邱勇軍,張玉峰,楊永前,封明敏,繆愛軍,*,楊柳燕

(1.江蘇方天電力技術有限公司,江蘇南京 211102;2.南京大學環(huán)境學院,江蘇南京 210023;3.國網江蘇省電力有限公司建設分公司,江蘇南京 210000)

隨著我國經濟飛速發(fā)展,農民生活水平不斷提高,用水量也在逐步增加。據住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《中國城鄉(xiāng)建設統(tǒng)計年鑒2021》,建制鎮(zhèn)生活用水量為649 082.2萬m3,約占建制鎮(zhèn)總用水量的44.12%,人均日生活用水量達到106.79 L,然而農村生活污水的處理率僅為61.95%。農村的環(huán)保建設水平與經濟建設水平不相匹配、生活污水的隨意排放,導致水污染問題日益加重[1-2]。如果采用排水管網對農村生活污水進行統(tǒng)一收集處理,將會增加財政負擔,經濟上不可取。地下式一體化污水處理設備具有安裝簡便、運行費用低、建設投資少等優(yōu)點,適用于農村生活污水處理[3-4]。但對于建筑施工營地、災后重建營地臨時貯存的生活污水,地下式一體化污水處理設備仍然具有局限性,這是因為地下式一體化污水處理設備很難移動且無法拆卸,施工結束后無法跟隨施工隊撤離,從而造成資源浪費。相比較而言,移動式生活污水處理設備具有占地面積小、設備簡單、處理效率高且能隨時移動等優(yōu)點,適用于該類廢水的處理。此外,隨著水處理工藝效率逐步提高,污水處理設備的體積逐漸減小,使得一體化生活污水處理設備的可移動性大大增加,在未來的應用場景也會更加廣泛。因此,有必要對現有移動式生活污水處理設備的工藝進行總結,為后續(xù)移動式生活污水處理設備的升級提供理論基礎。

1 移動式一體化生活污水處理技術簡介

生活污水按照其來源可以分為黑水和灰水。黑水由糞便、尿液以及沖廁水組成,灰水則是由洗浴用水、盥洗污水、洗衣水和廚房用水等組成[5]。生活污水通常具有水質水量波動大、集中性差、氮磷含量高等特點[6],且通常含有大量懸浮性固體、溶解性有機物和微生物。目前,移動式一體化生活污水處理裝置主要應用于分散型污水(農村生活污水、臨時宿營地貯存污水)的處理。相比于城市生活污水,此類污水污染物含量高、水量小且較難收集,需要針對性處理。

現有移動式一體化生活污水處理設備的核心工藝基于原理可分為生物處理和物理化學處理兩大類別(表1)。生物處理主要包括缺氧好氧(AO)系列工藝、生物膜法及其衍生工藝,物理化學處理主要包括膜分離技術、混凝沉淀、電絮凝、高級催化氧化及其衍生工藝。各工藝的機理與特點如下。

表1 移動式一體化生活污水處理設備核心處理工藝

1.1 AO系列工藝

AO工藝是比較常見的生活污水處理工藝,是活性污泥法的一種。缺氧池中進行反硝化反應,將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮氣從污水中去除,除此之外還能將大分子降解為小分子物質,提高后續(xù)曝氣池的處理效果。曝氣池中進行硝化反應,降解污水中的有機物。厭氧缺氧好氧(AAO)就是在AO處理工藝缺氧池的前面加入一個厭氧池,厭氧池的主要作用是使回流的聚磷菌厭氧釋磷,從而加強反應設施的除磷效果[7]。胡軍福等[8]采用二級AO生物接觸氧化工藝處理農村生活污水,以柔性生物繩作為生物填料,提高了生物膜的黏附性能,減少了污泥的產生,最后出水的COD、氨氮、總磷均達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A排放標準。

1.2 生物膜法

生物膜法的凈化機理如下:當污水流經生物膜反應器時,微生物附著在填料上生長,形成生物膜,污水流經生物膜時,微生物與污水中的污染物接觸,完成對污水的凈化。生物膜法的主流工藝有曝氣生物濾池、生物轉盤等。曝氣生物濾池是20世紀80年代基于生物濾池和生物接觸氧化法發(fā)展起來的處理工藝[9]。包木平等[10]設計以曝氣生物濾池為核心的污水處理廠,高密度沉淀池添加絮凝劑以改善進水水質,經過幾個月的調試,使得出水水質達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A標準。生物轉盤與其他生物膜法工藝的區(qū)別在于,盤片和水流都是運動的,轉盤每轉一圈便完成一次AAO過程,脫氮除磷效果好[11]。韋真周等[12]采用生物轉盤法處理小城鎮(zhèn)生活污水,每天處理水量為1 500 m3,經格柵、旋流沉砂池、生物轉盤之后,出水COD、氨氮、總磷、總氮均達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級B標準。

1.3 膜分離技術

膜分離技術屬于物理化學處理工藝,其分離原理是通過在膜的兩側產生壓力差,使得污水中的成分選擇性通過。當污水流經分離膜,一種或多種物質被選擇性透過,其余物質被截留,達到分離純化的目的[13]。當前在污水處理領域應用較為普遍的膜分離技術有微濾、納濾、超濾、反滲透、電滲析[14]。王東鶴等[15]利用電解耦合膜分離技術處理海上生活污水,處理水量可達64 m3/d,出水水質均符合IMO.MEPC.227 (64)決議要求。該方法選擇微濾膜分離技術,其中膜分離器采用聚偏氟乙烯中空纖維膜組件。

1.4 電絮凝

采用物理、化學方法對污水中有機物進行處理,主要包括過濾、混凝、電化學處理等。其中,混凝和過濾處理不但可以針對有機物含量較低、懸浮物質含量較高的廢水,而且可以充當高COD廢水的預處理措施。電絮凝通常以鐵或者鋁為陽極,在堿性條件下發(fā)生聚合反應生成氫氧化物沉淀,在沉淀過程中通過網捕作用進一步提高出水水質[16]。龍奎等[17]采用電絮凝-電解耦合技術處理船舶生活污水,電絮凝作為預處理工藝處理污水,電解作為深度處理方式進一步提高出水水質,在適宜的pH、電解時間等條件下COD的去除率可達93%。

1.5 高級催化氧化

近年來,高級催化氧化技術被認為是一種高效可靠的污水處理技術,其主要用途在于去除某些新污染物,例如殺蟲劑、食品添加劑、藥物等[18]。高級催化氧化通過產生足夠量的羥基自由基來氧化污染物[19],可以用于生活污水的處理,主要包括電芬頓、電催化和光催化等,具體特點如表2所示。

表2 高級催化氧化處理工藝優(yōu)缺點

(1)電芬頓

電芬頓技術是利用電解產生的Fe2+和H2O2作為芬頓試劑,二者相互作用產生羥基自由基,具體反應如式(1)[20]。

Fe2++ H2O2+ H+= Fe3++ H2O + ·OH

(1)

電芬頓法產生的羥基自由基可以高效去除污水中的COD和氨氮。張峰等[21]利用電芬頓法去除鍍鎳廢水中的COD和磷,這類廢水中CODCr和磷質量濃度可達2 000mg/L和1 000mg/L,在pH值= 3、電流密度為10 mA/cm2的條件下反應40 min,使得溶液中的CODCr和磷去除率分別為84.7%和91.5%。

(2)電催化

電催化氧化技術可以處理高CODCr、高氨氮的生活污水,在電解過程中發(fā)生氧化還原反應使得污水中有機物降解[22-23]。黃彥鋒等[24]用電化學聯用膜生物反應器(MBR)工藝處理海上平臺的生活污水,在極板間距為2 cm、電流為52 A、電解時間為2 h的條件下處理效果最佳,整套裝置的運行成本為67.96元/d,CODCr的最終降解率為87%,出水水質符合IMO.MEPC227(64)決議要求。

(3)光催化

光催化的原理是在紫外或可見光照射下,半導體材料表面電子從價帶激發(fā)到導帶,從而形成活性氧物質,如超氧陰離子自由基、單線態(tài)氧和羥基自由基等[25]。任春燕等[26]利用光-電耦合催化作用來降低生活污水中的CODCr,在電流密度為600 A/m2、運行電流為940 A、紫外輻射強度為50 μW/cm2的條件下運行60 d,整個中試規(guī)模的水處理量可達24 m3/d,出水CODCr質量濃度穩(wěn)定低于125mg/L,符合IMO.MEPC.227 (64)決議要求。

1.6 組合技術

將上述單級處理工藝組合成多級處理工藝,可以提高污水處理效果。MBR是將膜分離技術與生物處理單元相結合的新型工藝,獨特的MBR平板膜組件被放置于曝氣池中,通過好氧曝氣和生物處理后的水,再由泵通過濾膜過濾之后抽出,利用膜分離設備截留生化反應池中活性污泥和大分子有機物,省去了二沉池,能大大提高活性污泥濃度[27]。MBR通常與其他工藝聯用處理污水,以膜分離組件代替二沉池起到泥水分離的效果。徐建宇等[28]采用AO聯用MBR技術處理教職園區(qū)的生活污水,與常規(guī)序列間歇式活性污泥處理工藝相比提高了脫氮除磷的效果,由于使用MBR代替二沉池,節(jié)約了用地,減少了能耗。調試之后的出水水質可達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級B排放標準。左燕君等[29]將混凝、AO和MBR工藝聯合起來處理生活污水,先利用混凝工藝將污水中的懸浮大顆粒去除,再用AO工藝進行脫氮除磷,最后用MBR工藝強化出水水質,使其達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A排放標準。也有研究將生物處理技術與生態(tài)處理技術耦合,形成生物-生態(tài)組合技術。前有微生物進行有機物的降解,后有人工濕地技術進行深度脫氮除磷,結合彼此的技術優(yōu)勢,進一步改善出水水質[30]。

2 移動式一體化生活污水處理設備的分類

基于不同生活污水處理工藝,移動式一體化生活污水處理設備大體可分為4種類型,即分別以物理化學方法、生物方法、組合技術和其他技術(如人工濕地)為核心工藝的處理設備,主要包括混凝過濾、膜分離技術、高級催化氧化、AO系列工藝、生物膜法、人工濕地以及其組合工藝,特點如表3所示。

表3 常規(guī)移動式一體化生活污水處理設備特點

2.1 以物理化學方法為核心的處理設備

以物理化學方法為核心的設備通常都是處理灰水,即洗漱、洗菜、洗浴水等污水,而非高CODCr、高氨氮的黑水。對于這一類灰水,經混凝、過濾、殺菌后便可循環(huán)使用。羅孔城[31]發(fā)明了一種處理灰水的移動式污水過濾車。整個裝置主要由攪拌箱、潛水泵、出水管、過濾箱、放水管、鼓風機、鐵管、噴氣頭和出氣管等組成,核心處理工藝為過濾。先將灰水存儲于污水箱中,然后啟動水泵,將污水吸入過濾箱進行過濾,過濾之后排入攪拌箱,同時打開鼓風機進行攪拌,處理后的水可以二次使用。

除此之外,對于船舶生活污水,可以分類收集,靠岸之后排入城市污水收集系統(tǒng)進行處理。尉賀蕾[32]發(fā)明了一種移動式居住船生活污水處理裝置,該裝置將黑水和灰水分開收集,對兩種類別的污水進行定期消毒殺菌,以防止病菌滋生。每個收集倉設有警報系統(tǒng),當容量超過80%便會發(fā)出警報。該裝置僅憑重力便可收集污水,無需其他設備。

對于黑水的處理,可以選擇微濾、超濾等物化工藝。在移動污水處理裝置的設計中,微濾、超濾工藝的選擇頗多,因為這種工藝占用空間很小,且能達到很好的污水處理效果。Forbis-stokes等[33]設計了一種移動糞水處理裝置,用于印度城市化糞池中黑水的處理,及時清空化糞池,以供后續(xù)使用。該裝置的核心工藝為吸附、微濾、超濾。污水經過網狀織物去除大顆粒物質后,進入由砂石和鵝卵石組成的玻璃鋼容器進行過濾,再通過活性炭吸附裝置進一步去除水中的懸浮物質,同時活性炭也能吸附污水中的有機物和氨氮,進一步改善水質。在此之后,污水再依次經過微濾和納濾裝置,實現污水回用。整個裝置穩(wěn)定運行之后,CODCr、總懸浮固體和總大腸菌群的去除率分別為81%、80%和98.4%,達到了印度污水處理廠的排放標準。

王磊等[34]發(fā)明了一種可移動式光催化污水處理裝置,這種裝置可以有效處理生活污水和工業(yè)廢水,主要由進水管、光催化填料棒、出水管、污水泵、移動平臺、固定架等組成,可以根據污水水量水質的不同,選擇不同規(guī)格型號的光催化填料棒以提高凈化效率。光催化填料棒采用透光性外殼,在白天利用陽光進行光催化處理污水,夜晚可以用內置光源進行光催化?？傮w來講,該工藝能耗較低、處理效率較高,對沖擊負荷適應能力強。

2.2 以生物方法為核心的處理設備

生物方法處理污水設備價格低廉、效果好,應用十分廣泛。同樣,在移動污水處理裝置核心工藝的選擇上,AO、AAO、MBR等生物工藝通常會被優(yōu)先考慮。該類裝置的結構組成通常有格柵、調節(jié)池、核心工藝池、消毒池這幾個部分。其中,格柵的作用是去除污水中的漂浮物質,調節(jié)池的作用是均勻水質水量,大部分有機物和氨氮的去除都是在核心工藝池完成,最后消毒池的作用是消毒殺菌。

李天源[35]研發(fā)出一款智能化移動式農村污水處理裝置,核心工藝為AO。處理流程:裝置吸入污水到達指定液面后進行厭氧反應,之后加入曝氣頭曝氣進行好氧反應。整個過程實現自動化,中樞箱按照事先設定好的數據向各個單元發(fā)出指令,裝置便可按程序運行。

辛海波等[36]設計出一款以AAO工藝為核心的移動污水處理裝置。整個裝置由調節(jié)池、缺氧池、好氧池、沉淀池、消毒池組成,可以用于小規(guī)模生活污水的處理。該移動污水處理裝置的好氧池采用多級分段式接觸氧化,使得反應負荷逐級遞減,提高了系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力。

王凌杭等[37]研發(fā)出一種基于AAO工藝的移動式污水處理車,由壓濾箱、厭氧箱、缺氧箱、好氧箱組成。該裝置方便快捷,可以對處理不完全的污水進行二次處理。其中,壓濾箱可分為壓水區(qū)和濾水區(qū)。壓水區(qū)由壓塊和氣囊組成,濾水區(qū)由活性炭層進行吸附。最后的好氧箱頂端掛有紫外燈進行消毒殺菌。

王昱茗等[38]研發(fā)了一種以曝氣生物濾池、生物轉盤技術為核心的可移動式黑臭水體的處理設備,對排水管網中溢出的生活污水以及周圍池塘的黑臭水體進行處理。整個裝置由混凝反應池、沉淀池、調節(jié)池、曝氣生物濾池、生物轉盤組成,其中,混凝沉淀池中加入芬頓試劑進行氧化處理。該裝置外接太陽能發(fā)電系統(tǒng),適用于小規(guī)模黑臭水體的治理,出水可達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A排放標準。

2.3 移動式組合技術處理設備

生活污水的水質水量波動大,隨季節(jié)變化明顯,為了保持出水水質的穩(wěn)定,通常采用組合技術對污水進行處理。鐘旭東等[39]研發(fā)出一款移動式農村污水應急處理裝置以臨時處理生活污水,出水水質可達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級B標準,可用于綠化、灌溉。該裝置由調節(jié)池、缺氧池、好氧池、MBR組成,裝置尺寸為7.28 m×2.13 m× 2.18 m,在缺氧池和好氧池的水力停留時間為8 h。其中清洗箱負責清洗MBR,管道通過加藥箱投入次氯酸鈉進行清洗。

周家正等[40]研發(fā)了一種單元式膜生物分解移動污水處理站,核心處理裝置為生物處理池和中空纖維膜過濾裝置,該結構設計合理緊湊、可以有效處理污水且不產生活性污泥。生物處理池中設有曝氣槽、沉淀槽、消毒脫色槽,生活污水先經過欄柵筐除去漂浮物質,然后進入曝氣槽曝氣氧化,經過殺菌脫色后進入管式中空纖維過濾器進行過濾處理,提高出水水質。

王小利等[41]研發(fā)了一種可移動式集成污水處理設備,通過模塊化組成可移動的處理裝置。整個裝置集混合反應、布水、曝氣于一身,可以實現污水處理一體化,適用于處理小規(guī)模農村生活污水。通過該裝置處理后的水質達到地表水Ⅲ類水質標準,可以直接排放或回用。該移動集成裝置主要由水解酸化池、接觸氧化池、MBR池、消毒池、污泥池組成。水解酸化池中含有彈性纖維復合填料以增加微生物量,提高處理效果。水解酸化池主要將有機物降解為脂肪酸等小分子物質,也可以在缺氧條件下進行脫氮反應。接觸氧化池與MBR膜相連接降低了活性污泥產量,氧化池中附著的微生物發(fā)生氧化代謝反應去除污水中的污染物,生化需氧量(BOD)、CODCr等指標在該處理池也得到降低。除此之外,氧化池還會發(fā)生硝化反應,硝化液通過回流管路回流到水解酸化池中進行脫氮。消毒池中采用投入二氧化氯的方式進行消毒。

趙博頓[42]研發(fā)了一種移動應急式生活污水處理設備,與上述裝置不同,該裝置將生物方法與物化方法聯用,主要由粉碎裝置、砂石層、活性炭和光伏發(fā)電裝置組成。生活污水先經過粉碎裝置將較大的物體粉碎成細小顆粒,再通入厭氧室中進行處理。與上述裝置不同的是,該裝置的厭氧室中含有光合細菌和日光燈管,光合細菌可以在有光無氧的條件下分解污水中的有機物。經過厭氧處理后,進入到過濾室進行處理,經過活性炭吸附進一步提升出水水質,該裝置的日光燈管、粉碎電機、攪拌電機均與光伏發(fā)電裝置相連。

2.4 移動式人工濕地處理設備

在移動污水處理設備的設計中,人工濕地技術很少被采用,這是由于人工濕地占地面積大,處理效果較差。但是人工濕地具有三重降解機制(基質、植物、微生物)、能耗低等特點,使得該技術處理生活污水具有顯著優(yōu)勢,尤其是在脫氮除磷方面。

比利時等歐洲國家經常會舉辦音樂節(jié),音樂節(jié)場地通常沒有排水系統(tǒng)或者排水系統(tǒng)的容量不足,很難處理音樂節(jié)臨時產生的生活污水。Lakho等[43]研發(fā)了一種以人工濕地技術為核心的生活污水移動處理設備。該移動裝置通過人工濕地處理黑水和灰水,再通入飲用水再生系統(tǒng),進行純凈水的再生,不僅解決了生活污水污染的問題,還進行了水資源的回收利用。移動設施以拖車為載體,兩側裝有進水箱,并有水位感應裝置,可實現自動進水,進水通過穿孔管網流入濕地。整個裝置的工藝由人工濕地、超濾、反滲透組成。污水先經過人工濕地進行脫氮除磷,再通過一個活性炭吸附裝置去除大顆粒物質以防后續(xù)超濾裝置發(fā)生堵塞,超濾-反滲透去除剩余的有機污染物,最后經過消毒殺菌,水質便可達到飲用水要求。該裝置調整優(yōu)化后對CODCr、BOD、總懸浮物、總氮、總磷的去除率可達90%、95%、97%、24.7%、76%。

Zehnsdorf等[44]研發(fā)了一種以蘆葦根部作為主要處理單元的移動式處理裝置,用于處理臨時城市廢水(例如,臨時建筑工地的生活污水、旅游露營地的生活污水、發(fā)生災害后臨時宿營地的生活污水等)。該裝置以蘆葦根部組成的反應室為核心處理工藝,利用植物和植物上附著的微生物對污水進行處理。由于反應根部比較密集,為了防止堵塞,處理的廢水通常需要預處理。因此,該移動設施通常與其他預處理措施聯用,處理負荷可達1 200 L/d。

3 生活污水移動式一體化處理設備的特點

3.1 移動式一體化處理設備的優(yōu)勢

對于偏遠地區(qū)的分散性污水或是臨時施工宿營地的生活污水,沒有安裝排水系統(tǒng)或者排水系統(tǒng)的承載量不足,容易造成污水泄漏,影響周邊環(huán)境。大肆向偏遠地區(qū)鋪設管道,也會造成資源浪費。針對上述情況,生活污水移動處理設備具有不可替代的優(yōu)勢。相比于地下式處理設備,移動污水處理裝置具有處理效率高、占地面積小、管理方便、污泥產量小等優(yōu)點,不會造成資源浪費,適用于處理臨時廢水[45]。移動式一體化裝置在處理生活廢水時具有以下優(yōu)勢。

(1)節(jié)省管網鋪設費用

偏遠地區(qū)通常住戶較少、距離城市污水處理廠較遠,如果強行鋪設城市排水管道,經濟效益低下,同時也會增大財政部門的壓力。相比較而言,移動污水處理設備的構造價格以及運行費用低廉,在處理少量偏遠地區(qū)生活污水方面具有獨特優(yōu)勢,可以針對當地的水質水量情況,采取不同工藝進行處理,靈活度較高。

(2)節(jié)約資源

對于臨時施工或避難所營地所排放的生活污水,如果搭建地下式或半地下式的處理裝置,待施工結束、災情過后,臨時處理裝置就會閑置下來,造成資源浪費。相比于移動處理設施,這種地下式裝置會占據較大面積,前期投入資金較多,且會消耗更多的人力物力。使用移動污水處理裝置會更節(jié)約資源,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

3.2 移動式一體化處理設備的劣勢

移動污水處理裝置的特點是方便快捷。因此,裝置的處理容量有限,不適宜處理大規(guī)模水量的廢水。地下式裝置結構單元多,處理水量較高、抗沖擊負荷能力較強,運行維護費用較低[46]。相比較而言,移動污水處理裝置的處理工藝通常與膜工藝有關,需要定期維護沖洗,為了提高處理效果,通常需要加藥(混凝劑)處理,因此,運行維護費用相對較高。

3.3 移動式一體化處理設備的應用現狀

據住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《中國城鄉(xiāng)建設統(tǒng)計年鑒2021》,匯總近十年來全國建制鎮(zhèn)的年生活用水量、污水處理廠處理能力和污水處理裝置(一體化處理裝置)等信息,如表4所示,其中各項指標呈逐年增加的趨勢。值得注意的是,建制鎮(zhèn)中污水處理裝置的處理能力與污水處理廠相近,說明一體化生活污水處理裝置在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中應用普及較為廣泛。

表4 近十年全國建制鎮(zhèn)生活污水處理情況統(tǒng)計

近年來,盡管城鄉(xiāng)區(qū)域越發(fā)重視生活污水的處理,但截至2021年,具有污水處理廠或生活污水處理裝置的建制鎮(zhèn)的數量僅占68%左右,究其原因,可能存在以下幾個問題限制其發(fā)展。

(1)政府財政壓力過大

農污建設資金主要來源于國家和當地財政,農村地區(qū)的經濟水平較低,當地無法購買足夠設備或無法進行日常維護導致資源的閑置浪費。當地政府可以采用PPP(public-private-partnership)模式支持鼓勵社會資金的投入,既可以幫助當地的企業(yè)發(fā)展,也能減輕財政的壓力。

(2)缺少合理性的技術和統(tǒng)一的排放標準

農村生活污水水質水量波動大,每個地區(qū)的排水量都不盡相同,前期應該進行足量的調研,對不同地區(qū)的生活污水采用分門別類的處理方式,選擇合適的處理技術。除此之外,城鄉(xiāng)區(qū)域也應該采用統(tǒng)一的排放標準,這樣也有利于一體化生活污水處理裝置的推廣。

(3)缺少專業(yè)人員

一體化生活污水處理裝置運行維護需要專業(yè)人員進行,農村地區(qū)的工作人員大多是兼職狀態(tài),對于農村生活污水的處理了解程度不深,這就可能導致整個系統(tǒng)的運行出現問題。針對這種情況,應該大力發(fā)展一體化處理設備的智慧化運行,采用云端操作的方式,可以及時發(fā)現裝置運行中的問題,提高整個裝置的處理效率。

3.4 移動式一體化處理設備的發(fā)展趨勢

隨著我國污水處理體系的完善,生活污水的處理結構也更加合理。對于偏遠地區(qū)生活污水的處理,當用戶集中居住時(搬遷入樓),可以在當地建造污水廠,但集中居住短期內很難實現,因此,在過渡期間,可以使用移動污水處理裝置來處理當前生活污水。目前移動式一體化處理設備主要應用于施工營地生活污水、農村生活污水的處理[47-48]。移動污水處理裝置可以在應急救援領域發(fā)揮重要作用。對于災后宿營地,排水管網系統(tǒng)可能被破壞,移動污水處理裝置可以臨時處理營地的生活污水,為居民的生產生活提供保障。李為星等[49]利用移動式一體化污水處理設施處理被污染的水源,經絮凝沉淀、超濾、消毒后達到飲用水標準,確保災后健康用水。對于臨時建筑營地或郊外大型活動產生的生活污水,移動污水處理裝置具有不可替代的優(yōu)勢。隨著污水處理工藝的發(fā)展,移動污水處理裝置的各項性能也會得到很大程度地優(yōu)化。膜分離技術具有分離效果好、所需空間小的優(yōu)點,在移動污水處理裝置的設計中被廣泛應用。但是,隨著膜單元反應裝置處理時間的推移,膜孔會發(fā)生堵塞現象,需要定時清理膜孔,膜組件也容易損傷,使得維護費用較高。隨著膜污染清除和膜改性技術研究的不斷深入,膜組件的抗污染和抗沖擊能力逐漸增強,移動污水處理裝置應用前景也會更加廣泛。

此外,文章選擇了兩例以AO系列技術為核心工藝、滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A排放標準的案例,對其經濟效益進行分析,其污水處理成本在1.5～2.0元/m3[50-51],而城鎮(zhèn)污水處理廠處理費用約為1元/m3[52]。因此,農村生活污水的處理政策應該靈活多變,衡量水質水量與污水處理成本。對于人口密集的區(qū)域可以修建污水處理廠統(tǒng)一收集處理,對于流量小的區(qū)域則可以采用移動式一體化生活污水處理設備進行“網上預約式”處理。

4 結論與展望

移動式一體化處理裝置是我國污水處理體系中的關鍵一環(huán),它使得我國污水處理系統(tǒng)更加完整,值得探討和研究。移動式一體化污水處理裝置將現有的復雜工藝進行組合簡化,使得單元結構組合更加合理,形成一體化的處理流程,提高了污水處理效率。相比于地下式生活污水處理裝置,移動污水處理裝置在偏遠地區(qū)、施工期生活污水處理方面更具有優(yōu)勢,不會造成資源浪費?，F有的移動式一體化生活污水處理設備大多是以AO為核心工藝,這是因為該技術成本較低、運行管理比較方便,但其水力停留時間較長、需要另設沉淀池、為提高出水水質仍需與其他工藝聯用等,在確?？梢苿有缘那疤嵯?裝置的處理效率受到限制。

移動式一體化生活污水處理裝置的升級換代與高效的生活污水處理技術研發(fā)密切相關。隨著環(huán)境領域的快速發(fā)展,生活污水處理技術的種類也逐漸增加,多種高性能工藝逐漸應用在生活污水處理領域,這為移動污水處理裝置的發(fā)展提供了更多可能性,其中高級催化氧化和膜分離工藝值得關注。高級催化氧化技術憑借反應產生的羥基自由基來高效去除污水中的CODCr、氨氮,以此工藝為核心的裝置占地面積小,與其他除磷工藝組合后出水可達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A排放標準。但該工藝前期投入資金較多,未來研究可以降低成本為出發(fā)點,如研發(fā)低成本電催化陽極涂層、優(yōu)化電芬頓、光催化反應條件。膜分離是一種簡單高效的污水處理技術,通過多種膜分離工藝的聯用,出水水質可達飲用水標準。但由于膜制作成本較高且易污染,限制其在移動式一體化生活污水處理裝置上的應用,未來研究可以減少膜污染為立足點,如自潔膜材料的研究,達到“一機一膜”以降低運行維護成本。由于生物方法的高性價比(低價高效),未來的移動式一體化污水處理裝置的處理方式仍然會是以生物方法為核心工藝、物理化學方法為深度處理工藝的聯合處理模式。除了技術上的突破,農村生活污水處理模式、運行機制也應該進行優(yōu)化,根據不同地區(qū)的水質水量采用不同處理方式,加強地方政府和企業(yè)的合作,帶動經濟發(fā)展,減輕當地財政壓力。