水电之家讯：人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。生活污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水 中含氮、磷、硫多，致病细菌多。中国目前城市生活污水主要由各个城市的污水处理厂负责，但是村镇的生活污水处理如果还是按照大型污水处理工艺来处理，其难点较多，而且也不符合实际情况，这些污水基本上都是由小规模生活污水处理厂来解决。
一、我国小规模生活污水处理技术现状
据统计，我国有19000多个建制镇，60多万个行政村，250多万个自然村(统称为村镇)，其污水排放量约占我国生活污水总排放量的55%。村镇污水来源分散，难于集中，只能通过建设小规模污水处理设施(日处理数吨至数千吨)就近处理。目前，我国村镇生活污水处理率很低，已成为区域水环境的重要污染源。其主要原因除了经济发展不平衡、村镇污水处理设施建设投入较少外，更重要的是现有分散污水处理工艺不符合中国国情，致使已建成的污水处理设施的正常运行率很低。
城市大型污水处理厂普遍采用生化处理技术工艺，例如按间歇曝气方式来运行的“序批式活性污泥法”(SBR)、建立在序批式活性污泥法基础上的“周期循环活性污泥法”(CASS)、膜生物反应器(MBR)、具有良好脱氮除磷效果的“厌氧-缺氧-好氧法”(A2/O)等及其衍生技术。这些技术的优点是占地面积小、气候适应性强、处理效果稳定，但缺点也很明显，包括运行能耗大、管理维护复杂、污泥产生量大等。
为了便于维护和降低污水处理厂运营的人力成本，我国城市污水处理厂的规模往往很大(日处理数10万吨，甚至过百万吨)。而我国镇级污水处理厂的日处理规模一般为数百吨至数千吨，一座日处理2000吨的污水厂的运行费用约为100-150万元/年。经验表明，如将这类工艺用于村镇污水处理，由于其运行费用高、管理维护难度大，我国大部分村镇将难以承受，会导致采用这类技术建成的村镇污水处理设施普遍闲置。因此，目前我国村镇污水处理中大量采用土地生态处理技术，其中以人工湿地应用最广。
1.人工湿地污水处理技术
人工湿地是一种工程方案，利用地下人工介质中栖息的植物、植物根系、微生物，以及填料介质所具有的物理、化学特性，将污水净化的技术工艺。我国现有的人工湿地污水处理系统以潜流式为主，由于没有动力曝气，氧气在水中的溶解度很低、扩散速率小，主要依靠植物根系泌氧(≤3g/m2湿地)，供氧能力很差。国内外大量研究和实践证明，日处理1吨生活污水需湿地面积10m2以上。以人工湿地应用案例较多的捷克为例，195个人工湿地的平均占地面积为5.1m2/PE(population equivalent，人口当量)。美国环保署则建议日处理1吨生活污水采用15m2—20m2人工湿地。然而，为了减少用地和降低投资，我国大部分现有人工湿地案例的用地仅为2m2—3m2/吨水•天，有的甚至更少。其后果是这些湿地系统仅可在运行初期短暂正常运行(除非实际污水量很小)，大部分系统因为氧气供应不足、厌氧菌大量繁殖而变成黑臭污水潭。此外，人工湿地对磷的去除效果较差，在低温条件下不能正常运行甚至失效。
2.地下渗滤污水处理技术
地下渗滤污水处理技术，又称为化粪池系统(Septictank systems),因其突出的经济和环境优势，是北美、澳洲等地污水分散处理的首选技术。然而，由于设计欠佳、未考虑不同土壤类型差异、缺少维护等原因，部分地下渗滤系统处理效果较差;同时，由于非饱和带中缺少碳源，从而抑制了反硝化脱氮，最终导致硝酸盐渗入地下水，这被认为是正常运行的地下渗滤系统最为普遍的环境危害。此外，传统地下渗滤技术用地面积很大(>20m2/吨水•天)，难以在我国推广应用。为了减少用地面积，人们采用人工土填料代替原生土壤，使日处理1吨污水的占地面积减少到10—15m2。即使这样，其占地面积仍然很大，并且还增加了工程建设成本。
3.其他污水处理技术
此外，我国部分地区也采用了其他技术。稳定塘技术是由若干自然或人工挖掘的池塘组成，通过菌藻、水生生物等综合作用而实现污水净化的目的，其具有基建投资少、运行费用低、维护简单、不产生污泥等优点，但传统稳定塘占地面积大、受气候影响大，出水水质一般也不能达到较严的污染物排放标准。生物接触氧化法在我国部分地区应用较多，兼有活性污泥法及生物膜法的特点，该法在池内设置填料，进行淹水曝气，污水与填料表面的生物膜充分接触，使污水得到净化。生物接触氧化法占地面积小，但能耗较高、管理维护复杂、对总氮和总磷去除效果较差。
“非尔脱”(FILTER)污水处理系统源自澳大利亚，是一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水处理与再利用系统。其原理类似于种植农作物的垂直流人工湿地，由于以土壤做滤料，水力停留时间较长，对生活污水的处理效果好，适用于土地资源丰富、可以轮作休耕的地区。该系统受气候和作物生长季节限制，水力负荷低、用地面积大，此外还需修建控制排水量的泵站，成本较高。
为了克服单一技术的不足，有些采用组合工艺处理农村生活污水。例如生物接触氧化+人工湿地、厌氧处理+人工湿地等，组合工艺能够获得更好的处理效果，但是建设和运行费用往往更高，使其在我国推广受限。
由于我国土地资源珍贵、经济欠发达(村镇的经济承受能力更小)、缺少小规模污水处理设施的运行保障机制、气候条件的地域性和季节性变化大，上述技术均不能满足国情要求，在我国适用性差。因此，亟需研发和推广占地面积小、投资小、运行费用低、管理维护简便、处理效果好的小规模污水处理技术。
二、高负荷地下渗滤污水处理复合技术研究成果与进展
针对我国村镇缺少适用的小规模生活污水处理技术的困境，在中国科学院相关项目的资助下，中国科学院广州地球化学研究所的项目团队经过10多年研发和应用实践，发明了高负荷地下渗滤污水处理复合技术，并成功实现了产业化应用，使我国在分散型污水处理领域达到国际领先水平。
高负荷地下渗滤污水处理复合技术工艺流程如图1所示。污水经过格栅、沉淀和厌氧酸化水解后进入调节池，然后定时定量地被输送到高负荷地下渗滤单元，使污水在不同功能结构层中横向运移和竖向渗滤，其中的污染物被填料拦截、吸附，并最终被附着于滤料表面的微生物分解转化而去除。为保障氧气供给，落干期间对高负荷地下渗滤单元进行间歇供氧(换气)。污水经过缺氧深度处理单元，进一步提高脱氮除磷效果，达标后排放。该工艺的核心为高负荷地下渗滤和深度处理单元，创新也主要集中于此。
↑图1 高负荷地下渗滤污水处理复合技术工艺流程图
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