智能化分散式處理技術誕生農村污水處理不再難

　　■ 核心提示

　　“智能化分散式生活污水處理裝置”關鍵技術在于將好氧生物處理與厭氧生物處理、生物技術與微電解技術、污泥處理與水質凈化揉合于一體綜合處理裝置，使之具有工藝流程短、低能耗、智能化特點，為污染源連片綜合治理提供了思路和方向。

　　緊湊、合理的處理裝置是該技術的一個亮點，智能化的運行模式是該技術的基礎，四位一體的處理工藝是該技術處理效果的保障，在土地相對緊張及廢水收集困難的中小城鎮的污水處理，更具有現實意義和推廣價值。

　　■ 將新聞進行到底

某地農村污水整治前實況。

　　古人把農村描繪為“稻花香里說豐年，聽取蛙聲一片。”但如今，走到農村，你會發現，由于大量生活污水無序排放，加上化肥、農藥的過量使用，很多村莊已呈現“花香與腐臭交雜、垃圾與污水橫流”的狀態。

　　據估算，農村環境問題每年造成的經濟損失已超過千億元。該如何解決農村污染問題，尤其是生活污水問題？

　　近日，在常州市環保局主持召開的“智能分散式生活污水處理裝置”技術鑒定會上，技術鑒定專家組組長、中國工程院院士蔡道基認為，“智能分散式生活污水處理裝置”，從材料學切入，利用高分子材料合成技術對生物載體進行改性獲得巨大比表面積，設備體積小、處理時間短，處理能力高，成本低廉，在環境治理領域是個全新的發展方向。

整治中實況。

　　―――― 技術背景 ――――

　　農村不能照搬城市集中處理模式

　　第一次全國污染源普查結果顯示：農業污染問題日顯突出。尤其是農業源污染物排放對水環境影響較大，其化學需氧量排放量占排放總量的43.7%，總氮、總磷分別占排放總量的57.2%和67.4%。也就是說，農業源基本上占到全國污染的50%以上了。

　　一方面是農村污染情況日益嚴峻，另一方面，農村污染處理設施建設嚴重滯后。據測算，全國農村每年產生生活污水80多億噸，“生活污水基本靠蒸發，生活垃圾基本靠風化”，一位環保部官員這么形容我國的農村環境狀況。

　　“十二五”期間，氨氮指標將納入國家強制削減范圍，農村生活污水作為環境中氨氮的主要來源之一，究竟該如何解決，能否照搬城市生活大規模集中處理模式？

　　我國農村與城市情況差異巨大。其特點是，人口分布廣而且分散，排放的生活污水分散、量多，濃度較低，其中有機物、氮、磷含量高；目前，我國絕大部分農村地區還沒有任何污水收集設施；農民經濟承受能力低，知識管理水平低，因此，城市的大規模管網建設、集中處理并不適合農村地區。

　　―――― 技術原理 ――――

　　高能粒子直接氧化

　　“智能分散式生活污水處理裝置，基于農村基層實際情況而研究開發的技術裝置，它具有智能化管理、運行成本低、免維護等特點。”該技術研發總體設計師、常州大學客座教授張毅說。

　　“智能分散式生活污水處理裝置”的預氧化系統內安裝了高能粒子直接氧化反應器，在反應器內，利用高能粒子束轟擊水溶液，使水分子發生電離，產生新生態勢的氫氧自由基、氧自由基、超氧負離子、過氧化氫，水體中的氯離子在電離作用下生成了次氯酸，這些氧化反應能力極強的物質對水體中的污染物進行無選擇的強氧化反應和強氧化還原反應，使脂肪蛋白質等長鏈分子結構物質得以斷鏈，為生物降解提供良好的條件。

　　形成“生物原電池”

　　高效生物膜反應器是裝置的核心部分，反應器內裝填的生物載體比表面積是傳統的生物接觸氧化載體比表面積的幾十倍甚至更高，在巨大比表面積上“著床”的微生物個數也相應提高，致使生物量和水體接觸面積的增加，不僅提高了生物降解處理能力，縮短了處理時間，還使處理效果大大增大。

　　微生物著床的載體上還螯合了鐵離子，形成了“生物原電池”。即微生物在厭氧狀態下產生了氫氣和甲酸，對原電池提供燃料，形成鐵內電解原理，對污染物進行微電解氧化，達到輔助生物氧化降解、水質凈化與污泥處理目的。

　　細菌與沉淀物處理

　　深度殺菌系統能夠利用高能粒子直接氧化反應器對水體中的病毒、細菌、病原體進行強氧化斷裂分子鏈，并得到分解，從而杜絕傳染性病毒、病原體隨水體流動而擴散傳播。

　　生物膜反應器內所培養生長的聚磷菌對水體中的磷有較高的團聚性，使磷顆粒得以團聚而隨剝落的老化微生物沉積在反應器的污泥收集斗。磷在羥基化作用下和水體中的鈣、鎂、鐵、鋁等物質絡合生成磷酸鹽類物質被沉積和水體分離，最終可作為磷肥，用于植物施肥。

整治后實況。

　　―――― 技術突破 ――――

　　打破常規技術路線

　　張毅說，“智能化分散式生活污水處理裝置” 從材料學切入，以比表面積較大的中孔纖維為載體，表面聚合二氧化鈦納米層和鐵攙雜稀土合金材料，獲得巨大比表面積，為微生物的著床提供足夠空間，縮短水停留時間，使系統設備體積變得更小，處理能力成倍提高。原位電池的接枝使水體中的長鏈分子得以斷鏈，為生物處理提供條件，保證出水水質的穩定。

　　鑒定專家組成員、國家海洋局東海分局

　　科學技術委員會委員仵彥卿教授認為，該設備從材料學介入環境治理，以不同的視線全新的理念打破常規的技術路線，為水環境治理開辟了新的研究方向和示范作用。

　　鑒定專家組成員、浙江大學環境科學院副院長陳英旭教授也認為，生物原電池和生物接觸氧化是該裝置的創新特色，該技術結合生態島或植物根系處理技術，對改善太湖流域的水質將起到積極作用，具有極其高的推廣價值和社會效益。

　　全自動智能化管理

　　該設備運行實現了全自動化智能管理。即膜生物反應器內轉籠的轉動速度，由在線溶氧儀溶解氧讀數傳輸進入自動化控制器來控制調速電機轉速，當膜生物反應內水體中溶解氧濃度低于設定值時，程序將自動調整調速電機轉動速度，直到溶解氧濃度達到設計要求值。此外，調節池提升泵、生物膜反應器底部的收集泥斗，也由液位儀、壓力傳感器智能控制，正常運行后，不需專人進行看管和操作，只需定期檢查運行是否正常既可。

　　清華大學信息學院副院長、國家863先進制造與自動化控制專家委員會副主任賈培發教授在評審時指出，在線監測自動化控制的完善，突顯該技術的高端性和實用性，將會引導環保產業向規范化、標準化發展。

　　■ 數字鏈接

　　噸水直接處理費小于0.2元

　　據已建成示范項目的數據跟蹤，該設備能耗為運行時的直接消耗電能，無化學品消耗，處理噸水的直接電費小于0.2元。

　　常州市環境保護局副局長李金玉說，環境監測數據是檢驗系統設備長期穩定運行最好的手段。該設備在已建立示范工程中，分布于農村中心村、科技園區和商品住宅小區，一年多的運行數據證實其技術性能的可靠性和真實性。

　　據常州市環保局跟蹤監測數據顯示，該設備出水水質達城市污水處理排放標準中一級B標準，完全滿足我國農村污水處理要求。