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2.主体生化处理工艺对比 根据生活污水处理站进水水质特点和出水水质要求,应选择具有生物除磷脱氮工艺生化处理工艺,其类型和实施方式多种多样,各具特点,其适用范围和应用的边界条件也存在差异。下面从市面诸多工艺中筛选出MBR 膜工艺、混凝沉淀+组合式人工湿地工艺、 SBR工艺、改良型AO(MBBR)工艺进行技术性能及经济效益比较,从中筛选推荐更实用农村特点的推荐方案。 MBR 膜工艺 MBR膜工艺利用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤,实现泥水分离。一方面,膜截留了反应池中的微生物,使池中的活性污泥浓度大大增加,达到很高的水平,使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底,另一方面,由于膜的高过滤精度,保证了出水清澈透明,得到高质量的产水。膜池设置 MBR 膜组件系统及配套的出水、清洗、曝气等系统。MBR膜区内的曝气有两个作用,一是用于膜组件周围的气水振荡,保持膜表面清洁,二是为提供生物降解所需要的氧气。通过膜的高效截留作用,大部分细菌及悬浮物均被截流在曝气池中,可以有效截留硝化菌,使硝化反应顺利进行,有效去除氨氮;同时可以截留难降解的大分子有机物,延长其在反应器中的停留时间,使污染物得到最大限度的降解。剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出,可控制系统内活性污泥的浓度和污泥龄。 其主要特点简述如下: 占地面积小,工艺流程短,出水水质稳定。 系统自动化程度较高,操作需要专业运营技术人员; 动力设备多,380V供电,运行能耗很高。 系统清洗费用更高,清洗时间长; 膜产品质量3- 5寿命,需要不定期的更换,更换费用高。 (2)混凝沉淀+组合式人工湿地工艺 混凝沉淀池,用于对进入人工湿地的污水进行混凝预沉淀,减轻后续单元的 SS 处理负荷。 污泥浓缩干化池,用于污泥停留进行消化浓缩,最后由人工将泥运走,用于生态农业施肥。 快速渗滤湿地,布置于潜流湿地之前,一起到截流微小悬浮物和强化处理的效果。 调节池,用于平衡水量波动,位于快速渗滤湿地和潜流湿地之间,可均衡约 6.5 h 的水量。 潜流湿地,为合理划分湿地以提高处理效率,潜流湿地主要由以下部分组成:进出水管道,块石层,土壤层,填料层,土工膜,排气管,检查井等。 表面流湿地,由于潜流湿地在处理污水中氮磷的效率不高,为保证出水质量,在潜流湿地后设置了一块表面流湿地,以强化对氮磷的去除。 植物选择,每个池以君迁子、油柿、垂柳,水曲柳、金银花等耐水湿的植物为主,配以菖蒲,水葱,美人蕉,香根草等常见湿地植物,由于各处理单元池内填料较厚,水位相对较低,可以种植一些相对耐水肥性差的普通植物,种植时先割开土壤层下覆盖的透水无纺布,将部分植物根系放在其下,而后覆土回填,种植过程中应尽量避免将土壤颗粒带入无纺布层以下。植物定植初期应有支撑,防止强风吹袭而倒伏。表面流湿地主要种植菖蒲,水葱,美人蕉,香根草,黄花鸢尾等集污水处理与观赏为一体的植物,定植行距为 0.1m。 其主要特点简述如下: 占地面积大,工艺流程长,出水水质受原水浓度波动大。 植物受项目地气温影响大,较适合南方地区; 易堵塞,每半年到1年需要人工翻料1次,人工成本高; 植物需要定期收割,至少1次/年; 运行费用低,动力设备少,无需曝气。 (3)SBR工艺 SBR 工艺(Sequencing Batch Reactor)即序批式活性污泥法工艺,是污水生物处理法中的一种。SBR 工艺中,曝气池和沉淀池合二为一,即生化处理与泥水分离在同一反应池中进行。污水分批次进入反应池,然后按顺序进行反应、沉淀、排除上清液和闲置完成一个运行操作周期。SBR 工艺适合当前好氧生物处理工艺的发展趋势,是一种简易、高效、低耗的污水处理工艺,在国内外得到了较为广泛的应用。 SBR工艺的一个重要特征是在反应池的进水处工艺每一操作循环通常由四个阶段组成,即进水/曝气、沉淀、滗水、闲置(视运行条件而定)。在曝气/进水阶段,池子中的水位由最低开始上升,同时进行曝气,完成生物降解过程;在沉淀阶段,停止进水和曝气,在无进水水力干扰、静止环境中进行泥水分离;滗水阶段,由移动式撇水装置排除池中上清液,使池中水位下降至设定的最低水位。 其主要特点简述如下: 工艺流程简单,集曝气与沉淀于一池,占地面积少,运行费用低; 可变容积的运行提高了对水质、水量波动的适应性和操作运行的灵活性,运行稳定; 良好的污泥沉淀性能。该工艺沉淀阶段不进水,保证了污泥沉降时无水力干扰,沉淀效果好; 反应池的入口设置生物选择器,并进行污泥回流(回流量为日平均流量的 20%),可有效地抑制丝状菌的生长和繁殖,防止污泥膨胀的发生; 良好的脱氮除磷性能,但是操作非常复杂; 自动化程度较高,维护要求高,运行对自动控制依赖性强; 滗水设施的可靠性对出水水质影响较大; (4)改良型A/O(MBBR)工艺 改良型A/O(MBBR)工艺采用的生物膜法,借助载体填料及利用污水中的污染物质挂膜生长,随水质及环境的变化,生物膜定期新陈代谢,膜泥沉降性能较好。采用生物填料(∅25×10 mm),活性生物填料比表面积大、附着生物量多,加速填料挂膜;依靠生物膜处理,可省污泥回流;高效脱碳除氨氮,提高出水水质。 正常运行时,填料悬浮在水中,每一颗生物填料都能作为微生物的载体,每一个载体都是一个微型反应器,填料内部生长厌氧茵,产生反硝化作用可以脱氮,外部生长好氧菌,使得硝化和反硝化同时存在的特性,大大提高了降解效率。整体工艺流程简单、操作简易,设备在通水通电的情况下能够全自动运行,自动化程度高,无需人值守。 工艺流程短,低能耗节省占地,根据不同水质需求,在高分子材料中融合不同种类有利于微生物快速成附着生长的微量元素,经过特殊工艺改性、构造而成,具有比表面积大、亲水性好、流动性好、生物活性高、易挂膜、处理效果好、使用寿命长等优点。 另外,较传统活性污泥法来讲,耐冲击性强,且不易流失,微生物更为稳定。 其主要特点简述如下: 工艺技术先进、高效节能,处理效率高,出水稳定达标; 处理设施安全、成熟,并尽量减少工程投资成本,降低运行费用; 最大限度地降低操作管理和维修技术难度; 污水处理设施具有较强的抗水量、水质冲击负荷能力; 污水处理设施运行时不产生臭气及噪声等二次污染; 采用生物膜法,污泥产量低; 优先选择国内先进、可靠、高效、成熟的污水处理专用设备。 生化处理工艺方案特点汇总比选如下表
3.结论建议 由于农村污水的收费机制的因素影响,必须回归到长效运营来考虑,运营省才是最为关键的因素,一些高能耗、高维护的工艺将不太适用农村污水。
通过上述几种工艺方案对比分析,可以看出MBR工艺、混凝沉淀+组合式人工湿地工艺、改良型A/O(SBBR)工艺、SBR工艺等其他工艺各自有不同的优势与不足。然而从能耗、低维护、低运营成本综合考虑:改良型A/O(MBBR) 污水处理技术装置处理工艺,投资小,能耗低、占地小、保温性强、安装快、易维护、出水稳定、运行简便,24h×365d无需专人值守等显著优势,是可以优先选择作为生活污水处理整县整村推进的主流工艺。 最终农村污水处理,可根据当地对尾水排放的要求不同,后端可增加景观湿地、中水回用等作为后段选配单元。
4.操作采用EPCO模式 EPCO模式的亮点在关于设计:项目前期政府委托第三方专业设计,做到因地制宜选型合理设计,遵守三个基本原则:优先接管,小型集中,分散补充;这样就很好规避了一些投资主体在中标后因为不专业或者自身设备选型单一造成重建设轻运营,一刀切现象发生;关于建设分2个板块:1是管网,考虑该项目复杂性强,地方矛盾协调量大,建议甲方做好甲供材,施工给到乡镇村按图,采取第三方监理机构参与,就可以做到快速实施减少协调。避免了一家单位实施难推进慢的情况发生;2是设备,可以采取以区为单位走政府采购公共平台招标含含运营3～5年。通过当地设立区县运营中心结合地方的考核标准做到季度考核可量化执行,确保整体项目有质有量。
以昆山市农村生活污水治理一期、二期工程为例: 主体工艺采用调节池提升泵站+一体化生物接触氧化处理装置(A2O)+人工湿地;设计规模为单个站区日处理5T～100T范围不等;采购方式为政府公开采购 (设计、新建、运营)。该项目力鼎环保承建了污水处理站67座,改造老旧污水处理站12座,分布在张浦镇、千灯镇、巴城镇、周市镇、高新区等所辖乡村,均已完成并进入3年运维阶段。 运营方式为力鼎环保设立昆山运营分公司,搭载远程平台线上实现远程巡检 +现场人工精准运维,确保覆盖范围内所有站区实现了全天候、无人值守、高效运行。运营接受甲方季度考核100分制度详见《昆山分散污水运营管理办法》并通过。本项目有效的接合了生化处理+生态处理模式,通过在本地设立运行维护中心,采取线上线下相结合的第三方运营托管方式,实现了区域运维落地有声。 该项目实现农村区域环境污染物的排放量大大降低,稳定达标出水,农村分散污水年总污染物削减量达到:CODcr 119.22 吨/年,BOD 64.58 吨/年,NH3-N 13.41吨/年,TN 12.42吨/年,TP 1.49吨/年,SS 39.74吨/年,减轻了对河湖及周边环境的污染,为建设美丽乡村及提升农村居住环境做出了巨大改善。 该项目荣获2017年度中国农村污水治理优秀案例; 2016年度/2017年度苏州市农村污水治理考核第1名;2017年度村镇污水区县运维典范奖;同时十三届全国政协副主席,九三学社中央常务副主席邵鸿同志、十九届中央候补委员,省委常委、苏州市委书记周乃翔同志、 江苏省住房和城乡建设厅厅长周岚同志、昆山市委书记杜小刚同志等多位领导先后莅临考察指导。 5.转换收费机制 从运营维度看结合行业经验发现,省级及以上的专项资金很少,更多依托地方财政为主,区县乡镇村结合的方式,普遍广大区县财政紧张,建设资金不足还未得到合理解决,运营可持续投入资金更是没有着落,其中区县和乡镇2级政府的资金压力更大,从行业成熟经验来看有4个方式可供自由选择: 通过第三方提供整体打包运营,采取优质资产置换的方式进行经营性贴补; 通过经营性与公益性场景区分,做到有效收集的合理收费客户培养; 通过镇村供排水一体化模式从后期自来水费中得到合理取值贴补生活污水处理费; 我们提倡国家和地方多走尾水利用,可以通过有机蔬菜、景观补水等方式化污水为资源,而非粗略的排放造成处理成本无法循环,提倡处理闭环回用,鼓励社会各界围绕运营收费机制不全多从商业角度提供更具有可行性的解决方案,为地方降低支出成本,让这份环境是也得以可持续有序发展。 6.明确责任主体 建设阶段以建设局、水务局、环保局为上级行政主管,有较强的强制力,对项目实施起到主导作用。根据区县农村的具体情况制作详细的规划,制作明确的实施方法,过程中进行监督和指导,确保项目能在规定的期限内圆满的实施。 乡镇和村委为地方政府,对于地方人文、环境较为熟悉,对收集管网的建设和污水厂站的土建施工起到重要作用。过程中涉及到各村不同的环境、居民的沟通协调工作等。这边面由乡镇统一招标实施便于管理和掌控。 地方水务集团、污水厂,代表了污水处理的专业性,应参与项目的设计、招标、技术指导、污水处理设备的采购等,避免出现设计出现漏洞、理论实践不统一、设备采购性价比失调等现象。 设计单位,根据主管部门的要求、参考水务集团或污水厂的专业性建议,实地勘察各村现场情况,设计出来可行性施工图纸,明确相关规范和要求,避免出现套图脱离实际的情况。 土建施工单位,根据招投标文件、施工图纸等,严格按照规范进行施工,积极与乡镇、村委、居民做好沟通协调工作,做到安全文明施工,避免出现偷工减料现象,做到安全质量进度的齐头并进。 设备单位根据设备招投标要求提供合格的处理设备,积极对接好各参建单位,指导配套土建单位的施工工作,负责安装调试完成,确保设备的正常运行,出水达标。 运维阶段明确考核主管单位由地方行政主管单位主导,指导运管单位制定考核标准,定期对运管单位、运维单位进行考核检查,进行监督工作。 运管单位建议由地方水务集团或污水厂负责实施,根据污水厂站和收集管网的运维管理进行方案的编制、招标、运维过程考核管理、水质检测等工作实施。 运维单位包括管网运维单位和污水站运维单位,统一由一家运维单位实施亦可单位进行运维工作的实施,根据运管单位的考核要求、招标文件的要求进行运维工作的开展,建设运维中心、运维管理平台、配备人员、机械、编制运维制度、实施性运维方案,定期进行管网和厂站的运维管理工作,接收运管单位的考核。 地方政府镇、村等配合运管单位和运维单位的现场工作,如地方矛盾的协调、特殊情况的处理等。
老站点的运维统一管理,因涉及主管单位、建设单位的不同,工艺的不同等情况,建议统一交接至运管单位进行养护管理,做好交接工作。 管网部分,由原建设单位和运管单位、运维单位逐一排查,罗列出影响运维工作的相关问题,由原建设单位组织整改完善后移交。 站区部分,需原建设单位提供相关施工图纸、工艺图纸等档案资料,根据现状运维单位提出改造方案,由原建设单位进行改造,经运行验收和水质验收后移交至运维单位。或统一由运管单位组织改造,各乡镇落实好相关改造资金。
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