无动力式生物净化槽助推循环经济发展初探
党的十八大把生态文明建设提升到五位一体总体布局的战略高度，第一次单列一个部分加以论述，有关内容和要求已写入新修订的党章。提出大力推进生态文明建设，建设美丽中国，实现中华民族永续发展。这标志着我们党对中国特色社会主义的认识更加成熟更加定型，标志着绿色、循环、低碳已成为可持续发展时代潮流。
循环经济即物质闭环流动型经济，是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。随着城市化和现代化进程的推进，污水处理技术问题困扰着城市的可持续发展，并影响着水资源的再生回用的可持续发展。无动力式生物净化槽以循环经济思想理念为基础，以变废水附加值的被动处理，转变为赢价值的资源化与经济化利用，其主要是由厌氧滤池和好氧技术单元组成，具有耐冲击负荷、无动力要求、无运行费用压力等优点；无动力式生物净化槽对分散点源污水（尤其是生活污水）治理及所排中水回用的效果明显。
一、无动力式生物净化槽技术研发背景
近年来，环保行业受到了前所未有的关注，也迎来了空前的发展机遇。而其中，水环境问题更是一个备受关注的领域。
我国是一个水资源匮乏的国家，人均拥有量仅占世界人均水资源量的1/4。到21世纪中期，全国的用水量将从过去的5000多亿m3增加到8000亿m3左右；即增长60%，占可利用水资源总量的28%以上。按国际一般规律，一个国家用水量超过其水资源可利用量的20%，就很可能发生水危机。大气降水方面，全国大约以每年12.7mm的速度减少。中国的617个城市几乎有一半面临缺水问题。世界观察研究所布朗预测，到2030年居民对水的需求将从1995年的310亿t增加到1340亿t，工业用水将从520t增加到2690亿t。农业用水将从4000亿t增加到6650亿t。这是中国水资源满足不了的。水资源紧缺，是中国发展难以克服的制约因素。
一方面水资源紧缺，节水、提高水资源利用率迫在眉睫；另一方面水污染问题又相当严峻。随着人口的增长和经济的日益发展，用水量和排水量正逐年增加，流域水污染问题日益突出。虽然很多地方建有集中污水处理厂，但在实际的运营过程中存在着运行费用高昂、管理复杂等难以承受的问题；而且许多地方污水未经处理就直接排放入河湖，给河湖水体造成了严重的点源污染。针对污水处理厂在实际运营过程中存在的运行维护费用高昂和污水直接排放入河湖，造成水体污染这两方面问题，无动力式生物净化槽技术应运而生。
二、无动力式生物净化槽发展现状及工艺特点
针对不同的污水类型，有不同的污水处理方法。无论是生活污水还是工业废水，处理方法大致分三类：物理法（格栅截留法、沉淀法、气浮法和过滤法等）、化学法（中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附和离子交换等）、生物法（活性污泥法、生物膜法、生化法、生态湿地等）。目前，有动力地埋式一体化处理技术按工艺可分为生物接触氧化法、SBR、A/O及A2/O等。而无动力式生物净化槽技术结合了厌氧和好氧的污水处理方法的优势。
（一）无动力式生物净化槽技术原理及特点
“无动力式生物净化槽”技术主要由厌氧和好氧技术单元组成，如图1所示：
图1无动力式生物净化槽技术流程图
厌氧单元采用新型厌氧反应器—混合流膨胀床厌氧生物滤池。厌氧滤池是在过去几十年中新发展起来的污水生物处理技术，并在厌氧领域得到应用，其典型技术为Young和McCarty发明了厌氧滤池（AnaerobicFilter，AF），由于其系统内能保持污泥浓度高，有机负荷高，进而耐冲击负荷能力强，水力停留时间短，占地小而得到广泛应用。由于在反应器中上部设置固定填料，所以有易堵塞、反应器维护检修不方便的缺点。
混合流膨胀床厌氧生物滤池则选用新型悬浮型生物填料作为微生物载体。悬浮型生物填料是由一种特制树脂制成的球状填料，其结构包括网格外壳、纤维丝球体和通心多孔柱体。以载体的浮动填料厌氧滤池具有如下特点：
（1）填料采用特制的树脂制成，亲水性强，固膜效果好，系统内保持较高的污泥浓度；
（2）填料独特的立体结构使得单元填料中从内到外形成不同层次的微生态分布，有利于厌氧过程中微生物的串联代谢过程的进行，同时可以进行厌氧水解、酸化、反硝化以及磷的释放等一系列过程。
（3）填料随水流及沼气的产生可以在水中不断运动，增强污泥和基质的混合效果，减少两者的传质阻力，有利于提高速率。同时由于填料的流动性，克服了厌氧滤池（AF）上部堵塞的问题。
（4）填料直接投加，省时省力。
（5）填料寿命长达10年以上，维护方便。
混合流膨胀床厌氧生物滤池作为核心技术单元，为去除污染物的主要功能区，通过厌氧单元，污水中大部分有机物得到去除，进入好氧单元的有机物浓度较低，同时又由于厌氧独特的代谢机理，未直接去除的有机物经水解、酸化后可生化性得到显著提高。低浓度、可生化性好的污水进入最终处理环节——好氧单元，使得好氧代谢更加容易进行，同时代谢进行得更完全、彻底。
好氧处理则在厌氧处理的基础上，采用人工处理与生态处理相结合的处理技术——跌水曝气技术。污水生态处理技术是合理利用自然条件，利用自然界物质转化规律降解污水污染物，目前得到应用的主要有氧化塘技术、土地处理技术、跌水曝气技术等。跌水曝气技术是利用污水水流的高程落差，在污水跌落溅流过程中提高水中溶解氧，然后利用水体中好氧微生物的代谢分解有机污染物。
污水中溶解氧水平，是保证好氧生化代谢进行的基础，传统的好氧工艺处理生活污水，溶解氧持续保持在4~5mg/L。而厌氧＋好氧工艺处理生活污水，由于经过厌氧的污水中污染物浓度低、可生化性好，溶解氧需求水平则相应低得多。荷兰Wageningen农业大学进行的厌氧＋微氧工艺处理生活污水的试验研究表明，在厌氧段处理率50%左右时，好氧段的溶解氧只维持在1.5mg/L水平，即可保障好氧段处理效率70%、总处理率85%以上。
由于厌氧处理对温度较为敏感，考虑到冬季温度较低时其处理效率会有所下降（此时虽然处理效率下降，但通过水解作用的进行，污水的可生化性仍能得到明显的改善），“无动力式生物净化槽”工艺中好氧段在选用跌水曝气单元的同时，并行设计了活性污泥法的处理单元。好氧段中跌水曝气与活性污泥法并行设计，在充分考虑保障工艺处理效果的同时，进一步增加了针对不同出水要求的单元组合的灵活性：
（1）厌氧段处理效果下降（低温条件）：
厌氧滤池——————活性污泥
出水目标：一级达标排放
（2）厌氧段处理效果正常：
厌氧滤池——————跌水曝气
出水目标：一级达标排放或中水回用
（3）厌氧段处理效果正常：
厌氧滤池——————活性污泥
出水目标：中水回用
（二）无动力式生物净化槽的主要用途及性能
无动力式生物净化槽是一种简单实用、适应性强、高效低耗的排污口和分散排污点污水处理技术，有效地解决分散排污口的污水治理和中水回用问题。
该技术装置应用于城市污水及江河湖泊等水污染处理，COD去除率可以达到87%以上，BOD去除率可以达到93%，SS去除率可达到94%以上，处理后可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准。
主要应用领域：
（1）天然及人工河道的排污口；
（2）村镇等没有运行费来源没有专业维护人员的地区；
（3）高速公路、铁路、湖泊、水库、机场、机关、军队站房、宾馆、小区等场所的污水处理及中水回用；
（4）污水处理管线沿线需抽取污水处理后回用的场所；
（5）中小型城镇污水处理厂。
（三）无动力式生物净化槽技术应用的现实意义
无动力式生物净化槽是一种简单实用、适应性强、高效低耗的排污口和分散排污点污水处理技术，解决分散排污口的污水治理和中水回用问题。该技术的研发具有广泛意义：
（1）污水处理回用，可缓解水资源的供需矛盾
无动力式生物净化槽技术，解决了许多分散装置没有电力接入条件，运行费用高，操作管理复杂和处理效果无保障等问题，为中水处理工程提供了一个实用可靠的技术。
（2）有效地解决河道排污口和分散排污点的污染问题
无动力式生物净化槽的无动力和一体化的设计思想，使它适合应用在河湖排污口和分散排污口的污水治理，经过该装置的处理，污水中的大部分污染物得到去除，解决了排污口的污染问题。
（3）有助于河道生态系统的恢复
目前，河道的污染治理大都采用截污的措施，在河流污染得到了控制的同时，由于河流补水量的减少，水流速度变慢，影响了河道的生态自净能力，破坏了河道的生态平衡。而采用无动力式生物净化槽后，排污口的污水经过处理达到中水排放补入河道，河水得到了补充，恢复河道水流速度，有助于河道生态系统的恢复。
（4）具有综合的经济效益
无动力式生物净化槽具有强大的市场优势和广阔的应用前景。在河道排污口运用该技术，污水经过处理后补入河道，有助于河道生态系统的恢复，减少了恢复河道生态的投入；在中水工程中采用该项技术，降低了中水的处理成本。
三、无动力式生物净化槽技术应用分析
循环经济是一种最大限度地利用资源和保护环境的经济发展模式。它主要是通过对传统行业的技术改造，最大限度地减少资源消耗和废物排放。发展循环经济是推进结构调整，转变经济增长方式，建立资源节约型和环境友好型社会，走新型工业化道路的重要手段和途径，是落实科学发展观的具体实践。原国家环保总局从1999年就开始宣传、探索和倡导循环经济理念，并在实践层面上做了大量工作，特别是在推广清洁生产、组织和管理生态工业园区创建和循环经济示范区工作等方面积累了一定的经验和技术基础，有力地推动了全国循环经济工作。
我国人口众多，资源相对短缺，经济结构不尽合理，经济增长方式粗放，资源利用率低，环境污染严重，又尤其是淡水资源遭到的破坏日益加剧，资源和环境问题已成为我国可持续发展的主要障碍。
发展循环经济，有利于推动污染预防和生产全过程控制，有利于解决区域性与结构性环境污染问题。近年来，全国环保系统将发展循环经济作为环境与经济“双赢”的一项重大举措，大力宣传循环经济理念，组织理论和政策研究，开展企业、区域和社会等多个层面的试点和实践探索，促进了粗放型经济增长方式的转变，在一定程度上缓解了全国环境污染的压力。
如上所述，在这样的国家大政方针倡导下，无动力生物净化槽技术，在已取得国家四项专利技术的情况下，仍旧在继续探索，继续大力推广、应用以致市场化、产业化，为国家节约能源，废弃资源再利用等方面做出积极的努力和应有的贡献。
目前，污水处理工程在实际运营过程中普遍存在运行维护费用高昂和污水直接排放入河湖，造成水体污染的两方面问题，无动力净化槽技术在这两方面均有较大的突破，其以运行费用低廉，操作管理简单，维修方便，设备化等优势解决了以上两方面问题，尤其适合村镇小型污水处理工程。设备化的本装置能高效率、低能耗、低运行费用地处理污水，处理后的中水直接排放或回用均可，大大地降低了能源消耗也节约了有限的水资源。
无动力净化槽技术的优势还在于：可充分利用当地地形、地势，综合采用生态、生物、工程措施和自然能源，在和道排污口、分散排污点进行运用，实现排污点就地完成污水处理及中水回用，不再直接污染河湖水库水体，缓解水资源紧缺的态势。是一种高效低耗、管理简便、经济实用的水处理技术。
另外，无动力式生物净化槽的无动力等特性，具有极大的市场竞争力，随着进一步的设备改型和推广，可带动和发展形成一个具有较大规模的环保企业，为环境治理、解决就业等可作出应有的贡献。
因此，无动力式生物净化槽技术无疑是符合国家倡导的循环经济发展模式的一种经济适用型水处理技术，也是我们在探索建设美丽中国生态文明建设环保新道路上值得大力推广及应用的有力践行者。
选自《第八届环境与发展论坛论文集》
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