小城镇污水生态处理技术
近几年，随着国家环保政策的不断加强，特别是今年《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》的出台，使得城市污水处理厂的建设步伐越来越快，污水处理厂的建设范围也从最初的大中城市逐步向中小城市迈进。与此同时，我国小城镇污水处理也越来越被人们所重视。
随着我国农村城镇化水平的不断提高，小城镇人口大量增加，污水排放量逐年增大，但多数小城镇均未建设污水处理设施，使得大量污水得不到处理就源源不断地直接排入周边河流和湖泊，导致小城镇生态环境不断恶化。而且，由于我国小城镇分布分散，数量多，生态环境一旦遭到破坏，将很难得到恢复。
另外，由于国家环保力度的加强，不少对环境污染严重的工业企业纷纷关闭、重组或搬迁，而重新选择的厂址往往是环境容量大、土地资源多的小城镇，因而乡镇企业迅速发展。由于小城镇环保意识薄弱，现有污水处理率很低，污水资源化利用几乎是空白，水污染形势日益严重。
加强小城镇污水处理，避免生态环境恶化，对促进小城镇经济健康、稳定、可持续发展具有重要意义。
1小城镇污水处理特性
1.1小城镇污水排放特点
小城镇污水排放主要来自于生活污水和工业废水，依据工业企业产品的不同，小城镇污水水质变化较大;由于人口数量相对较少，小城镇污水排放量较小，大都在3000~30000m3/d规模范围内，且水量昼夜波动较大;由于明渠排水管道和雨污合流制排水系统导致污水中有机物浓度较低，悬浮物浓度和氮磷浓度高，可生化性较好。一般BOD5为100～150mg/L，COD为250～300mg/L，SS为200mg/L左右。
1.2小城镇污水处理要求
基于小城镇污水排放的上述特点，小城镇污水处理应优先选择抗冲击负荷、具有一定的脱氮除磷功能的污水处理工艺;同时，由于小城镇经济力量相对薄弱，还应选择基建投资省，能耗低，运行费用低的工艺;由于小城镇技术力量薄弱，还应选择运行管理简单、便于维护的工艺;同时，为避免二次污染，还应尽量选择污泥产生量少的工艺。
2小城镇污水生态处理技术简介
我国污水处理厂最常用的处理工艺主要有三种：A/O、A2/O及改良工艺，氧化沟工艺，SBR及其改良工艺如CASS、CAST工艺等。其中，A/O、A2/O及改良工艺构(建)筑物多，工艺流程复杂，主要用于处理规模较大(10万m3/d以上)的城市市政污水处理厂，而氧化沟工艺因为表曝系统充氧效率较低能耗较高，SBR工艺因为自控程度较高，对运行人员技术水平要求较高，因而，以上几种常规污水处理工艺并不适用于小城镇污水处理。
近年，生态处理技术(或称自然处理技术)应用于小城镇污水处理厂的研究越来越多。工艺简单、基建投资省、运行管理方便、能耗低、抗冲击负荷能力强等特点赋予了生态处理技术用于小城镇污水处理的独特优势。生态处理技术主要有稳定塘(生态塘)处理系统、土地处理系统、沟渠处理系统和蚯蚓生态滤池，现将各工艺特点简单介绍如下：
2.1稳定塘处理系统
稳定塘(生态塘)是水中微生物和水生植物利用太阳能在生长过程中消耗污水中的有机物和氮磷等营养物质来净化污水，同时可在塘中养殖水禽，形成生态塘内稳定的食物链。稳定塘处理系统不仅可去除污染物，而且可以回收水生作物和水产，净化的污水也可作为再生水资源予以回收利用，达到一塘多用的目的。
东营采用厌氧塘、曝气塘、鱼塘、藕塘、芦苇塘的多级串联稳定塘工艺处理污水，有效地去除了有机物、营养物、重金属和细菌等，出水水质较好，达到了一级B标准，且大大降低了污水处理运营成本，每排放1吨污水只要收取0.057元的费用就可以维持污水厂的运行。该工艺的技术优势和经济优势是其他工艺无法比拟的。另据刘汝鹏等人的研究，德州采用多级串联稳定塘系统处理污水，除冬季出现出水磷超标现象外，各项指标实际出水浓度低于设计值。内蒙古集宁采用多种单元塘优化组合的工艺流程在寒冷地区短停留时间模式下运行也取得了良好效果。经过净化的污水可以达到农田灌溉标准，不仅减轻了对受纳水体的污染，还可回收利用水资源。
稳定塘处理技术由于其抗冲击负荷需要，一般占地面积较大，可利用农村地区废弃的河塘、洼地等有利地形进行改造，可大大节省基建费用。
2.2土地处理系统
土地处理系统是利用土壤微生物和植物系统的自我调控机制和综合净化功能处理污水的生态处理工艺，目前应用较多的主要是人工湿地系统和快速渗滤系统。
2.2.1人工湿地系统
根据系统布水方式的不同或水流方向的差异，一般可以把人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直(立式)流人工湿地。
深圳市沙田人工湿地污水处理厂采用两级潜流型人工湿地系统处理污水，出水主要指标可以达到一级A标准。故城县东北屯污水处理厂采用多级表面流、垂直潜流湿地+氧化塘处理系统使污水净化后达到农田灌溉用水标准，解决了决东北屯100hm2耕地的灌溉用水，提高了污水资源的利用率，有利于缓解用水紧缺的状况。另外，强化混凝—人工湿地组合工艺和生物法-人工湿地组合工艺等污水处理技术应用于小城镇污水处理研究也取得了较好的效果。人工湿地的优势在于基建和管理费用低廉、对污染物的去除能力优异、管理和维护操作简便，在我国中小城镇具有很高的推广价值。
2.2.2快速渗滤系统
人工快速渗滤系统CRI(ConstructedRapidInfiltrationSystem)
是采用渗透性能较好的天然河砂、陶粒和煤矸石等为主要渗滤介质代替天然土层发展起来的一种新型的生态处理系统。王艳华等人对重庆市龙溪河流域水污染综合整治工程中9座采用该工艺的污水处理厂实际情况进行分析得出，CRI工艺以其建设投资省、运行费用低、抗冲击负荷强、管理简单、运行稳定、维修方便、产生污泥及废气少、对环境影响小等优点显示出明显的技术经济优势，是适合我国国情的小城镇污水处理工艺。
2.3沟渠净化系统
利用排水沟渠处理污水技术是在排水干沟渠顺流方向设置固定微生物载体，如在沟渠内设置填料或种植水生植物，形成生物接触氧化或人工湿地污水处理系统，对流经污水中的有机物和氮磷等物质进行吸附和生物降解，达到去除水中污染物的目的。利用现有的排水设施和天然排水沟渠处理污水，可以降低基建投资和降低运行成本，减少管理人员，对改善小城镇环境具有非常重大的意义。
郭劲松等人对三峡库区典型小城镇石宝镇的排水沟渠进行改造，对利用地形高差形成的水流跌落进行复氧，结合生物接触氧化、人工湿地和稳定塘技术对沟渠进行合理改造，开发出人工强化沟渠污水处理设施，生产性试验表明：人工强化沟渠表现出了较强的有机物去除能力，对氮磷也有相当的去除效果，适合在三峡库区山地小城镇推广。周婷等人提出将已有农田排灌沟渠就地改造为沟渠式生物接触氧化池，在其中种植水生植物、投放水生动物并加入组合填料使其挂膜，构建沟渠式生物接触氧化法污水处理系统，并在实验室采用沟渠式生物接触氧化组合系统处理模拟村庄面源污水，较好地去除了有机物并实现氨氮转化，这对小城镇控制面源污染有一定的借鉴意义。
2.4蚯蚓生态滤池
蚯蚓生态滤池是利用人工滤床中的蚯蚓和其他微生物通过过滤、吸附、生物降解等作用去除污水和污泥中的有机物。蚯蚓在对水中和污泥中的有机物进行分解吸收的同时，还可以在其觅食过程中对滤床进行清扫、防止滤床堵塞，提高氧气利用率，另外增殖的“剩余蚯蚓”还可以作为肥料进行二次利用。此项技术已在上海成功地进行了中型试验和生产性规模的应用。
为提高蚯蚓生物滤池的处理能力，滤池填料和组合工艺的选择非常重要。常用的滤料主要有石英砂和陶粒滤料，另外在蚯蚓生物滤池后采用钢渣、煤渣混合渗滤系统既可高效除磷，又可以进一步净化、稳定蚯蚓生物滤池的出水水质。由于蚯蚓生态滤池具有工程造价低、运行费用低、管理要求低、占地面积小、二次污染少、资源化程度高等特点，在小城镇和农村生活污水、污泥处理中有着广阔的发展前景。
3小城镇污水生态处理技术研究方向
由于小城镇经济实力不强，且缺乏专业技术人员，因此选择的污水处理工艺首先要满足这两项要求才可以实现稳定、持续运行。生态处理技术以其投资少、能耗低、运行管理简单等特点，比较适用于小城镇污水处理。要使得生态处理技术在小城镇污水处理厂较快推广应用，还需做好以下几方面的研究：
1)加强生态处理技术脱氮除磷效果研究。随着国家对污水排放标准的不断提高，氮和磷的高效处理成为所有污水厂亟待解决的难题。因此，应对上述几种生态处理技术的脱氮除磷机理进行研究，可考虑辅以其他生物、化学处理工艺进行预或后处理，以满足国家排放标准要求。
2)加强生态处理技术应用于污水厂的工艺参数研究。生态处理技术不像A2/O、氧化沟、SBR等常规污水处理工艺因应用多年已积累了成熟可靠的设计参数和运行参数，生态处理工艺污水厂应如何进行土建施工和设备选型来降低投资额度、如何调整运行参数来降低能耗成本是决定该技术能否成功应用于小城镇污水处理的关键。
3)开展小城镇污水处理厂管理模式研究。我国不乏污水处理厂建成后搁置不用的事例，在缺乏资金、人员且分布零散的小城镇更易发生此类问题，因此如何让小城镇污水厂稳定、持续地运行起来才是关键。目前，我国赋予民间投资人以市政公用事业的特性经营权，由投资人以BOT(建设-运营-移交)模式建设、运营污水处理厂可提供资金、人员和技术保障，不失为小城镇污水处理的管理方向。