产业现状
我国农村污水处理市场在呈现出蓝海特征的同时,也暴露了缺少专业运行人员、水量水质变化大、单位能耗较高等问题现状。我国有6.74农村人口,分布在250多万个自然村,每天产生3千多万吨生活污水,但是这些污水处理率不足10%,大部分未经处理排入到生态境。相比而言,我国城镇污水处理建设已经非常完善,到目前为止全国将近有4千座城市污水处理厂在运行,所以农村生活污水处理只能说在起步阶段,前景广阔。
此外,在水处理率达到的农村地区,设施运行率低也是逐渐暴露的重要题。以北京市为例,截止到2015年,全市农村污水处理率已达到60%,远远高于全国平均水平,但却出现了设施运行率很低的现状。在技术适用性方面的考虑不足、在后期管理方面投入不够,都影响了处理设施在后期的运行状况。
国外治理经验:常规工艺,高标准管理
50年代末,欧美等发达国家基本完成城镇化建设,期间投入巨资建设了大批城镇污水处理设施,至70年代末,美国建成18000多座城市污水处理厂,英国、美国、德国各建成了6千到8千座。80年代后,欧美等发达国家开始关注分散污水的治理,开发了一系列适用于当地的分散治理技术,成效显著。
回看我国的污水处理历程:90年代末,中国开始加快给排水等基础设施建设进程,经过十五、“十一五”、“十二五”三个五年计划的推进,大力推进欧美成熟的污水集中处理工艺。20世纪初,中国开始着手治理农村治水。
我国农村污水处理出路何在?
中国在治理城市污水时,成功借鉴了国外已有的成熟技术,少走了许多弯路,大大缩短了发展历程。在面对农村问题的时候,我们是不是也可以借鉴国外的技术?
在美国,目前有1.15亿套住宅,污水分散处理率约23%,根据地域不同处理率有所不同。技术方面,美国的分散污水治理使用的都是常规技术,但出水效果很好。“以美国东海沿岸马赛诸塞州为例,有67处有健全运行数据,所采用的工艺主要也是生物转盘等常规工艺,出水非常好。为此,我们梳理了美国污水处理设施运行管理情况,发现美国EPA出版了分散式污水处理系统管理手册,针对处理复杂程度、污水特征、公共健康、环境敏感度提出了五种管理模式,适用于周围没有饮用水源或地下水埋藏较深的低环境敏感区域,对水质有极严的要求。严格的管理实现了污水处理的高标准排放。”
在日本,污水分散治理技术体系有三个层次的划分。
第一是小规模下水道,采用的工艺主要是活性污泥法等常规工艺;第二是农村污水处理,使用的是接触曝气法等常规工艺;第三是净化槽处理。在管理方面,日本污水分散治理会根据规模的不同,由不同的国家部门进行主管,如小规模下水道(服务人口,1000~10000人)由国土交通省主管,由地方政府负责管理;农村污水处理(服务人口,<1000人)由农林水产省主管,地方政府负责维护管理;净水槽处理(独户)由环境省主管,住户个人负责维护管理。目前,日本约有860万台净化槽,约90%的是20槽以下的分户处理净化槽,服务人口1200万口,几乎所有净化槽的维护管理主体都是个人。在《净化槽法》中规定了根据不同的处理工艺,不同的处理规模,维护的频度也有不同。
国内农村污水需要什么?免运行、抗变化、低能耗的专业技术
对比美国、日本及我们的分散污水处理现状,可以看到三者之间的体系差异。农村污水量方面,我国占全国污水量的50%,美国占25%,日本15%。与此同时,在城镇化进程上美国和日本已经在上世纪50年代完成,而我们国家才完成56%。因此,发达国家的污水分散治理经验,我们可以部分借鉴,但由于现实情况相差悬殊,我国农村污水处理技术还是需要“量身定制”。
目前,我国的分散污水处理技术主要有以下几类。第一类生物处理工艺,第二是生态处理工艺,第三是生物处理+生态处理。这些技术路线各自有各自的优缺点,如生物处理厌氧工艺,工艺简单,能耗低,产泥量小,但反应速率慢,停留时间长,导致构筑物占地大,投资高,产生的气体存在安全隐患。好氧处理,出水水质好,占地小,但运行管理复杂、能耗高,抗水质水量负荷冲击能力弱。第三生态处理,运行管理简单,维护方便,投资及运行费用低,但是处理效率较低,占地面积过大。生物+生态处理,出水水质可比生物处理进一步提高,但管理复杂、能耗高、占地大。
总结归纳了目前我国农村污水处理遇到的瓶颈:
第一,缺少专业运行人员,由于这些处理规模都非常小,数量多而且高度分散,我们很难为每一个站配备一个专业的运行人员,而且这些农村通常运力市区,设施设备的维护维修和更新等也会受到较大限制。第二水量水质变化大,农村规模较小,高峰排水会短时间内对处理设施造成水量水质的冲击,农村居民生活规律高度一致,农村水量水质时变化较大。第三是单位能耗较高,农村污水处理设施规模小,单位吨税处理电耗往往高。
目前典型农村污水生物处理工艺,单位电电耗数倍于城市污水处理。
针对上述问题,我国农村污水处理技术应满足三个条件,第一要求免运行,低维护,简化管理制度情况下进行有效的长期运行;第二抗水质水量变化,让系统能够稳定长期保障出水水质的效果;第三需要低能耗,降低能耗成本。
对比上述要求,目前三种处理技术路线都有其局限性:“生活处理、生态处理、生物+生态处理,第一个适用于城乡接合部、敏感水域周边和用地紧张的农村等,第二适用于用地不受任何限制的农村,第三适用于敏感水域周边且用地不紧张的农村。”