关键字：分散式生活污水；一体化处理设备；设计要点
前言：许多农村地区的居民居住情况较为分散，在地理条件和经济条件的限制下，只能采用分散式处理方法。但在传统工艺条件下，需要使用大量点对点小型污水处理设备，由于处理工艺自身存在不足，使其在农村推广使用受到限制。在此情况下，针对农村生活污水水质水量特点，研究一体化处理设备，可以为农村分散式生活污水处理提供技术解决方案。
一、农村分散式生活污水的水质水量特点
农村生活污水可以分为四大类，一是厨房污水，包括淘米水、涮锅水、洗碗水、洗菜水等，含有米糠、菜屑等杂物，固体悬浮物的浓度高。二是洗涤污水，包括洗漱、洗衣和洗浴污水等，占农村生活污水的1/2以上，其中含有大量氮、磷等化学成分，是导致水体富营养化的主要因素。三是厕所污水，即冲厕污水，其氨氮含量和总磷含量高于其他生活污水，也是农村生活污水的主要来源。第四类是其他生活污水。总体而言，其水质特点主要与农村地理环境和村民生活习惯等因素有关，而且总体差异性较小，与城市污水相比，农村生活污水的氮磷含量、有机物含量均较高。从水量方面来看，农村生活污水的水量较小，但排放时间分散，在一天之中的变化幅度较大，分别会在上午、中午和下午出现高峰排放时段，夜间污水排放较少。此外，污水排放高峰时段规律还与季节变化有关[1]。
二、农村分散式生活污水一体化处理设备研究现状
（一）国外研究现状
关于污水一体化处理设备的研究已经有近50年的历史，在欧美和日本等国家地区，一体化设备研究起步较早，并在城镇和农村生活污水处理中得到了广泛应用。针对分散式农村生活污水的处理问题，美国和日本等发达国家根据各自的地理环境特点和农村生活规律，研发出多种小型处理装置，在农村生活污水处理实践中取得了较好效果。其中具有代表性的分散式污水处理技术包括挪威的序列间歇式活性污泥法、滴滤池技术、生物转盘技术和移动生物膜反应器等。日本开发的一种净化槽污水处理装置能够有效去除农村生活污水中的氮和磷等化学物质，使排出水获得较高的质量标准。德国主要利用膜生物反应器对偏远村镇的生活污水进行净化和处理。目前上述国家的农村生活污水处理技术已经较为成熟[2]。
（二）国内研究现状
我国农村生活污水处理技术的研究起步较晚，在上世纪80年代开始引进污水一体化处理装置，并率先在江苏和浙江等地，发展污水处理设备制造企业，研究污水处理工艺。其研究方向主要集中于污水处理工艺改进、工艺流程优化、填料性能优化等方面。在分散式农村生活污水处理方面，主要存在间歇性进水点源污染等问题。比如在无进水情况下出现曝气过度、在有进水情况 下出现曝气不足等，使其污水处理过程耗时、耗能偏高。在此情况下，要达到国家规定的农村污水处理回用标准，前期需要投入的设备费用以及设备投入后的运行成本均较高。但从实践应用角度来看，农村生活污水治理普遍存在基础薄弱、经济投入不足等问题。而且管理人员缺乏经验，管理体制不够完善，都阻碍了农村污水治理的实际进展。在此情况下，应积极通过技术创新，研发新型一体化处理设备，提高污水处理系统的自动化和系列化程度，在满足污水处理标准的基础上，降低一次投资费用和设备运行费用[3]。
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三、农村分散式生活污水一体化处理设备设计要点
（一）总体设计思路
针对目前国内污水一体化处理设备研究的不足，开发新型一体化污水处理设备具有重要意义。本次设计研究的要点是采用高效微生物强化技术，对传统生物脱氮除磷技术和活性污泥工艺进行改进，从而提高污水处理效率，降低设备投资成本，并在全自动化线显控系统的应用下，减少设备操作，降低设备维护工作量。
基于上述应用需求，在一体化处理设备的设计过程中，首先应筛选出合适的高效菌种，满足农村生活污水处理需求，提高系统运行稳定性。根据农村生活污水的水质水量特点，考虑到对污染负荷承受能力的需要，同时满足间歇式处理和长期运行免维护需求，对生物脱氮磷工艺和膜处理工艺进行改进。使其满足污水处理排放标准的一级A标准或水质回用标准。
在此基础上，合理选择一体化处理设备的材料，设计设备系统结构，充分考虑降低污水治理成本的需求。从目前技术条件来看，一体化处理设备一般采用一次加工焊接工艺和现场拼装组合工艺。可以根据各农村地区对污水处理设备部署的实际需求，将设备的多种功能单元集成起来，对其进行组合和优化设计，实现降低设备投入成本的目标。
此外，在设计和开发分散式农村生活污水处理装置自动化控制系统时，要充分考虑系统的易操作性。由于农村污水治理的技术和管理人员专业技术水平相对较低，更需要发挥自动化控制的优势，减少人工操作，提高工作效率，同时避免因人工操作失误影响系统的正常运行。可采用数字控制方式对污水量进行调节，并利用可视化操作界面为人工操作提供方便。
（二）工艺流程设计
从分散式农村生活污水处理的工艺流程方面来看，主要应满足两种情况下的要求，一是出水质量满足一级A标准的设备工艺流程，二是出水质量满足回用标准的设备工艺流程。前者的工艺流程主要包括：（1）农村生活污水收集，通过格栅井进入调节池；（2）从调节池出来的污水首先经过A级池处理，然后进入O级池进行鼓风曝气处理，高效微生物技术在A级池和O级池中都有应用；（3）经过处理的污水进入二沉池，沉淀物进入污泥消化池堆积，并对其进行定期清理，经过沉淀的水体进入消毒池，利用二氧化氯消毒剂进行消毒；（4）经检验达标后排放。
后者的污水收集环节与前者一致，差别主要体现在一体化设备集成方面。污水经过调节池后，进入生物反应池，在生物反应池中进行高效微生物技术处理和鼓风曝气处理，然后将水体引入膜分离处理单元，加入次氯酸钠进行处理，沉淀物进入污泥消化池，水体进入消毒池，经消毒达标后排放。
（三）设备研发路线
基于上述分析，一体化处理设备研发路线可总结为：（1）农村污水水质调查；（2）高效微生物筛选和优化组合；（3）核心工艺改进与运行参数设计；（4）功能单元集成与设备结构优化；（5）智能控制系统设计和优化；（6）示范功能建设及试验验证；（7）设备优化与推广应用。
结束语：综上所述，在分散式农村生活污水一体化处理设备设计和研发过程中，通过对农村污水水质进行调查分析，可以为高效微生物技术的应用和选择提供依据。在此基础上，利用高效微生物技术对传统工艺设备进行改进，优化运行参数，应用智能化控制系统，可以有效提高农村生活污水治理效率，在满足治理标准的同时，降低投入成本。
参考文献：
[1]景若婷,丁爱中,谢恩,王大扬,白晓婷.一体化污水处理反应器处理分散生活污水实验研究[J].水处理技术,2016,42(12):108-112.
[2]陶宇晖. 农村分散式生活污水一体化处理装置研发[A]. 中国农业生态环境保护协会、农业部环境保护科研监测所:,2015:5.
[3]李斌. 分散式生活污水一体化处理设备运行参数优化试验[A]. 中国农业生态环境保护协会、农业部农业环境与农产品安全重点开放实验室、《农业环境科学学报》编辑部:,2016:5.
论文作者:李芬
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
标签：污水论文; 农村论文; 污水处理论文; 设备论文; 分散论文; 高效论文; 技术论文; 《科技中国》2018年6期论文;