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    分散式污水处理能否成为水处理行业未来发展新方向

    时间:2017-08-11 14:28 来源:中宜环科环保产业研究 评论(0
    随着城市化进程的加快和对水环境质量要求的提高,城镇及农村生活污水处理受到广泛关注。与此同时,随着科技的发展和技术的进步,分散式污水处理设施实现了装置化、小型化,已经发展成为成熟的以节能化、生态化、景观化为方向的污水分散处理技术。  虽然目前全球城市化已十分明显,但仍有近30—35亿人口居住在农村,这些人中有相当一部分的生活条件还比较差,甚至还没有合适的污水处理系统。污水处理系统可分为集中式和分散式,传统的污水处理厂属于集中式污水处理系统,适用于人口稠密的城市地区。而在人口分布稀疏的农村地区采用集中式污水处理,则会因为建造污水厂花费的巨大钱财,而让这些本来就经济欠发达的地方再次背上债务负担。此时,分散式污水处理系统将是一个更合适的选择。  分散式污水处理系统不仅适用于欠发达的发展中国家,在某些情况下,它同样适用于发达国家。近年来,发达国家的城市中心人口密度正在逐渐下降,人们逐步开始向城市边缘分散定居,而此时如果建造集中式污水处理厂将不再合适。根据联合国环境署2002年统计数据,美国有25%的人口已在使用分散式污水处理系统。  本文将探讨对比几种典型的分散式污水处理技术的优缺点与适用性,以及如何进行技术选择与如何打破工程应用瓶颈。  传统与新型分散式污水处理工艺  传统式工艺  传统分散式污水处理技术包括湿地、好氧工艺(MBR、BCR等)、厌氧工艺(UASB等)。下表从技术、经济、环境、社会等角度对比分析了以上分散式工艺的优缺点。  新型工艺——生物质浓缩反应器  BCR的结构设计为一个曝气反应器,反应器底部进行微孔曝气,废水和微生物在反应器内呈悬浮态,出水为重力流。在帕维亚大学的试验中,BCR反应器采用PorexTM radial filter进行固液分离,孔径为5—20μm。由于介质表面的粗糙度,有可能形成2—3厘米水头损失。  根据帕维亚大学的实验结果,采用BCR反应器,COD去除率为93—97%,脱氮率为75—79%。需要注意的是,实验流量只有22L/m?d,远低于最大操作流量(10—50 L/m?d),因此,实验期间系统过滤能力基本稳定,无需反冲洗的前提下,可以稳定运行1年左右。而实际运行条件下,常用材质的孔径约为0.1μm,3个月后系统过滤能力降低77%,需要更换膜或者进行再生。帕维亚大学也指出,实际运行结果有可能会与实验结果相差较大,具体处理效果取决于膜的种类、污水组分与操作工况。  分散式污水处理的可持续性分析  所谓“最合适的技术”包括经济最优、环境友好、技术稳定、公众认可等特性。设计“可持续性技术”需要从以下维度综合考虑:  (1)健康与卫生:将可能影响公共卫生的病原体和有害物质的风险降至最低;  (2)能源与资源:考虑建设和运行所消耗的能源和资源,以及能回收利用的资源(例如将水、营养物返还农业),同时综合考虑再生资源(例如沼气);  (3)技术:最大程度地发挥技术功能,确保整个系统的构建、运行和监控。同时,要考虑技术应对电力供应、水资源短缺、洪涝等紧急事件时的稳健性和盲点,以及技术对于现有基础设施或社会经济发展的灵活性与适应性;  (4)经济:家庭以及社区的经济承受能力,包括建设、运行、维护和必要的投资成本;  (5)社会文化和制度:社会接受度、便利性、合法合规。  分散式污水处理系统满足以上全部维度要求,除此之外,还有占地紧凑、运行灵活等。所以,分散性污水处理技术属于可持续性技术,实际工程中具体工艺的选择需要综合考当地的气候、地域、污水水质、当地水资源与回用需求等特性。  集中式系统与分散式系统的对比与讨论  投资成本  集中式污水处理系统的投资成本显著高于分散式系统。集中式系统需要建设大规模的污水收集管网,其投资成本占据了总成本的80—90%。而管网的平均使用寿命为50—60年,到期更换、日常维护费用都将增加投资成本。  运行成本  集中式污水处理系统的设计需要考虑峰值流量,会导致增加系统容量,降低处理效率;重力管网输送过程中有可能因为地下水入侵造成废水稀释,增加处理费用和能耗;长距离输水导致泵站需求量更大,能耗更高,这三点直接导致运营成本的增加。  水质安全  集中式污水处理系统集中排放水量较大,可能引起受纳水域的富营养化。而分散式系统由于排水量小,将降低富营养化概率。  监测与管理  远程监控技术的发展大大助力分散式系统的监测,使用远程控制设备,可以轻松实现运行维护,无需大量驻场人员。  在管理方面,与集中式系统的管理“不可见性”不同,分散式系统的管理更需要联合当地居民的力量,公众参与度的提升将有可能进一步提高群众的节水和环保意识。  发展角度  相较于集中式系统,分散式系统更适应发展中国家农村和社区的发展变化,以及人口增长。分散式系统的基础设施投资可以逐步进行,无需一次到位。  实现源分离  分散式系统可以实现污水源分离,而集中式系统很难做到。通过采用新型卫生洁具,可以在源头进行生活污水的黑水与灰水分离,这些废水虽然流量小,但是含有大部分的COD(黑水中3000—10000 mg/L)和营养物质,以及几乎全部的病原体和微量污染物。就近集中处理,一方面减少了环境中微量污染物如金属和其他新兴化合物(如药品和个人护理产品)的分布;另一方面,最大程度提高本地系统的资源回收潜力。  分散式污水处理系统的应用障碍分析  如今,在几个欧盟国家(德国,荷兰)的城市已经建设了多个分散式污水处理系统示范项目,平均服务人口约为1000人,都取得了积极的成果。  但是,分散式污水处理系统的推广应用依然存在一定的障碍。这些障碍除了土地可用性(主要针对湿地系统)、成本和环境要求等因素之外,最大的障碍来自人们对新事物的接受程度。通常情况下,改革系统的经济成本太高、缺乏具体的综合经验、对未知的不确定性,这些都会成为传统思想中难以辩驳的因素。  分散式污水处理系统的倡导者主要是年轻的专业新秀,他们难以让决策者和传统的污水处理专业人员接受这些新概念。事实上,分散式污水处理系统在发展中国家的接受程度要高于发达国家,因为发展中国家较少存在预先技术的障碍,而发达国家的技术模式往往青睐于传统的集中式污水处理系统。
    编辑:徐冰冰
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