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生活污水处理设备能缓解日益严重的生活污水处理问题吗

点击次数:1538 发布时间:2016-10-11

1、我国生活污水排放现状

截至2010年底,我国城市和县城的污水排放总量已达到450.8亿吨。其中,657座城市污水排放总量为378.7亿吨,1633座县城污水排放总量为72.1亿吨。随着经济的快速增长,农村生活水平和生活方式也发生了极大改变,农村生活污染对环境的压力越来越明显,问题凸显。但是,目前对于农村生活污水排放量的统计还是空白。据测算,全国农村每年约产生生活污水量90多亿吨,人粪尿年产生量为2.6亿吨,绝大多数没有处理,直接排放。

2、“十一五”全国生活污水处理设施建设情况

"十一五"期间,我国城镇污水处理设施无论在建设数量和污水处理能力上,还是在污水处理设施的运行效率上都有显著提高。据统计,截至2010年底,全国已建成城镇污水处理厂2832座,总处理能力达1.25亿吨/日,较"十五"期末翻一番。"十一五"期间,全国累计新增污水处理厂2000余座,新增污水处理能力超过6500万吨/日。全国96%的设市城市、65%的县城均已建有污水处理厂。有16个省、自治区、直辖市实现了"每个县(市)均建有城镇污水处理厂"的目标。此外,"十一五"期间建设完成城镇污水管网约6万公里。截至2010年底,管网总长度超过15万公里,较"十五"期末增长了约60%。在再生水设施建设方面,截至2010年底,我国再生水生产能力达到1082.1万吨/日,实际再生利用总量923万吨/日。

3、我国生活污水处理现状

2010年全国城镇污水处理厂年处理污水量达318亿吨,较"十五"期末增长114%。据统计,2010年,全国城镇污水处理厂削减化学需氧量920万吨。与2005年相比,全国城镇污水处理厂新增化学需氧量削减量500万吨,占"十一五"期间全国新增削减总量的70%以上,为总量减排目标的实现及水环境质量的改善做出了巨大贡献。

对于农村生活污水处理,目前还没有全面开展工作。但是,环境保护部十分重视农村环保。部长周生贤在2012年全国环境保护工作会议等多次重大会议上都对农村环保工作的重点、难点做了重要阐述。2008年,环境保护部与日本环境省在东京签署《关于合作实施小城镇分散型污水处理示范项目的备忘录》,在中国开始进行分散型污水处理设施试点示范项目研究。截至目前,共在河北、黑龙江、山东、江苏、重庆、云南、新疆等地建设了十余处示范项目。其中5处示范项目已经竣工并稳定运行,其成熟的经验也已经得以推广。

 

1 农村污水处理现状
1. 1 国外农村污水处理现状
农村污水处理方面,各国都有自己的处理工艺。日本在1977年,实行农村污水处理计划,成立农村污水处理协会,负责研究适合农村污水处理方案。其设计了JARUS 模式的15种污水处理装置,处理工艺主要是生物膜法和浮游生物法,具有体积小、成本低、操作简单的特点。到1996年底,建成2000座农村小型污水厂,处理后的中水用于农业灌溉,污泥用作农田肥料。德国也很重视污水处理,到1992年,全德国的污水接管率就达到92.2%。在相对集中的农村采用集中处理,对于分散的农村采用分散小型污水处理设施,其主要以腐化池为主,外加生物滤池、生物接触池、稳定塘等。韩国农村居民多分散居住,采用小型、简易的污水处理系统,工艺为湿地污水处理系统,其缺点是占地大,受充分供氧、气温和植物生长季节的影响等。
1. 2 国内农村污水处理现状
我国农村污水处理设施建设比较晚,“十一五”规划推动农村污水处理建设,要求农村无公害排放,但是我国农村经济发展落后,农村污水处理设施建设才刚起步。
北方部分农村及沿海地区大部分农村配有污水处理系统,多以单村处理为主。如北京各村现在实行污水处理建设,多采单村处理模式,只有部分相对集中的村落采用集中处理;还有少数靠近城镇的村落,污水管接入城市集中处理管网。分散布置模式采用的处理工艺主要有人工湿地、生物膜法(MBR) 、智能化小型污水处理工艺等。但存在部分系统冬季低温无法运行;日变化系数大,系统少数时间高负荷运行;污水量太小时,停止运行。沿海地区等集中村落设有污水处理系统,但处理工艺落后,多采用城市污水处理工艺;靠近城市村落,接入城市管网;分散的、经济相对差的村落无污水处理设施。
2  污水处理工艺
2. 1  稳定塘处理工艺
稳定塘是由若干自然或人工开挖的池塘组成,通过塘内的藻、菌、浮游水生物的综合作用达到净化污水,其出水水质较好。研究浮萍稳定塘系统处理村镇或社区污水中,发现TSS 去除率可达80% ,COD去除率大于75% ,但气温下降,COD去除率降到60%。
在传统基础上改进的藻类稳定塘比传统的稳定塘有更多的生物,并增加搅拌装置,促进污水混合;调节塘内的氧气和二氧化碳的浓度,及水温和水质,从而提高有机物、氮和磷的去除率。藻类稳定塘受光照、温度、水深和塘内流速的影响大。
    2. 2  人工湿地处理工艺
人工湿地处理系统是在人工铺的基质上种植芦苇、香蒲、凤眼莲等水生植物,利用湿地构成的土壤、植物,水生动物和微生物共同过滤、吸收污染物的工艺。按植物类型有挺水植物和浮游植物,按照水流形式分为表面流湿地、替流人工湿地和垂直流人工湿地。
湿地的基质、植物和水中微生物是净化污水的主体,植物起消耗营养物质和输氧的功能。植物的人工湿地的硝化能力明显高于无植物的人工湿地。
2. 3  土地处理工艺
在人工控制下,污水经过土壤- 植物系统的物理、化学、生物等的处理,达到净化的效果,是无动力处理工艺。我国现有的工艺有快速渗滤处理系统、地下渗滤处理系统等。快速渗滤处理系统是使渗透性好的土壤处于周期性的淹没和干旱的交替状态,使污水经历厌氧和好氧处理的一种处理工艺。具有较好的氮、磷去除率。
2. 4  生物膜处理工艺
生物膜法是指以天然材料 、合成材料(如纤维) 为载体,其表面的生物膜为微生物提供附着面,微生物通过分泌的酵素和催化剂降解污水中的物质,同时代谢生成物排出生物膜。生物膜法主要工艺有生物廊道、生物滤池、生物接触氧化池等。生物膜法具有较高的处理效率,对于受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的净化效果。现有简易、方便操作、集一体的生物膜工艺如膜生物反应器(MBR) 和智能化小型生活污水反应器。
目前农村生活污水任意排放,造成流域等水体污染,同时农村经济发展赶不上城镇,地区特点突出等,因此新农村污水处理系统建设迫切需要经济、、自动化高的一体化处理系统,以适应我国农村污水的多样性等。在选择工艺时,要结合当地实际情况,如水质、水温、经济发展水平等因素,综合考虑确定具体工艺。针对我国农村污水处理的现状,污水宝特推出四种型号的一体化生活污水处理设备解决农村生活污水处理难、占地面积大、运行维护困难的难题。并且经大量实践证明,经处理后的污水完全符合城镇污水处理厂污染物排放标准要求。

国内污水处理设备的生产始于20世纪70年代中后期,当时产品的标准化、成套化、系列化水平很低,定型产品较少。进人20世纪90年代以来,国家有关部门先后对主要污水处理设备制造企业进行了技术改造,提高了制造能力和制造水平,城市污水处理专用设备和与之配套的通用设备的生产水平都有了很大提高。
   目前,日处理5、10、25、50吨的城市污水处理厂的全部或主要设备都可实现国产化。其中,国产的微孔曝气器、高强度曝气机、带式压滤机、各类格栅除污机、刮泥机、刮砂机、曝气转刷、曝气鼓风机、大型污水泵、潜水电泵等已基本上能够适应国内市场需求,还有部分产品出口。
    在产品设计方面,从日处理5万吨到50万吨规模的污水污泥提升系统、机械过滤沉淀系统、曝气处理系统、污泥脱水处理系统等国产设备,已相当于国际20世纪80年代水平,并能够提供成套设备。但在沼气发电系统、在线监控系统等方面,国产设备与国外发达国家相比,尚存在较大差距。在一些国际20世纪90年代形技术装备领域,还存在空白有待填补。
    在产品水平方面,能耗较大的鼓风机、水泵等产品,单机设备效率已接近国际20世纪80年代水平。成套产品的总体水平相当于国际20世纪七八十年代的水平。
    发达国家污水处理设备目前已达到高度现代化水平,具有以下特点:一是城市污水和工业废水处理设备已实现标准化、定型化、系列化和成套化,已构成门类齐全、商品化程度高的水处理设备工业。二是水处理单元设备,如沉淀、过滤、萃取、吸附、微滤、电渗析等已形成专业化规模生产,品种、规格、质量相对稳定,性能参数可靠,用户选择十分方便。
    三是城市污水成套设备向大型化发展,工业废水处理设备随着工艺的成熟而趋于专门化、成套化。
四是与水处理相配套的风机、水泵、阀门等通用设备已逐步实现专门化设计,并组织生产,以满足特殊需要。五是水资源紧张、水体富营养化、饮水安全导致废水深度处理设备和消毒设备有相当程度的发展。六是厌氧处理技术重新引起重视,促进了厌氧处理设备在高浓度有机废水处理上的应用。


4、国内污水处理技术滞后: 
    目前,国产污水处理成套设备与发达国家相比,存在很大差距。主要问题有以下几点:一是产需矛盾突出,我国污水处理设备的综合生产能力远远不能满足国内需求。二是品种结构落后、品种少、开发能力弱。在众多产品中,一般机械产品和初级产品所占比重大,具有现代化水平的机、电、仪一体化装备较少或处于起步阶段。除大型环保骨干企业外,大多数企业缺乏新产品的自我开发能力。三是产品质量差、技术水平低。35%~40%的产品相当于国际20世纪六七十年代的水平。现行的国产污水处理设备中,约有l/5属于限制生产或限期淘汰产品,约有2/5属于需要改进的产品。四是产品创汇不稳定。尽管国产污水处理设备有出口,但总的来说,出口设备技术含量不高,出口的类别、品种和地区较窄,在国际市场上竞争力不强。五是相关企业综合效益普遍偏低。除少数企业外,多数污水处理设备制造企业的经济效益较差。六是设备成套和工程承包能力弱。能够承担污水处理工程承包和设备成套的企业很少,大多数企业把主要精力放在自己比较适应的开发、制造成品领域,从事单机生产和销售,从而使国产污水处理成套能力和工程总承包能力较弱。七是操作培训、售后服务等工作亟待加强。
 

    发达地区的水与污水处理行业正把SCADA用作支持新业务流程的核心技术,以应对行业里的动态变化和大规模更新现有基础设施的需求。使用新兴SCADA技术可在提高老化基础设施的可持续性、对老化基础设施进行更新换代时将所需的资本开支降到zui低。发展中地区则在更新或安装新的水与污水处理及配水系统。SCADA用来把这些处于不同地理位置的设备连接到一起。随着水与污水处理行业在不确定的经济环境下转而改善业务流程以满足上涨的需求,并应对私有化和行业的公私合营带来的经济挑战,SCADA将会成为技术应用的核心。供应商必须要开发出一种能与公司的业务系统完全集成的SCADA系统。这些系统包括地理信息系统(GIS)和资产管理项目等技术。供应商想要塑造的竞争能力,就必须充分展示其SCADA系统所能实现的实时数据,以此来满足污水处理厂运营的相关所有利益方当今和未来的需求。

根据前瞻产业研究院发布的2016-2021年中国污水处理设备行业产销需求与投资预测分析报告数据显示,截至2014年6月底,中国城镇污水处理厂数量变为3666座,污水处理能力变为1.54亿立方米/日。从2009年增加至2013年底,平均每年增加污水处理厂418座,但是近年增速明显放缓,2013年只增加了171座,2012年至增加了207座,2011年增加了303座。2009年污水处理能力增幅较大,从2010年开始才是正常增长,从2010年至2013年,平均每年增加污水处理能力966.67万立方米/日。城镇污水处理市场已近乎饱和,市场机会只是污水厂运营这一项,如何增加污水厂收益,增加运营效应才成为城市污水处理厂重点考虑的问题。

  图表1:2009-2014年城镇污水处理市场容量增长情况(单位:座,亿立方米/日)

  

  资料来源:前瞻产业研究院整理

  而对于广大的农村市场来说,几乎很少见到污水处理厂,污水处理率更是不到10%,和城镇86%的污水处理率明显相差较大,而更加前瞻研究院污水处理报告,2013年,全国废水中化学需氧量排放量2352.7万吨,比上年减少2.9%。2013年,农业源化学需氧量排放量1125.8万吨,比上年减少2.4%。其中畜禽养殖业排放1071.7万吨,比上年减少2.5%,水产养殖业排放54.0万吨,比上年减少1.5%。农业源化学需氧量排放占排放总量的47.85%,比上年增加0.25个百分点。近年农业源化学需氧物占比不断提高。因此,农村污水处理市场机遇较广。

  图表2:2011-2013年中国废水中化学需氧量排放量(单位:万吨)

  

  资料来源:环保部 前瞻产业研究院整理

5、日本的污水处理工艺

引进日本净化槽技术在中国浙江农村污水处理中应用,探索净化槽技术在中国农村地区的推广应用前景。膜式净化槽污水处理系统应用先进的浸没式平板膜组件,采用MBR工艺,实现对污水中有机物、氮和磷营养盐类的有效去除。

正常工况条件下,监测结果表明,处理系统对COD、BOD5、氨氮、总磷和悬浮物的平均去除率分别为83.64%、84.46%、97.94%、94.13%和93.95%。膜式净化槽系统处理出水水质好且稳定,可直接回用,适宜对水质要求较高和经济条件较好的地区选用。今后在中国农村推广应用净化槽,需加强维护管理制度建设。

农村环境保护工作不仅与农民利益息息相关,还会严重影响广大居民的菜篮子、米袋子和水缸子。2010年*次全国污染源普查结果显示,农业源污染物化学需氧量(COD)的排放量占排放总量的43.7%,农业源总氮(TN)、总磷(TP)分别占排放总量的57.2%和67.4%。随着城市污水和工业废水处理率的提高,农村排放的污水已成为我国水体污染的重要污染源。对浙江省河网地区,个典型村落的调查表明,农村排污对河浜的污染严重,河浜水质均为劣V类。

国内外农村生活污水处理技术依照原理分为厌氧生物技术、好氧生物技术和生态处理技术等,具体技术工艺包括化粪池、沼气池、接触氧化池、生态滤池、稳定塘、人工湿地和土地渗滤等。我国现行农村生活污水处理技术主要针对有机污染物去除,对氮、磷营养盐类的去除率不高或去除效果不稳定,而氮磷营养盐是造成水体富营养化的主要污染物。推广应用对有机物、氮和磷去除率高的污水处理技术工艺或设备是现今农村污水处理发展的一个重要方向。发达国家在农村污水防治方面起步早,积累了一些经验,技术工艺对有机污染物、氮和磷营养盐类的去除能力强,值得我国借鉴。

日本净化槽(Johkasou)技术是在农村分散污水处理方面应用的一体化处理设施技术,发源于20世纪60年代,经过多年的发展,已经形成了一套比较完善的技术管理体系,在保护日本乡村水环境方面发挥了重要作用。膜式净化槽是深度处理类型净化槽,采用生物处理和膜分离相结合的MBR工艺,能有效去除污水中的有机物、氮、磷和悬浮物等。具体参见更多相关技术文档。

借鉴日本净化槽技术在乡村污水处理方面的经验,探索净化槽技术在中国农村污水处理中的应用前景,对于推进农村污水处理,改善农村水环境具有重要意义。本项目引进日本净化槽技术在安吉县山川乡续目村生活污水处理中应用,解决续目村生活污水直排入河的问题。安吉县山川乡续目村位于太湖流域东苕溪上游,生活污水的处理可以带动周边地区乡村污水治理和环境改善,为太湖流域清水入湖目标的实现提供技术支撑。

6、国际污水处理设备工艺值得我们借鉴

中国农村污水处理基本方法有三条,分别是:“以奖促治”、“连片整治”、“拉网式全覆盖”,中央政府分别投入了135亿元、179亿元和50亿元资金在这三种方法上面,而由于农村污水处理经验的缺乏和运营人才的缺乏,导致目前农村污水处理仍然不足10%,未来5至10年,预计农村污水处理市场每年新增投资规模在55亿元左右,同时污水处理运营市场规模达到400亿元,因此,农村污水处理市场将成为中国污水处理行业下一个黄金时代。

 

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