,相當于中國13950個村莊;
日本已建成75%的社區(qū)集中處理設(shè)施,共3600,相當于中國3600個村莊;
中國建成了共有2700000個自然村,600000個行政村,建成了多少?
1.2 中國農(nóng)村污水處理無法復(fù)制西方的污水分散治理技術(shù)及經(jīng)驗
(1)西方污水分散治理主要是社區(qū)污水治理,中國主要是農(nóng)村污水治理;
(2)西方社區(qū)主要方式是原位就地治理,中國農(nóng)村主要方式是集中治理;
(3)美國的OWTS、日本的凈化槽等原位治理技術(shù)不適合中國;
(4)西方社區(qū)污水集中處理數(shù)量很少,可采用較高標準的技術(shù),中國農(nóng)村污水集中治理需要建設(shè)的數(shù)量巨大,需要研究適宜的技術(shù)!
(5)西方社區(qū)污水集中處理數(shù)量很少,收集管網(wǎng)建設(shè)量不大,中國農(nóng)村污水集中治理需要建設(shè)的大量管網(wǎng),需要研究適宜的管網(wǎng)建設(shè)方式!
(6)分散社區(qū)的市政建設(shè)及管理水平高于城市,中國農(nóng)村建設(shè)及管理水平落后。
中國農(nóng)村污水處理無法復(fù)制西方的污水分散治理技術(shù)及經(jīng)驗需要基于中國國情探索創(chuàng)新!
二、農(nóng)村污水處理主流適用技術(shù)可能是什么?
2.1 現(xiàn)有技術(shù)
生物處理工藝:活性污泥法(傳統(tǒng)法、SBR)、生物接觸氧化、膜生物反應(yīng)器、自然曝氣生物膜法
生態(tài)處理工藝:人工濕地、穩(wěn)定塘、土地處理、生態(tài)河道
2.2 西方采用的主流技術(shù)
美國:以生物接觸氧化為主,輔以SBR活性污泥法、傳統(tǒng)法活性污泥法
日本:目前以生物接觸氧化為主,SBR活性污泥法正在快速增加
德國:以SBR活性污泥法為主,膜生物反應(yīng)器逐步增加
這些國家采用以上技術(shù)的背景是總體數(shù)量不多。
日本村落污水處理典型工藝:接觸曝氣法工藝流程
2.3 中國農(nóng)村污水處理的主流適用技術(shù)分析
未來,難以想象中國270萬個自然村都采用生物接觸氧化、SBR活性污泥法或MBR膜生物反應(yīng)器。
如是,將需要投資3000~4000億元人民幣,年耗電200~250億千瓦時!
另外,鼓風(fēng)機、曝氣器、填料、潷水器、膜組件、…,污泥量大,工藝控制,誰來運行維護?如不能正常運營,將造成巨大社會資源浪費!
我國農(nóng)村污水處理特點:
(1)缺少運行人員
處理規(guī)模小、數(shù)量多且高度分散,難以為每個站點配備足夠?qū)I(yè)運行人員。由于偏遠,設(shè)施設(shè)備的維護、維修和更新等也會受到較大限制。
(2)水量水質(zhì)變化大
農(nóng)村規(guī)模較小,高峰排水會短時間內(nèi)對處理設(shè)施造成水量水質(zhì)的沖擊。農(nóng)村居民生活規(guī)律高度一致,農(nóng)村水量水質(zhì)時變化較大。
(3)單位能耗較高
農(nóng)村污水處理設(shè)施規(guī)模小,加之農(nóng)村遠離電廠,在遠距離輸配中損失大(約損失1/2),單位電耗高。
我國農(nóng)村污水處理技術(shù)需滿足的三個條件:
(1)免運行、低維護
免調(diào)節(jié)工藝參數(shù)、免設(shè)備調(diào)度、免日常巡檢,且不以自控為手段,周期簡單巡檢,低維護頻率。
(2)抗水量和水質(zhì)變化
能夠高度適應(yīng)水量和水質(zhì)的變化,保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定。
(3)低能耗
規(guī)模小、單耗高、輸配電路損失大。目前典型農(nóng)村污水生物處理工藝,單位電耗數(shù)倍于城市污水處理,全部處理,年耗電達到數(shù)百億度!
2.4 循環(huán)生物濾池技術(shù)
循環(huán)生物濾池(WRBF®)僅通過一臺泵,耦合了集約和生態(tài)兩種技術(shù)路線的各自優(yōu)勢,自如地應(yīng)對農(nóng)村地區(qū)復(fù)雜的排水情況,保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定。
對WREF工藝的綜合量化評價
循環(huán)生物濾池技術(shù)應(yīng)用案例
(1)北京市通州區(qū)管頭村污水處理設(shè)施建設(shè)項目
工藝:循環(huán)生物濾池(WRBF)
處理規(guī)模:110t/d
占地面積:300m²
出水水質(zhì):北京市地標村莊B類
運行電耗:0.5kwh/t
(2)湖北省恩施自治州建始縣XX村污水處理站建設(shè)項目
污水處理站部分
處理工藝:循環(huán)生物濾池(WRBF)處理規(guī)模:36t/d
占地面積:150m²
出水水質(zhì):國標一級B
運行電耗:0.5kwh/t
(3)內(nèi)蒙古準格爾旗XX村生活污水處理項目
處理工藝:循環(huán)生物濾池(WRBF)處理規(guī)模:6t/d和4t/d
占地面積:30m²和24m²
出水水質(zhì):國標一級B
運行電耗:0.5kwh/t和0.75kwh/t
三、家家戶戶的污水怎么收集起來?
3.1農(nóng)村排水采用什么體制?
1)由于農(nóng)村人口密度低,即使在降水量不大的地區(qū),絕大多數(shù)農(nóng)村仍屬于大雨水、小污水,因此,農(nóng)村地區(qū)一般應(yīng)采用分流制排水體制;
2)雨污分流以后,雨水可通過明溝直接匯水并排放,降低建設(shè)成本。
3.2 農(nóng)村污水收集管線的管徑問題
農(nóng)村污水量很小,按經(jīng)濟流速計算,管徑很小,管子很細,極易堵塞;如果按室外排水設(shè)計規(guī)范設(shè)計,管徑太大,流速太小,最終因泥沙沉積而堵塞,且考慮坡降,須增加埋深。那么,怎么選擇管徑,大管徑還是小管徑?
3.3 一種新型的污水管網(wǎng)系統(tǒng)
3.4 與傳統(tǒng)管網(wǎng)比較
四、其它熱點問題
(1)排放標準:不可太嚴格,尤其是TN和TP,對水質(zhì)水量變化很大的小流量污水要求嚴格的脫氮除磷,從水處理原理上看,是很荒唐的,無異于皇帝的新衣。
(2)一體化設(shè)備:為什么非要一體化?必要性何在?無形中增加了維護難度。
(3)地埋式:為什么非要埋在地下?農(nóng)村缺這點地嗎?
(4)微動力:小規(guī)模設(shè)施的單位能耗一定遠高于城鎮(zhèn)污水處理,城鎮(zhèn)污水單耗0.2~0.3度/立方米,你好意思說農(nóng)村污水低于0.5度/立方米?
(5)關(guān)于生態(tài)處理工藝:濕地、穩(wěn)定塘勉強算是微動力,但是,生態(tài)工藝會是農(nóng)村污水處理的主流技術(shù)嗎?