小城鎮(zhèn)污水處理特點(diǎn)及需要探討的問題
一、小城鎮(zhèn)的重要戰(zhàn)略意義
1、小城鎮(zhèn)一般是指建制鎮(zhèn)政府所在地,具有一定的人口、工業(yè)、商業(yè)的聚集規(guī)模,是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村、社區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心,并具有較強(qiáng)的輻射能力。由于小城鎮(zhèn)與周圍村莊關(guān)系密切,所以也常簡稱“村鎮(zhèn)”。
2、城鎮(zhèn)化是指農(nóng)村向城鎮(zhèn)逐步轉(zhuǎn)換的過程。由于產(chǎn)業(yè)活動的轉(zhuǎn)移,小城鎮(zhèn)交通條件的改善,居民對居住環(huán)境質(zhì)量要求的提高等原因,使大城市中心區(qū)吸引力不斷下降,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)活動和人口不斷由大城市向中小城市及城鎮(zhèn)遷移和擴(kuò)散。從世界各國城市化發(fā)展趨勢看,集中趨勢向分散趨勢的趨向越來越明顯。加速小城鎮(zhèn)建設(shè)已成為客觀需要。
3、改革開放以來,我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,1978~2000年建制鎮(zhèn)由2178個(gè)增至20312個(gè),目前各種規(guī)模和性質(zhì)的小城鎮(zhèn)已近48000個(gè)。隨著“新農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展”,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會進(jìn)入了新的發(fā)展階段,對小城鎮(zhèn)建設(shè)也提出了新的任務(wù)和要求。黨的十三屆三中全會指出,“發(fā)展小城鎮(zhèn)是帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)一個(gè)大戰(zhàn)略,……”;國家在“九五”“十五”期間都將發(fā)展小城鎮(zhèn)作為一項(xiàng)重大任務(wù)來實(shí)施。小城鎮(zhèn)已由原來的“大問題”,逐步發(fā)展成為“大戰(zhàn)略”“大前途”,有著十分重要的戰(zhàn)略意義。
二、小城鎮(zhèn)污水治理的重要性及迫切性
1、小城鎮(zhèn)自身發(fā)展的需要
隨著小城鎮(zhèn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,村鎮(zhèn)人口不斷集中,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)迅速發(fā)展,城鎮(zhèn)污水排放量也不斷增加,然而由于過去“重建設(shè),輕環(huán)保”的舊觀念,城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展,缺乏必要的污水收集系統(tǒng)和污水處理設(shè)施,污水無序亂流,不僅直接污染了小城鎮(zhèn)自身生態(tài)環(huán)境,而且造成了河湖水體的嚴(yán)重污染,已成為區(qū)域性水環(huán)境的重要污染源。同時(shí),由于小城鎮(zhèn)緊臨農(nóng)村,畜禽養(yǎng)殖,水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)藥及化肥等面源污染也極為嚴(yán)重,均對小城鎮(zhèn)飲用水安全和居民生存環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅,制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展。
2、流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要
如前所述,小城鎮(zhèn)在城鎮(zhèn)總數(shù)中所占比例大,且呈分散型,是繼大中城市污水治理后的一個(gè)新的戰(zhàn)略目標(biāo)。有關(guān)資料介紹太湖流域建有不同規(guī)模的7座污水處理廠,而該流域內(nèi)的小城鎮(zhèn)就達(dá)978個(gè),并且分布范圍很廣。如果只注重大、中城市污水處理工程的建設(shè),而忽視數(shù)量多、分布廣的小城鎮(zhèn)的污水治理,其結(jié)果必然是太湖流域污染防治不可能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。根據(jù)有關(guān)報(bào)導(dǎo),預(yù)計(jì)今后我國70%以上的生活污水將來自城鎮(zhèn)及小區(qū)。由此可見小城鎮(zhèn)的污染治理關(guān)系到我國環(huán)境狀況和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo),是十分重要和必要的,也是非常有前途和極具生命力的。
三、小城鎮(zhèn)污水處理特點(diǎn)及需要探討的問題
我國現(xiàn)行的“城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)”中將處理規(guī)模分為五類,其中V類為1~5萬噸/日。本文將其定位于規(guī)模小于2萬噸/日,重點(diǎn)是2000噸/日~5000噸/日。
1、主要特點(diǎn)
⑴ 人口少,用水量標(biāo)準(zhǔn)較低,污水處理規(guī)模;
⑵ 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)區(qū)域特定差異、受雨季影響及用水量時(shí)變化系數(shù)較大,因此污水水量、水質(zhì)變化大;
⑶ 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平偏低,經(jīng)濟(jì)承受能力弱,可供選擇的適用技術(shù)少;
⑷ 由于處理規(guī)模小而造成工程建設(shè)費(fèi)及運(yùn)行費(fèi)用過高;
⑸ 維護(hù)管理技術(shù)人員及運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重缺乏等。
2、需要探討的問題
我國幅員廣大,自然條件及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相差懸殊,小城鎮(zhèn)區(qū)域特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及主要功能也各不相同,因此,城鎮(zhèn)污水的特性、收集方式、排放水體狀況、設(shè)計(jì)用地、選用工藝等均不相同。目前,我國尚無針對小城鎮(zhèn)污水處理工程(處理規(guī)模小于2萬噸/日,多集中在2000~5000噸/日)的現(xiàn)場排水設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)等,仍然采用現(xiàn)行中、大規(guī)模污水處理工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),在工程設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)存在不少問題,主要如下:
(1)排水體制
一般新建城市、擴(kuò)建新區(qū)、新建開發(fā)區(qū)等多采用分流制,對于已建成舊區(qū)由于歷史原因造成的合流制可改造成截流式合流制。但是,很多小城鎮(zhèn)尚無排水系統(tǒng),雨污水均沿道路邊溝或路面排至就近水體,一些小城鎮(zhèn)(特別是山區(qū)和貧困地區(qū)等)由于街道過于狹窄、兩側(cè)建筑密集、施工復(fù)雜,無條件修建分流制排水系統(tǒng),可考慮采用完全合流制排水體制;
(2)排放標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行“城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)——GB18918-2002”,其中除BOD5、COD、SS、pH外,總磷、總氮、氨氮、糞大腸菌群數(shù)等均需達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)。對于一些城鎮(zhèn)化發(fā)展中的地區(qū)而言,建設(shè)及運(yùn)營資金短缺,土地資源緊張,可考慮將其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整或放寬;
(3)處理工藝
沒有根據(jù)小城鎮(zhèn)特點(diǎn)研究和采用相適應(yīng)的處理工藝,而是延用和照搬大、中型規(guī)模城市污水處理工藝及設(shè)計(jì)參數(shù),造成工程投資和運(yùn)行費(fèi)用過高;
(4)占地面積
延用大、中型城市污水處理廠占地面積指標(biāo),如“水工業(yè)工程設(shè)計(jì)手冊——廢水處理及再用”中規(guī)定為0.8~1.2公頃/萬噸·天,使得征地費(fèi)及相關(guān)費(fèi)用較高;
(5)綠化率
延用大中型城市污水處理廠綠化率指標(biāo),如“水工業(yè)工程設(shè)計(jì)手冊——廢水處理及再用”中規(guī)定為綠化率大于30%,而小城鎮(zhèn)大多緊靠農(nóng)村,是否可因地制宜降低該指標(biāo);
(6)電源等級
目前,城市污水處理廠電源等級嚴(yán)格執(zhí)行“工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文”中規(guī)定“……必須為二級負(fù)荷……”或應(yīng)設(shè)置“備用動力設(shè)施”,小城鎮(zhèn)可考慮根據(jù)具體情況而進(jìn)行修定;
(7)自控水平
小城鎮(zhèn)污水廠是否仍采用目前常用的集散型控制系統(tǒng)和DO控制回路,是否要設(shè)置控制管理中心及模擬屏等設(shè)施,監(jiān)測項(xiàng)目可否簡化等問題;
(8)人員編制
仍延用現(xiàn)行的“水工業(yè)工程設(shè)計(jì)手冊——廢水處理再生”中有關(guān)人員編制的標(biāo)準(zhǔn),可否根據(jù)具體情況減少人員編制,實(shí)行社會化服務(wù)等;
(9)建設(shè)程序及文件編制
能否簡化現(xiàn)行的建設(shè)程序和文件編制深度要求等。
四、小城鎮(zhèn)污水處理工程設(shè)計(jì)的若干建議
針對上述問題筆者提出下列建議,僅供業(yè)內(nèi)人士研究和討論:
1、排水體制
排水體制的選擇宜根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件,因地制宜,不必強(qiáng)求采用完全分流制或截流式合流制。對改造難度極大的舊城區(qū)可維持原有合流制排水系統(tǒng)并在合流制系統(tǒng)終點(diǎn)設(shè)置調(diào)節(jié)池;對西部干旱地區(qū),由于降雨量極少,亦可全部采用合流制系統(tǒng),并在污水總干管進(jìn)入污水處理廠前設(shè)置調(diào)節(jié)池,調(diào)蓄雨季洪峰流量。當(dāng)然,在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對整個(gè)收集系統(tǒng)(全部完全分流制系統(tǒng)、非截流式合流制+完全分流制系統(tǒng)、完全截流式合流制系統(tǒng)、合流制+調(diào)節(jié)池+分流制系統(tǒng)及完全合流制+調(diào)節(jié)池系統(tǒng)等)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選和詳細(xì)的投資——效益分析后,選用經(jīng)濟(jì)合理的排水體制方案。
2、排放標(biāo)準(zhǔn)
目前,我國大部分小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)承受能力較弱、資金不足、“建得起、用不起”,因此,當(dāng)務(wù)之急應(yīng)該是治理與不治理、工程及運(yùn)行費(fèi)用是否與小城鎮(zhèn)現(xiàn)況經(jīng)濟(jì)水平相適應(yīng)的問題。排放標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況予以調(diào)整和放寬,如在封閉及半封閉水體,可考慮除磷脫氮的要求,而在開放式水體,可適當(dāng)降低磷,氮等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),這樣可以縮短處理流程、減少處理構(gòu)筑物池容及相關(guān)機(jī)械設(shè)備、自控儀表等,不僅節(jié)省了工程投資和運(yùn)行費(fèi)用,還可加快污水處理廠的建設(shè)速度和簡化運(yùn)行管理。但是要考慮改造的可能性,待具有一定經(jīng)濟(jì)能力時(shí),再將該污水處理廠工藝流程進(jìn)行調(diào)整或改造,使之達(dá)到國家要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3、污水處理工藝;
(1)變化系數(shù)
小城鎮(zhèn)由于處理規(guī)模小,變化系數(shù)較大。當(dāng)污水處理廠進(jìn)水主要為生活污水時(shí),時(shí)變化系數(shù)較大;當(dāng)工業(yè)廢水比例較高時(shí),時(shí)變化系數(shù)及周變化系數(shù)均較大;當(dāng)該城鎮(zhèn)為旅游地區(qū)時(shí),不僅時(shí)變化系數(shù)大,而且季節(jié)性變化系數(shù)亦較大。變化系數(shù)直接影響工程規(guī)模,設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)具體情況,充分調(diào)查研究和認(rèn)真進(jìn)行科學(xué)分析后再合理確定其變化系數(shù)!
(2)設(shè)置調(diào)節(jié)池
小城鎮(zhèn)人口少,處理規(guī)模小,時(shí)變化系數(shù)大,污水水質(zhì)水量變化大,因此在選擇處理工藝時(shí)需注意其處理效果的穩(wěn)定性。宜在污水處理廠進(jìn)水端設(shè)置調(diào)節(jié)池(該池亦可兼作合流制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)池使用),待降雨強(qiáng)度減小,再均勻地以小流量方式排入污水處理廠。一方面可以減少沖擊負(fù)荷,另一方面還可保持原水有機(jī)物濃度,提高污水處理效果的可靠性和穩(wěn)定性。
(3)宜選用低負(fù)荷型和成熟可靠、穩(wěn)定性好的處理工藝
典型處理工藝可考慮活性污泥法的氧化溝工藝、延時(shí)曝氣工藝、間歇式活性污泥法及其變法工藝;生物膜法的生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化及生物濾池工藝等。特別是一些較適合小規(guī)模污水處理廠的新開發(fā)的技術(shù)和工藝,亦可在具備條件的小城鎮(zhèn)采用,例如:人工快速滲濾技術(shù),百樂卡工藝及人工生態(tài)綠地等。
(4)易于維護(hù)管理,維修工作量少
一般不宜采用檢修環(huán)節(jié)多,檢修頻率高的處理工藝和盡量減少水處理構(gòu)筑物的系列數(shù)。
(5)宜選用與建設(shè)用地面積相適應(yīng)的工藝
由于各城鎮(zhèn)所處地域不同,如山區(qū)、漁村、高原、沿海一帶等,所能取得的用于污水處理廠建設(shè)的用地形狀及面積各不相同,選擇工藝時(shí)應(yīng)與其相結(jié)合,合理確定。
4、污泥處理工藝
(1)污泥處理工藝選擇應(yīng)與污水處理工藝相適應(yīng)。當(dāng)采用延時(shí)曝氣或泥齡較長時(shí),污泥基本處于穩(wěn)定狀態(tài),可不設(shè)消化池或其它污泥穩(wěn)定設(shè)施。
(2) 污泥處理工藝選擇應(yīng)與污泥最終利用形式相適應(yīng)。
· 當(dāng)污泥直接用于農(nóng)田、綠地時(shí),可選用污泥濃縮、消化和脫水工藝;
· 當(dāng)污泥最終利用采用堆肥時(shí),則污泥處理只需濃縮和脫水工藝;
· 當(dāng)采用最終填埋處置時(shí),則污泥處理也只需濃縮和脫水工藝,有條件者可增加常溫消化工藝,以便降低填埋場滲濾液中有機(jī)物濃度,提高滲濾液處理的可靠性;
· 特定情況下,最終采用焚燒工藝時(shí),污泥經(jīng)濃縮、脫水后,脫水泥餅需保證較低的含水率,以便減少焚燒所消耗的能量。
(3)由于小城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)泥量少,污泥穩(wěn)定化處理可采用常溫消化;污泥脫水優(yōu)先考慮自然干化;污泥堆肥可選用露天式自然堆肥等方式;
(4)由于污泥處理規(guī)模小,污泥處理系統(tǒng)常為間歇運(yùn)行,污泥濃縮或脫水的上清液往住集中產(chǎn)生,如回流至水處理系統(tǒng)將會形成沖擊負(fù)荷,影響水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此,宜考慮將其集中貯存,再以小流量形式連續(xù)地流入污水處理系統(tǒng)。
(5)處理方式
由于處理污泥量少,可考慮集中或分散處理兩種方式;
當(dāng)處理廠之間距離較近或交通便利,易于運(yùn)輸時(shí),可采用在其中某處理廠內(nèi)合建污泥處理設(shè)施,各廠將生污泥或濃縮污泥通過管道輸送、罐車或卡車運(yùn)送等方式,將其集中處理、處置;
當(dāng)不具備上述條件時(shí),可單獨(dú)設(shè)置污泥處理設(shè)施。但是由于處理規(guī)模小產(chǎn)泥量少,各處理廠分別設(shè)置污泥處理設(shè)施將會造成工程費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用過高,可考慮采用移動式污泥處理車,將剩余污泥經(jīng)車載處理系統(tǒng)脫水后直接運(yùn)至處置地點(diǎn),進(jìn)行堆肥、填埋、還田或焚燒等。
(6)污泥再利用
小城鎮(zhèn)大多靠近農(nóng)村或林地,苗圃等,污泥處理達(dá)到相應(yīng)的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)后,直接還原于農(nóng)田或綠地,小城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理的關(guān)鍵是無害化和減量化,有條件者可考慮再利用及資源化。
五、污水處理廠工程的經(jīng)濟(jì)性
與大、中型城市不同,我國絕大多數(shù)小城鎮(zhèn)財(cái)政能力不足,人民生活水平普通不高,甚至仍有部分貧困地區(qū),建設(shè)污水處理廠工程,無疑會給地方政府和人民增加一定的負(fù)擔(dān),因此,需要十分重視其經(jīng)濟(jì)性,強(qiáng)調(diào)其工程投資省和運(yùn)行費(fèi)用低的原則。
(1)占地面積可低于設(shè)計(jì)手冊中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)綠化率可低于設(shè)計(jì)手冊中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),如周圍緊鄰農(nóng)田可與廠外大環(huán)境統(tǒng)籌考慮,合理確定綠化率;
(3)宜選用簡易、高效的成套工藝與設(shè)備,并盡可能形成標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì);
(4)結(jié)構(gòu)型式可考慮占地面積小,共用隔墻的一體化組合式處理構(gòu)筑物,以利降低工程投資;
(5)設(shè)備選型盡可能通用化和國產(chǎn)化
(6)在具備條件地區(qū),某些工藝構(gòu)筑物的土建設(shè)計(jì)可突破目前常用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式,采用磚砌、土池加鋪防滲層的型式,如:百樂卡污水處理池采用粘土池、表面敷設(shè)防滲材料;氧化溝可采用鋼筋混凝土底板、池壁則用磚砌加防滲層或粘土斜坡側(cè)墻表面加設(shè)防滲層的結(jié)構(gòu)型式等,以達(dá)到降低工程費(fèi)用的目的;
(7)根據(jù)地域特點(diǎn),在選擇廠址時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮利用自然地形,減少提升泵站,有條件地區(qū),污水處理廠還可不設(shè)置進(jìn)水泵站,從而可大大降低電耗和運(yùn)行費(fèi)用。
六、電氣與自控
(1)我國“工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文”規(guī)定“……必須為二級負(fù)荷……”,而大部分小城鎮(zhèn)由于條件所限,只具備一路電源,在考慮設(shè)置備用電源時(shí),可根據(jù)當(dāng)?shù)赝k姞顩r而確定,例如,當(dāng)無進(jìn)水泵房或停電時(shí)間短、停電期間污水能夠暫時(shí)貯存在管道或調(diào)節(jié)池內(nèi),此時(shí)可不設(shè)置自備動力電源;
(2) 盡量采用自然光,減少照明用電量;
(3) 電器設(shè)置選用安全可靠、易于維修和經(jīng)濟(jì)適用的產(chǎn)品;
(4) 自控系統(tǒng)原則上以監(jiān)視為主,降低自控水平,盡量減少監(jiān)測項(xiàng)目;
(5) 原則上采用簡單易行的自動運(yùn)轉(zhuǎn)方式或手、自動聯(lián)動運(yùn)轉(zhuǎn)方式;
(6)可以不設(shè)置控制管理中心和模擬屏等設(shè)施。
七、管理設(shè)施
管理設(shè)施與運(yùn)營人員數(shù)量、素質(zhì)及自控方式等密切相關(guān),建議:
⑴ 簡化管理用房,減少管理用房建筑面積,可將管理、休息室、化驗(yàn)室、庫房等集中建設(shè);
⑵ 可考慮相鄰幾座污水處理廠共建管理站,采用巡回管理方式,或者采用無人管理方式,定期維修及檢查;
⑶ 簡化現(xiàn)場化驗(yàn)項(xiàng)目,采用幾座污水處理廠共用化驗(yàn)分析室,或者委托其它有分析能力的單位,實(shí)現(xiàn)社會化服務(wù)等。
結(jié)束語:
“小城鎮(zhèn)、大戰(zhàn)略”是黨中央、國務(wù)院對發(fā)展和建設(shè)小城鎮(zhèn)的戰(zhàn)略定位。隨著小城鎮(zhèn)建設(shè)和發(fā)展步伐的加快,勢必帶來環(huán)境污染的加劇,為避免重復(fù)“先污染、后治理、先破壞、后恢復(fù)”的老路必須先行治污,恢復(fù)和保持良好的生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)小城鎮(zhèn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。但是,至今我國小城鎮(zhèn)污水處理工程相關(guān)的技術(shù)政策和法規(guī)仍然是空白。
隨著小城鎮(zhèn)建設(shè)進(jìn)程的加快,小城鎮(zhèn)環(huán)境治理也逐漸得到重視,并被提到議事日程上來。目前,我國“小城鎮(zhèn)環(huán)境規(guī)劃編制技術(shù)指南”已于2002年12月正式出版;國家發(fā)改委已經(jīng)立項(xiàng)并正在編制“小城鎮(zhèn)生活污水處理、生活垃圾處理處置工程技術(shù)指南”;國家建設(shè)部、國家環(huán)?偩志O(shè)立了與“小城鎮(zhèn)污染治理”相關(guān)的研究課題或項(xiàng)目;國債項(xiàng)目中所涉及的小城鎮(zhèn)污水處理廠比例大,如:三峽庫區(qū)及影響區(qū)、南水北調(diào)、21世紀(jì)首都污染防治等相關(guān)的污水處理工程等都急待出臺相應(yīng)的小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)及政策等,啟動該項(xiàng)工作已是當(dāng)務(wù)之急。
由于我國地域廣闊,差異較大,各地的地域條件、經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)力量等相差懸殊。需要進(jìn)行充分的調(diào)查研究,找準(zhǔn)主要問題,同時(shí)參考國外經(jīng)驗(yàn)和相應(yīng)技術(shù)政策,制定適合我國國情的技術(shù)政策、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)等,用以指導(dǎo)我國小城鎮(zhèn)污水處理工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營。
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