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分散式污水处理系统和集中式污水处理系统各自优势比较及未来发展方向探讨
日期:2021-05-24 作者:中环安能小编 来源:

伴随着城市化进程的加快对水环境质量要求的提高,城乡生活污水处理受到了广泛关注。同时,随着科学技术的发展和技术的进步,分散污水处理设施实现了设备化和小型化,已经发展成为节能、生态、景观化的成熟污水分散处理技术。

尽管目前全球城市化已经非常明显,但仍有近30-35亿人居住在农村,其中相当一部分生活条件较差,甚至没有合适的污水处理系统。污水处理系统可分为集中式和分散式,传统污水处理厂属于集中式污水处理系统,适用于人口密集的城市地区。在人口稀少的农村地区,集中式污水处理会使这些原本经济不发达的地方再次承受债务负担。此时,分散式污水处理系统将是一个更合适的选择。

分散式污水处理系统不仅适用于不发达的发展中国家,在某些情况下也适用于发达国家。近年来,发达国家的城市中心人口密度逐渐下降,人们开始分散定居在城市边缘。此时,建设集中式污水处理厂将不再合适。据联合国环境署2002年统计,美国25%的人已经使用分散式污水处理系统。

本文将比较几种典型分散污水处理技术的优缺点和适用性,探讨如何选择技术,如何打破工程应用瓶颈。

一、传统和新型分散式污水处理工艺简介。

1、是传统式工艺。

常规分散污水处理技术包括湿地、好氧处理(MBR、BCR等)、厌氧处理(UASB等)。

2、新工艺-生物质浓缩反应器。

BCR的结构设计为曝气反应器,在反应器底部进行微孔曝气,废水和微生物在反应器中悬浮,出水为重力流。在帕维亚大学的实验中,BCR反应器采用PorexTMradialfilter固液分离,孔径为5-20μm。由于介质表面的粗糙度,可能会造成2-3厘米的水头损失。

根据帕维亚大学的实验结果,使用BCR反应器,化学需氧量去除率为93-97%,脱氮率为75-79%。需要注意的是,实验流量仅为22L/(mind),远低于最大运行流量(10-50L/mind)。因此,在实验过程中,系统过滤能力基本稳定,不需要反冲洗就能稳定运行一年左右。在实际运行条件下,常用膜材料的孔径约为0.1μm,3个月后系统过滤能力下降77%,需要更换膜或再生。帕维亚大学还指出,实际运行结果可能与实验结果大不相同,具体处理效果取决于膜的类型、污水成分和运行条件。3分散污水处理的可持续性分析。

中环安能分散式一体化处理设备

所谓最合适的技术包括经济最佳、环境友好、技术稳定、公众认可等特点。设计可持续技术需要从以下几个方面综合考虑:

(1)健康卫生:将可能影响公共卫生的病原体和有害物质的风险降至最低;

(2)能源和资源:考虑建设和运行所消耗的能源和资源,以及可回收利用的资源(如将水、养分返还农业),同时综合考虑再生资源(如沼气);

(3)技术:充分发挥技术功能,确保整个系统的构建、运行和监控。同时,应考虑技术应对电力供应、水资源短缺、洪水等紧急事件的稳定性和盲点,以及技术对现有基础设施或社会经济发展的灵活性和适应性;

(4)经济:家庭和社区的经济承受能力,包括建设、运营、维护和必要的投资成本;

(5)社会文化和制度:社会接受度、便利性和合法性。

分散污水处理系统除满足上述所有维度要求外,还具有占地面积小、运行灵活等特点。因此,分散污水处理技术属于可持续发展技术,在实际工程中,具体工艺的选择需要综合考虑当地的气候、地域、污水质量、当地的水资源和回用要求。

二、集中系统与分散系统的比较与讨论。

1、是投资成本。

集中式污水处理系统的投资成本明显高于分散式系统。集中式系统需要建设大型污水收集管网,其投资成本占总成本的80-90%。然而,管网的平均使用寿命为50-60年,到期更换和日常维护成本将增加投资成本。

2、是运行成本。

集中式污水处理系统的设计需要考虑峰值流量,会增加系统容量,降低处理效率;重力管网输送过程中,可能会因地下水入侵而稀释废水,增加处理成本和能耗;长距离输水导致泵站需求更大,能耗更高,直接导致运行成本增加。

3、是水质安全。

集中污水处理系统集中排放大量水分,可能导致受纳水域的富营养化。而且分散系统由于排水量小,会降低富营养化的几率。

4、是监测和管理。

远程监控技术的发展极大地帮助了分散系统的监控。使用远程控制设备可以轻松实现操作和维护,不需要大量驻地人员。

在管理方面,与集中系统的管理不可见不同,分散系统的管理需要与当地居民的力量相结合,公众参与度的提高可能进一步提高人们的节水和环境意识。

5、是发展角度。

与集中系统相比,分散系统更适合发展中国和社区的发展变化和人口增长。分散系统的基础设施投资可以逐步进行,不需要一次性到达。6实现源分离。

分散系统能实现污水源分离,而集中系统难以实现。利用新型卫生洁具,可将生活污水的黑水与灰水分离,这些废水虽然流量小,但含有大量的COD(黑水中3000-10000mg/L)和营养成分,以及几乎所有的病原体和微量污染物。近距离集中处理,一方面减少了金属和其它新兴化合物(如药品和个人护理产品)在环境中的分布;另一方面,最大限度地提高了当地系统的资源回收潜力。

三、分散污水处理系统应用障碍分析:

如今,几个欧盟国家(德国、荷兰)的城市已经建立了多个分散式污水处理系统示范项目,平均服务人口约为1000人,取得了积极的成果。

然而,分散污水处理系统的推广和应用仍然存在一些障碍。除了土地可用性(主要针对湿地系统)、成本和环境要求等因素外,最大的障碍来自于人们对新事物的接受程度。一般来说,改革系统的经济成本过高,缺乏具体的综合经验,缺乏未知的不确定性,这将成为传统观念中不可抗拒的因素。

分散式污水处理系统的倡导者主要是年轻的专业新人,决策者和传统的污水处理专家很难接受这些新概念。实际上,分散式污水处理系统在发展中国家的接受度高于发达国家。由于发展中国家没有预先技术障碍,发达国家的技术模式往往偏爱传统的集中式污水处理系统。

然而,事实上,随着大多数发达国家城市水资源基础设施的设计寿命逐渐接近上限,甚至超过上限(通常为50-60年),未来十年将面临大量水资源基础设施的修复和翻新。如果能借此机会将污水系统改造成分散式污水处理系统,将是未来发展的长期解决方案。

总之:分散式污水处理技术因其原位处理和资源回收利用方便而具有可持续性,这一特点在未来将越来越明显。尽管目前集中污水处理系统能满足人口密集地区的需要,但它并不适合未来的发展。就发展趋势而言,未来城市的新概念很可能集中在分散上。

从技术研发的角度来看,分散式污水处理系统得到了充分的认可,但从技术到工程应用的转移仍然略显薄弱,管理者的守旧心态已经成为推广和应用新技术的主要障碍之一。事实上,对于决策者来说,选择分散式污水处理系统是一个改变传统的机会。借此机会,将旧用水设施取代为可分离污水源的新设施。对于污水收集设施急需更换或重建的区域,将分散式污水处理系统纳入备选范围是改变传统污水处理模式的好机会。

然而,这并不意味着集中污水处理系统完全没有用。集中污水处理厂一直提供发达国家人口密集的地区。发达国家高度人口稠密的地区一直以来由集中式污水处理厂提供服务,并随着城镇化发展不断扩容管网系统。在这些情况下,分散式系统并不是一种立即合适和可行的替代方案,折中的办法是集中和分散二者共存,对诸如住宅、商业综合体、医院,可以应用分散式系统,更易于处理后就近回用。

文章转摘作者:中宜环科环保产业研究

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