分散式污水处理再生利用概述

林子绪 靳志龙 高新业 杨林

摘要：指出了污水处理资源化是未来污水处理的发展方向，从分散式污水的源头、处理过程和剩余污泥资源化3个角度总结阐述了西方发达国家的先进污水处理理念和经验。

关键词：分散式污水处理;污泥资源化;概述

中图分类号：X703

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（ 2019） 24-0118-02

1 分散式污水处理概念

根据处理方法，可将污水处理分为三类，即个别住宅的就地处理，小型集中地区的分散处理，以及大型污水处理厂集中处理。分散处理是指对小规模区域排放的污水进行现场收集，在此基础上使用低成本、可持续的处理系统进行污水处理和资源再利用。就范围而言，与集中处理的区别在于就地处理，但它不仅仅是小规模、低成本的处理方式，而是建立在“水资源重新分类，减少能耗和水资源的再利用”的基础上的，是水中营养物质的再循环过程。

2 分散式污水处理存在的问题

2.1 生态卫生排水系统

20世纪以来，传统的卫生设施逐渐普及起来，大大改善了生活卫生条件的同时，固有弊病日益突显：①每人每年约使用15 m3的清洁水冲洗尿液和粪便，造成了严重的水资源浪费;②传统排水系统将营养成分白白浪费.造成资源损失并成为污染源。生态卫生排水系统就是对传统排水系统的一种变革，通过污染物的源分离，节约用水，减少污染物扩散，同时从粪便、尿液中回收对植物生长有益的养分。与生态卫生排水系统源分离概念相关的技术目前已有应用[1]，尿粪分离式便器已在瑞典，丹麦，荷兰，德国等发达国家使用。在前端收集尿液，后端收集粪便。尿液和冲洗水单独收集储存于特殊容器中，经过简单的物理处理进行农业回用[2]。粪便处理可采用新技术一预堆肥池，预堆肥后可保留30%～50%的碳素，60%～70%的氮素，35%～40%的磷和20%的钾[3]，生态马桶无需水为运输介质，使用具有高孔隙度的锯末进行微生物的培养，可以通过控制温度（55～65℃）、湿度等条件加速好氧微生物繁殖速度，从而加速粪便和腐烂废物的分解，产物可作为优良有机肥和土壤改良剂。

2.2 集成化小型污水净化装置

由于小型分散污水处理系统面向的是一户或几户居民，故操作简单效果稳定是衡量反应装置实用性的重要指标，所以发展集预处理、二级处理和深度处理于一体的小型污水处理装置已成为一种发展趋势。

2.2.1 日本的集成化装置

日本自主开发的一体化设备——净化槽被广泛应用于分散式污水处理，净化槽有两种：一种是仅用于厕所冲洗水处理的“tandouku - shori”净化槽，一种是用于混合污水处理的“gappei - shori”净化槽。目前日本已安装有800万台净化槽，服务3600万人，在缺少下水道系统的的边远乡村地区应用较为成熟。

净化槽主要采用厌氧滤池与接触氧化池、生物滤池和移动床接触氧化池的组合工艺，在滤池和接触氧化池中加有填料供微生物附着。以处理混合污水的Gappei- shori净化槽为例，出水效果良好，BODs <20 mg/L、TN<20 mg/L[4]。在此基础上，日本学者研究了膜分离净化槽[5]。与普通净化槽的区别在于二级处理以膜组件为核心处理单元，并通过间歇曝气和消化液回流强化脱氮。

2.2.2 欧洲的集成化装置

许多欧洲发达国家也开发了不同形式的小型集成化污水处理装置。如在挪威，地形复杂，无法采用常规土壤渗滤就地处理，故开发了以SBR、移动床生物膜反应器、生物接触氧化为主，并结合化学除磷的小型污水处理装置，如BioTrap和Biocac等[6]。处理效果良好，BOD去除率>90%，脱氮率>50%，除磷率>90%。

Biovac处理设备由调节池和SBR反应器构成。间歇运行，废水与污泥充分混合曝气，添加硫酸铝进行沉淀除磷。

BioTrap处理设备则是在化粪池后面接一个圆柱形地窖，采用连续流，微生物主要附着在圆柱形塑料填料上并随填料自由运动;反应器的后半部分用于絮凝沉淀除磷。

近年来，我国在集成化小型污水处理装置的研发和应用方面也开始了一些有益的实践。有许多新技术和新工藝进入成果转化阶段，兰州交通大学研发的高效、低耗、易管理的潮汐式生物接触氧化[7]技术就是其中之一，COD去除率>90%，脱氮率>70%。

2.3 分散式污水处理中的磷回收

根据分散式污水的处理特点，可以从污水中、污泥中回收磷。一方面，从源头进行控制，另一方面，污泥中含有大量的不可再生资源磷，据统计，每吨干泥中含TP15～30 kg，现在国际上已经把剩余污泥资源化作为循环经济的重要内容，在污泥高效处理的同时，向污泥要资源、要能源。

从污水中回收磷以沉淀法为主，沉淀类工艺将污水中的溶解磷进行吸附或沉淀，产物为CaP、MaP、FeP、AIP和磷酸等，磷的回收率约为进水磷含量的40%，但重金属仍保留在污泥中，增加了污泥处理的成本。总得来说，由于污水中杂质多，污泥成分复杂，磷酸铁、磷酸铝和磷酸钙无法以肥料的形式直接利用，污泥需二次处理，成本高，当废水中磷含量较低时，沉淀效果不理想，因此，化学沉淀法还有待进一步的研究。

污泥焚烧后的灰分中的磷酸盐浓度最高，且含磷灰易被长期储存。污泥焚烧的灰分不能直接进行土地利用，必需进行灰分解析回收磷，这种磷回收工艺花费较高。在这方面比较成熟的是德国的PASCH工艺，PASCH工艺是从污泥焚烧的灰分中回收磷，该工艺磷回收率大于90%[8]，污泥焚烧过程中有机污染物被破坏，回收产品的无机杂质含量低，因此具有良好的植物可利用性，PASCH工艺的生态评估具有明显优势。

3 结语

我国目前面临的更多是污泥处置问题，在高效处理的同时需要思考，是否应该借鉴德国的经验，引进在污水处理中和污泥处置中进行磷资源回收的策略，是否有与之匹配的管理体系和法律做为支撑。从技术的角度可以快速开发或引进发达国家经验，但是必须要有配套的法律体系来实现这个目标。

参考文献：

[l]Otterpohl R， Albold A， Oldenburg M. Source control in urbansanitation and waste management： Ten systems with reuse of re-sources [J]. Water Science&Technology. 1999. 39 （5）： 153 ～160.

[2]Gajurel D R. I.i Z，Otterpohl R.Investigation of the effectivenessof source control sanitation concepts including pre - treatmentwith Rottebehaelter[J]. Water Science&Technology A Journalof the International Association on Water Pollution Research.2003.48（1）：111.

[3]Vinneras B，Jonsson H.'rhe performance and potential of faecalseparation and urine diversion to recycle plant nutrients in house-hold wastewater [J]. Btoresource Technology， 2002. 84（3）：275 ～282.

[4]Sankai T， Ding G， Emori N， et alI Treatment of domesticwastewater mixed with crushed garbage and garbage washing wa-ter by advanced Gappei - Shorijohkaso [Jl. Water science andtechnology. 1997， 36（12）： 175-182.

[5]王曉昌，彭党聪，黄廷林.分散式污水处理和再利用——慨念，系统和实施[M].北京：化学工业出版社.2004.

[6]Hellstrom D， Jonsson L. Evaluation of small wastewater treat-ment systems [J]. Water Science and Technology， 2004.48（1 1 -12）：61～68.

[7]张 山.潮汐式生物接触氧化法处理生活污水试验研究[Dl.兰州：兰州交通大学.2017.

[8]纪莎莎，黄瑾.磷回收在污泥资源化方面的研究进展与应用分析[J].中国市政工程，2018（3）：45-47，117-118.

收稿日期：2019-08-31

作者简介：林子绪（1995-），男，硕士研究生，研究方向为水污染控制。