农村污水处理高效率低成本方案

新农村建设39T/d农家污水处理

零碳环保小屋

目录：

1环境条件、水质条件及处理流程..............................11.1水质条件...........................................................11.2处理流程...........................................................12适用标准和验收指标...............................................23零碳环保小屋技术参数............................................23.1性能特点...........................................................33.2主要部件及功能................................................34国内外现有技术的比较............................................45系统预算..................................................................65.1配置依据...........................................................65.2部分产品照片....................................................75.3配置与底价.......................................................76产业化建议..............................................................86.1成熟的零碳环保小屋特点..................................86.2分散型污水治理的新思路..................................96.3产业化合作的效益分析......................................9

1环境条件、水质条件及处理流程1.1水质条件

水质设计温度：常温。

水质条件：厕所污水、洗澡水、洗衣服水、厨房污水、畜圈粪水等家庭污水，主要指标：BOD5200mg/l，CODcr

400mg/l，NH3

mg/l，SS250mg/l。1.2处理流程

30

验收指标2适用标准和适用标准和验收指标

GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；GB50336－2002《建筑中水设计规范》；

考虑到中水回用，根据要求出水须达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

主要验收指标如下：pH

SS

CODCr≤50

BOD5≤10

总氮≤15

总磷≤0.5

粪大肠菌群数≤103个/L

6～9≤10

3零碳环保小屋技术参数

3.1性能特点性能特点

零碳环保小屋的核心技术获得了国家发明专利，ZL03151435.9。是上海市认定的高新技术成果转化项目，上海市创新基金项目2009年验收合格。

HY-XW零碳环保小屋，是将120户农家组成一个单元，进行分布式生活污水处理，同时提供夜间路灯的照明。

生活污水（包括黑水、灰水、含油废水）降解后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，达标水回用于农田浇地。

路灯和污水处理设备的用电均来自风光互补供电系统，具有连续三天无风阴雨天气仍然工作的能力，实现零运行费用。

本系统具有运行状态自动统计和GPRS无线报警功能，实现无人值班功能，并为进一步实现村、乡、市、州的网络化管理打下基础。3.2主要部件及功能

（1）污水处理的关键三段式工艺为：

升流式厌氧流化床：依靠污水输入与臭氧结合起搅拌作用，主要满足分解洗涤类表面活性剂的要求，同时具有除臭作用。升流后自然沉淀，循环进入厌氧状态。上清液进入反应器，为后续生物处理工序提供了良好的条件。

气提升硝化反硝化悬浮填料反应器，简称ACFB反应器：ACFB反应器内气、液、微生物三相混合充分，具有较高的容积负荷，减少了反应器容积；流化避免了堵塞，而且无需很高的推动力，可利用控制曝气强度、反应器内外筒的容积比和水力条件来控制反应器内的溶解氧浓度分布，使反应器内存在不同的溶解氧区域，造成厌氧、缺氧、好氧的不同区域，适应于硝化反硝化和冲击负荷，并达到去除有机污染物和脱氮的目的。

臭氧生物过滤池：其中可拆换的负离子纤维膜过滤器是本公司自主产品，即一种复合功能化的纺织材料。功能体组元选择一种天然电气石和适量钛铝氧化物陶瓷粉，基体组元为聚酯或聚丙烯。这种复合材料优于单一的、仅含有一种主体功能及不稳定附带功能的材料，并具有较高的热力学稳定性、生物稳定性和自洁能力。由这种材料组合后在融体状态下混合抽丝成型，同时使用聚酯或聚丙稀为基体组元，成为应用性能好、功能性持久、可反复洗涤的负离子纤维膜。负离子纤维膜工作时，常压状态，通过0.5μm孔径的筒状膜来实现固液分离，无需污泥回流，省却了二沉池，保证了出水的悬浮固体达标。而臭氧生物过滤池的核心——臭氧是强氧化剂，主要靠羟基自由基去除异臭物质，将有毒污染物转变为无毒物。它处理污水的氧化能力强，可分解一般氧化剂难于破坏的有机物，而且反应安全，时间短。臭氧是广谱强杀菌剂，杀菌速度比氯快600～3000倍。

（2）以路灯形式增加的风光互补供电系统，采用的是水平轴永磁电机小型风力发电机和多晶硅太阳能电池板。不仅解决了乡村小路的公共照明问题，而且供电于环保小屋的污水处理设备。本公司采用了“能量平衡控制技术”，很好地解决了国内外从未采用过的环保污水处理设备完全依靠风光互补电源工作的问题。同时，清洁能源也减轻了农民负担，实现了设备零运行费用和低碳经济。

（3）GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。采用GRPS模块无线传输数据，可以实时快速地将现场数据发送到州、市、镇、村四级监控中心，实现污水收集和处理的动态跟踪监视，通过持久在线监控、实时诊断系统运行的隐患，使设备安全、正常和节能地运行，实现了分布式污水处理的无人值守。

因此，零碳环保小屋是环保、能源与电子三类先进技术的集成，

是目前为止国内外未见报道的创新产品。环保技术的比较4国内外现有国内外现有环保环保技术的比较

国内外与ACFB反应器技术相近的污水处理方法有：流化床工艺、膜生物反应器（MBR）、序批式生物膜法（SBR）、移动床生物膜反应器（MBBR）和序批式气提升循环反应器等。

类似气提升悬浮填料反应器的技术，从上世纪也有不少国家进行研究，比较著名的有德国的移动床生物膜技术MBBR、瑞典与法国的循环床生物膜技术CBBR等。这些技术的主要特点是流化床，而不是完全意义上的循环处理。

现将零碳环保小屋的ACFB反应器与国际上类似采用生物膜技术的气提升流动床反应器进行比较，见下表：

反应器

简称开创时间

FBBR上世纪70年代

MBBR1987年

CBBR上世纪90年代

ACFB2001年

主要作用

厌氧、缺氧和好氧

填料用于硝

好氧生物处理、好氧生物处理、交替运行，不宜于

化、机械搅拌

生物脱氮、厌氧生物脱氮、厌氧丝状菌的繁殖，基

和水驱动用于

生物处理生物处理本不存在污泥膨

厌氧和反硝化

胀问题。床体、填料、

床体、填料、布床体、填料、布床体、填料、充氧

充氧装置、叶

水装置、充氧装水装置、充氧装装置、双桶结构、

片搅拌机、分

置和脱膜装置置，后附二沉池内桶过滤棒

离室粒径＜1mm，密度＞1，因液体流速不同而呈现固定、流化、流失状态

载体尺寸较大，密度接近1，因液体流速不同而呈现固定、流化、流失状态

粘土颗粒粒径0.1-0.2mm，加上0.1-0.4mm的砂、焦炭和活性炭

粒径0.2mm、密度0.96的中空塑料填料，具有通透性好、耐磨损、易挂生物膜

设备组成

填料特点

系统特点

生物固体浓度高；载体剧烈运动使气固液界面不断更新；不会污泥膨胀；生物膜负荷率较高；设备与填料磨损严重；我国应用少经验缺乏，放大设计问题多。驱动载体流动的能耗少；进水及预处理系统简单；附着相生物膜与悬浮相活性污泥共同发挥作用；曝气使填料呈流化态，二沉池实现污泥回流。

具有很好的混合和传质效果，能维持较高浓度和较高活性的生物量。在实际污水处理工程中得到推广应用。流程的总水力停留时间极少，运行稳定，出水水质可保证。在较低负荷下运行，同一个反应器通过不同的时间段和空间段发生碳化、硝化和反硝化作用。

结论

正在不断完善成

没有投入实际应有实际应用，但目前还有应

熟过程，关键是结

用，起到了启蒙是结构复杂、成用，但是功耗

构简单、功耗低、

作用本高大、维护困难

维护容易

5系统预算5.1配置依据

a、供电的设备与照明清单：序号12345

设备名称气泵气泵污水提升泵LED路灯控制系统合计

b、风光发电量：

2,000W水平轴风力发电机，每天15小时的发电量为2,000×15×0.8（保守系数）=24,000W。

功耗W503510012+1215

数量41161

使用时间24h16h10h8h24h

日耗电kWh

4.800.561.001.150.367.87

6块250W太阳能电池板，每天6.7小时的发电量为250×6×6.7×0.8（保守系数）=8,040W。

一天的总发电量为：32,040W，按工业用电0.76元计算，每天为24.3元，年供电8,870元。

c、三天储存量的蓄电池计算：

负载总功率7.87×3×1,000=23,610W，选免维护铅酸蓄电池。蓄电池选DC96V；每小时的电流值23,610W÷96V=246A。所以蓄电池选用12V500Ah，8个串接。

5.2部分产品照片

5.3配置与底价

具体配置与报价略。平均分摊到每户的费用2900元；回用水利用

现成的池塘，不专门建池。

6产业化建议

6.1成熟的零碳环保小屋

本产品经中国科学院上海科技查新咨询中心的《科技查新报告》和《科技项目咨询报告》结论：国内外未见有同类的报道，具有新颖性和应用性。本产品设计理念先进、技术领先、实用性强，具有创新性。设计和工艺在国内处于领先，并达到国际先进水平。尤其是其中ACFB反应器技术处于国际领先地位。

2009年9月和2011年1月，上海市环境保护产品质量监督检验总站的委托取样和上海市仪表电子工业环境监测站的送样，对环保小屋水质进行了检测，其测试报告结果如下：

报告结果表明，水质处理结果达到了GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。

已授权的发明专利《小型污水循环处理系统》同时也以《粪便污水循环再生型无排放处理设备》名称列入2007年上海市创新资金项目，2009年11月通过了市科委组织的专家验收。

所以，零碳环保小屋的创新特点在于产品的二低二高（低成本、

低能耗、高效率、高可靠性）。

6.2分散型污水治理的新思路

现将某市的日本示范项目、村落污水收集处理系统、庭院污水处理系统三种污水处理方式，加上零碳环保小屋，作粗略的比较如下：

污水处理方式处理站规模日处理量（T）规模占地（m2）平均每户占地总投资（万元）平均每户（元）年运行费安装调试周期处理结果

长

接近1级A标准

3亩人工湿地日本示范项目1个污水处理厂

296户2004001.3542614,392

53一般

村落污水收集庭院污水处理处理系统系统10镇1.3万户

51座4243

8257户1850因地制宜2.52,064

2,500无短除氮除磷率15%

零碳环保小屋120户/套

397.840.0734.82,900无供电0.8短1级A标准

显而易见，先进的技术并不代表昂贵的成本。

“零碳环保小屋”的建设方案，环保功能齐全、管理要求简单、维护费用低廉。它是针对农民的实际民生需求而确定，从源头上防治了农户生活污水污染，保护了饮水源的水质。

6.3产业化合作的效益分析

某市现有城乡家庭9万户，据了解，目前已有2万多户用上污水处理系统，尚余6万多户（污水总量22,080T）有待处理。

农村自然村规模一般在100～500户。现在以120户/套（日处理生活污水量为39立方/套）、共575套；另外按现有日本示范项目分

布式污水处理厂的模式（每立方占地2平方，每立方投资2.13元）进行测算，对污水处理厂、村落污水收集、庭院污水收集、零碳环保小屋的四种方式进行投资分析。

粗略的计算结果参考如下：污水处理方式处理站规模日处理量（T）总投资（万元）年运行费日本示范

模式110个22,00046,860

281村落污水收集处理系统270座22,463

庭院污水处理系统69,000户22,08017,250无

零碳环保小屋575套22,42520,010无

面对某市2亿元的分散型农村污水治理项目，零碳环保小屋完全可以在当地实现产业化。其中：

板金装潢类加工约5000万元；建材类外购材料约3400万元；电器类外购材料约350万元；

太阳能风力光伏系统组件约3300万元；完成税收600万元。

当地村落的工程劳务费用约4000万元。

根据每周完成5套的进度，两年内可以完成全部的生活污水治理任务，实现零排放的目标。

目前，农村人口为7.37亿。按第五次全国人口普查的结论——每户3.44口人计算，有2.14亿户。假定未来10年内按1%的需求量，214万户即1.78万套零碳环保小屋，销售额为62亿元。按每户每天减排9.97千克二氧化碳计算，每年的二氧化碳减排总量将达到778.8万吨。

首创的零碳环保小屋进入农村和水源保护地，国内外市场占有份额将不可估量。

上海华业环保有限公司上海市环保产业研究院水污染防治所