OWT生活污水处理技术

一、前言

  OWT是英文Onsite Wastewater Treatment 的缩写。它是生化污水处理,具有灭菌、脱磷、反硝化脱氮功能。它无动力、无专门人操作、无运行费用、人为无法干涉的自动连续生活污水处理技术,使用寿命为30年。

  处理后水质达到国家和北京的《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A最高标准。见《OWT污水处理结果连续监测报告》(寿环监(水)字2010第03号)。

  OWT 也无需化粪池和污水管道配套工程, 无需定期检修、运行稳定。是一种具有60多年历史的成熟技术,可广泛地推广。不会像新技术那样,在运行中出现大量潜在的致命问题。

  整个系统建于地下,无冬季防冻的问题,也不影响地面土地使用。对周围环境无污染,无臭味。

  我们在山东有大量的工程范例,如在潍坊市寿光市、滨州市博兴县、淄博市沂源县、聊城市高唐县等地的乡村、学校、政府机关有我们的OWT污水处理工程。最久的寿光市三元朱村OWT已经运行了6年,至今正常。管理部门从未对OWT污水处理操过心。博兴县李韩社区物业甚至对已运行了4年的OWT污水处理工程从没有过问过。

  OWT根据农村的污水处理得特殊性而发展起来的,所以它是真正的农村生活污水处理技术。它决不会由于无运行经费问题、无操作技术人员问题、系统频繁故障问题、处理后水不合格问题等而导致停运晒太阳。

  山东环保厅对OWT污水处理技术进行了科学技术成果鉴定,给与了肯定。见山东环保厅《OWT 污水处理技术科学技术成果鉴定书》(鲁环科成鉴字[2010]第1号)。

  我公司是OWT技术唯一拥有人。科技部科学技术信息研究所对OWT污水处理技术进行了查新。结论为:未见有文摘中提及与本项目查新点描述相同的“OWT就地农村生活污水自动连续处理系统”的文献报道。见科技部《OWT污水处理技术查新报告》(编号20101100100004)。

二、OWT结构

  OWT由分离水解池,分水池,标准渗透室,生物垫(biomat) , 渗流区(vadose zone),和饱和区六部分构成。

  分离水解池:功能是厌氧反应和灭菌。由钢筋混凝土现场浇筑,加装出水过滤装置。

  分水池:它是将一个管道的来水均匀分成多个管道流出的装置。一般现场用砖或混凝土筑成。内有缓冲墙。

  标准渗透室:功能是好氧反应。由高密度聚氯乙烯制成。由渗透室和首尾端多功能接口盘两部分组成。由于具有特殊的设计结构,利用土壤的空隙就能获得足够的空气,满足好氧菌所需的氧气,因此省去了动力的鼓风机;同时又能使污水和氧气充分地混合,而不需搅拌机。根据其被使用的深度、土壤结构、承载重量的差异,设计制造出不同型号,以满足需要。

  生物垫(biomat) :提供好氧反应所需的各类菌种。由好氧菌和一些无机盐类的结晶体构成。随着系统使用时间的进展,生物垫会向地下土壤延伸1英寸(63.5px)左右。

  渗流区(vadose zone):功能是脱磷和灭菌。由自然土壤或人工土壤构成。它属于未饱和层土壤,在生物垫和饱和层土壤之间。它的渗透率和所含矿物质多少决定系统是采用原自然土壤还是人造土壤。

  饱和区:功能是反硝化脱氮。由地下水上层饱和土壤构成。该层土壤里的厌氧细菌与碳源、低价硫化合物组成了反硝化系统。

  OWT系统结构示意图:

  


  地下结构剖面图:

  


三、OWT工作原理

  OWT整个设备建于地下,污水依靠自身重力从分离水解池开始,在每级处理池和下级处理池的位差作用下,自动地流向下级处理池,无需污水传输泵。 鉴于标准渗透室的特殊结构,无需鼓风机和搅拌机就能使空气中的氧与污水充分结合,进行好氧反应。处理后合格的出水直接渗入地下,符合国家鼓励的非点源排放。

  生活污水的主要污染物是病菌、氮、磷、悬浮物。病菌对人的身体有害,氮和磷使自然界水体富营养化,悬浮物使水体浑浊。这四种污染物在OWT系统中得到如下处理:

  l 污水中氮:

  在分离水解池厌氧反应中,转化成氨氮;氨氮通过生物垫的好氧反应转化成硝酸盐;硝酸盐在饱和区内,与厌氧菌在碳或低价硫化合物提供电子发生反硝化反应,硝态氮转成气态氮,脱离水体。

  l 污水中磷:

  在渗流区中,与钙铝铁元素发生化学吸附和沉淀反应被除去。

  l 污水中悬浮物:

  通过分离水解池的厌氧分解、物理过滤以及生物垫上好氧降解被消除。

  l 污水中细菌和病毒:

  在分离水解池的厌氧菌代谢产生的高温和厌氧的环境中,以及在渗流区被断绝了营养物质、寄生载体、酸性环境等因素下,全部被消灭掉。

  详细的工作原理为:

  生活污水在分离水解池停留12小时到24小时过程中,池中的酵母菌在缺氧的环境中无氧呼吸,将粪便分解成甲烷等有机物和水;污水中悬浮有机物质被腐化水解,沉到池底,油脂被转化为浮渣;一些有毒的虫卵以及致病细菌在水中微生物代谢过程中产生的较高温度和厌氧的环境里被除掉;污水中有机氮被氨化细菌转化成氨氮。

  污水从分离水解池流出,进入分水池后,被分配到标准渗透室。标准渗透室提供了充足的空气,并使污水在渗透室内与氧气充分混合,均匀地滴淋到生物垫(biomat) 上。污水在生物垫,受到物理、化学、生物等一系列处理。氨氮被好氧亚硝化细菌转化成亚硝酸盐,亚硝酸盐再被好氧的硝化细菌转化成硝酸盐;悬浮物、颗粒状的BOD物质、以及颗粒状的无机物被滤留在生物垫上处理掉。

  通过生物垫的污水进入渗流区,胶体性和可溶性BOD被好氧菌降解,转化成无害物质;少部份硝酸盐通过吸附,扩散,挥发,和矿化作用存留在渗流区里转化掉。磷与土壤中钙、铝、铁等金属发生化学吸附作用和沉淀反应被去除。

  在分离水解池内未被杀死的病毒和有害细菌穿过生物垫,在渗流区里移动减慢。由于得不到它存活的基本条件,如低温,高湿度,充足氧气,高营养有机物质、寄生载体,和pH值3-5的酸性环境,而死亡。

  硝酸盐随处理的污水向下移动,形成了羽湍(plume) ,进入饱和层。与厌氧菌在碳源和低价硫化合物作用下发生了反硝化反应,硝态氮被转化成气态氮,从水脱离开。

  工艺流程如下:

  


四、OWT污水处理结果

  从2009年12月起到2010年3月,寿光市环境保护监测站和潍坊市环境监测中心分别对寿光三元朱村OWT污水处理系统进行了连续监测(见OWT污水处理结果连续监测报告)。

  经OWT系统处理的水质:氨氮、大肠杆菌,悬浮物、和亚硝酸盐浓度为零,BOD物质浓度小于1.0mg/L,总磷浓度小于0.18mg/L, 总氮浓度小于0.77mg/L. 水质不但达到了中国国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准(GB18918-2002) 和中国国家地下水质适用于集中式生活饮用水源及工、农业用水的标准(GB/T14848-93)。

  《城镇污水处理厂污染物排放标准》没有亚硝酸盐和硝酸盐二项指标。由于这二项指标对人体极为有害,我们建议监测中加上了该二项指标,其标准值取国家地下水质标准。目的是说明OWT的反硝化脱氮功能,没有二次污染,以及处理后水通过面排放,进入浅层地下水是绝对安全的。

  OWT处理后水质结果与国家标准比较 (单位mg/L)

  *:数据来源2010年3月8日寿光监测站监测报告

  **:地下水标准(G/T14848-93)

  国家一级A:中国国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准(GB18918-2002)


  OWT处理后水质结果与北京标准比较(单位mg/L)

  *:数据来源2010年3月8日寿光监测站监测报告

  **:地下水标准(G/T14848-93)

  北京一级A:北京地方《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准(DB11/890-2012)


五、OWT特点

  1、 OWT技术是成熟技术。它是从各种污水处理技术优存劣亡的竞争中胜出的,有60多年的历史。在这60多年中,OWT根据本身内在的问题都被暴露和改进了。它能经受各种环境考验,运行稳定、无故障、让人省心。适合全国各种地区的使用。而刚刚研制的新技术,内在的很多问题须在长期地运行中才能暴露出来。如果马上推广,运行中就会故障频繁,使用户失去信心,搁置不用;

  2、 OWT无动力,无需专门技术人员操作,无需定期维护,因此无运行费用。有运行费用和需专门技术操作的技术,由于经费问题和无法找到专门技术人员, 目前80%都摆在那里晒太阳,无法运行;

  3、 OWT运行寿命30年,我们保修10年。在我国农村污水处理中,其他技术的寿命在3-5年;

  4、 OWT系统一旦和污水出口相连, 就无法中断运行。人为不能干预它的运行状态。其他技术可以人为操控,出水在检查和无检查的情况下,处理结果不一样。做不到无政府监督下,污水能得到长久真正地处理;

  5、 OWT不需配套化粪池、也无需污水输送管线和处理后水输出管线,节省了配套投资。所有其他污水技术都需要化粪池和各种污水管网等基础配套工程。其投资往往大于本身的价格;

  6、 OWT全部建在地下,地表面可种花草、蔬菜、粮食, 也可作为健身场地或家用汽车停车场;

  7、 OWT根据用户的污水量,由现场勘测、设计、施工、安装。可大可小,具有灵活和分散性。小到几万元一套。而其它技术是由工厂制造的设备。制造好的设备就难以具备灵活和分散性;

  8、 OWT具有反硝化脱氮功能,彻底消除水中的氮。地埋式微动力一体化污水处理技术无反硝化脱氮功能,它将污水中氮和氨氮转化成致癌的亚硝酸盐和硝酸盐后,排放到河流湖泊里,危害了人的身体健康和水环境;

  9、 OWT具有灭菌和脱磷功能,真正地保护了水体不被富营养化。其他技术不具有灭菌和脱磷功能。严格说不是真正意义的污水处理技术。

六、OWT技术先进性、经济性分析

  OWT技术的先进性就在于它完全满足了农村生活污水处理的特性。农村生活污水处理和城镇污水处理厂截然不同。在广阔的农村,无法铺设污水管网,将污水输送到城镇的污水处理厂,需要分散就地处理。农村没有熟悉污水处理的人才,必须要无人管理,自动运行,而且还要运行稳定,无故障。农村无法收缴生活污水处理费,村镇也无经济能力支付遥遥无期的污水处理运行费用,因此农村污水处理必须是无动力,无定期检修,也就是无运行费用。农村污水处理是靠国家投资建设,必须是长寿命。国家不能对一个地方连续投资建设污水处理。只有3-5年寿命的污水处理设备,到期后地方没有经费再投资,所建的管网等基础设施就全部浪费。

  回顾从2009年到2014年农村环境连片整治中,国家对农村污水处里投入了几百亿。到目前为止,建起的农村污水处理设施有多少在工作呢?少说也有80%以上的摆在那晒太阳。其原因就是这些污水处理技术没有满足农村污水处理的特性。

  OWT技术特点恰恰满足了农村污水处理的上述特性,或者说OWT是在适应这些特性中成长起来的。它是真正的农村生活污水处理技术。

  OWT技术的先进性还在于它处理后水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准(GB18918-2002)的所有指标(见下表)。目前其他污水处理技术只能满足其中几个指标。尤其是微动力地埋式一体化技术,不具备灭菌、脱磷、反硝化脱氮功能。污水处理不能灭菌,就不能消除污水对人类健康的侵害;不能脱磷,就不会消除污水对地表水产生富营养化的危害;不能反硝化脱氮,就会造成对人体和水体有害的二次污染。

  从经济上分析,OWT具有如下的特点:

  l OWT不需要化粪池、污水管网、操作间、电力输送等基础设施投资。节省的这些投资费用,即可建设所需的OWT污水处理系统。

  l OWT寿命为30年,无运行费用。一次投资换来有保障的30年污水处理。这是其他污水处理技术无法做到的。

  l OWT技术无动力,没有能源消耗,零碳排放。如果该技术在我国农村全面推广,每年节省4386万吨二氧化碳排放。这些排放量指标除在碳排放指标交易市场里,有可观的经济价值外,还为国家经济建设提供了“污染物总量控制”的可使用指标。


七、OWT技术工程应用情况

  2009年我们首先在山东省潍坊市的县级寿光市三元朱村,建设了我国第一个OWT农村生活污水处理工程。通过了省环保厅的鉴定后,分别在潍坊市、滨州市、淄博市、聊城市某些乡镇分别建设了不同处理量的OWT污水处理工程。

  所有工程从建成后,一直正常运行。没有因故障、运行经费、操作人员等原因而停摆在那晒太阳。出水全部达到国家和北京《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

  污水来源:农村的社区、乡镇机关、乡镇学校、乡镇医院、乡村公厕和风景区酒店。

  本技术受到广大农民喜欢,主要由于无运行费用,无需定期维护和保养,也无需更换零部件,无故障。用户省心,没有额外负担。本技术也得到了基层环保部门的欢迎,因为无需他们的监督,污水就能得到可靠的处理。同时也不担心因选用OWT技术而有被问责的可能,因为OWT不会有停摆不运行,出水不合格现象。

  在山东省已完工的数量和规模



2016年03月25日

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