据统计，2018年我国乡村常住人口为5亿6401万人，占总人口数的40.42%。尽管农村人口占全国总人口的比例近年来有所下降，但农村水环境污染的问题却日渐严重。我国目前有260多万个自然村和近60万个行政村，每年可产生90多亿m3污水，污水处理率仅有22%左右，相当一部分农村污水直接或不达标排放造成农村水环境严重恶化。随着农民生活水平的提高，农村普遍存在污水排放量递增与污水处理设施建设相对滞后的矛盾。由于农村经济水平较低，住户比较分散，因此，农村污水的处理不适合采用相对高度集中与高能耗的处理方式。要想解决农村的水环境污染问题，就必须从农村污水治理技术的研究入手。

1 农村污水处理模式

1.1 污水排放规律与污染物特征

根据对山东南部乡村的调研，绝大多数自然村生活污水总量小于100 m3/d，污水主要来自于厨卫和洗浴，为间歇性排放，每日排放时段一般集中在三餐前后，其他时段排水量较小或基本不排水。农村污水成分简单，主要为有机物、N、P、病原菌、悬浮物(SS)等，基本不存在有毒物质。不同家庭的污水在相同时段亦表现出巨大的差异性，污染浓度的高低与各家庭的生活习惯、卫生习惯和污水收集系统是否完备等因素密切相关。山东南部某村相邻10户家庭夏季污水的主要污染物浓度如表1所示，采用混合排水系统的家庭化粪池出水污染物浓度较低，采用源分离排水系统的家庭化粪池出水污染物浓度较高。大部分家庭排出的污水和城市生活污水相比，总氮(TN)浓度相对较高，而碳氮比(C/N)相对较低。

农村居民相对分散，水质波动较大，污水不便于集中收集，因此，污水处理设施水量规模小，水量变化系数高于城市污水。

1.2 污水分散处理与集中处理的选择

基于农村污水水质和水量特点以及污水收集的难易程度，污水处理模式可分为集中处理与分散处理两大类，两者的差异如表2所示。

仅从处理工艺考虑，集中处理有利于污水水量和水质的均化，污水处理效率高，易于管理，在城市污水处理中多被采用。但农村住户分布较为分散，污水集中收集难度较大，污水处理可能更适合采用较为分散的处理方式。在美国，采用分散式污水处理的住宅比例在20%以上。

根据村落规模的大小、住户的集中程度，农村分散污水的处理又可以分别采用大规模分散处理方式(以村庄或片区为单位)和小规模分散处理方式(独立住户或组团住户)。鉴于污水集中处理的优势，应尽量将污水集中，例如，以多户邻近家庭作为一个组团，将污水收集到一起处理，这样既可均化水量和水质，又能降低污水处理设施的总投资和运行维护成本。

2 农村排水系统

排水系统可分为混合排水系统和源分离排水系统。混合排水系统是将生活中产生的所有污水混合收集和处理的系统，而源分离排水系统则是将粪便和尿液分别单独排放并进行处理的系统。一般意义上的生活污水为人类所有生活起居活动产生的污水，包括灰水、黄水和褐水等。灰水是指来自盥洗间、淋浴、厨房的废水以及洗衣废水；黄水是指尿液或包括尿液在内的冲洗水；褐水是指粪便或包括粪便在内的冲洗水。黄水和褐水的混合污水，即厕所排放的污水，也被称为黑水。

2.1 农村厕所形式与特点

农村厕所长期以来以旱厕为主要形式，近年来有向水冲厕逐步过渡的趋势。农村原始的旱厕一般是将粪便和尿液混合排放，不与厨卫排水合流，是一种不完全源分离卫生系统。水冲厕卫生系统则需要用大量清水对粪便和尿液进行冲刷，产生的黑水常常与其他生活污水合流排放，这种排水方式在城市排水系统中被广泛采用。

目前，很多农村已将旱厕改为水冲厕，这种改变有助于提升农民生活质量，但同时增加了能源和资源的浪费。尿液与粪便量约占到生活污水总量的1.4%～1.8%，这些排泄物在水冲厕中被大量稀释，使得污水排放量大幅增加，大大地增加了处理成本。实际调研发现，水冲厕方式在管网建设不配套、污水处理设施跟不上的农村不发达地区，对环境的污染比旱厕更大。

作为一种不完全源分离的排水系统，农村原始旱厕的排泄物通常被住户长期储存熟化后用于农业生产。这种旱厕，尿液和固体排泄物在厕所下方的化粪池混合储存，其中少量尿液会蒸发掉，大部分尿液可撇起用于肥田，另外少量尿液和粪便一起经自然发酵后用于肥田。由于化粪池往往露天，卫生条件较差,而完全源分离排水系统作为一种新兴技术，需要对室内便器进行改造，使干湿排泄物从源头得以分离，尿液与固体排泄物分别密封储存，而后分别处置。从整体来看，这种方式更为环保卫生，且对资源回收更为彻底。源分离厕所的总投资会随着技术进步逐年降低，经济效益从长远来看将有大幅度提升，在经济发达的农村可以酌情采用。

2.2 源分离排水系统与资源回收

人粪尿是良好的农家肥，在几千年的农耕文明中起到了举足轻重的作用。然而，水冲厕使得粪便中的N、P、K等营养物质流失，从可持续发展的角度来说并不可取。各类生活污水中营养物质的含量如表3所示，其中黄水和褐水中N、P、K的浓度远远超过灰水中的含量。Xu等指出，市政污水中10%的尿液贡献了80%的N和42%的P，但对CODCr的贡献率仅为8%。Ishii等的研究也证实，通常市政污水中流量占比不到1%的尿液贡献了80%的N和超过50%的P。如果将所有厕所废物回用到农业，则有75%～85%的N、P、K可被作为资源而不是环境的潜在污染物。通过技术手段回收这些营养物质，回用于农业生产，将是农村污水处理发展的方向。

源分离排水系统不但能够减少冲洗水的用量，达到节水的目的，还可以减少污水排放量，提高污水处理能力，产出的有机肥可以提高粮食安全。日本、德国、美国、瑞典等国家源分离排水系统很早就有工程应用，我国近年来也在不断尝试。德国采用源分离系统的示范工程有吕贝克市(Luebeck)某住宅区和弗赖堡市(Freiburg)某住宅区等。吕贝克市的住宅区源分离生态排水系统利用真空厕所，分别收集黑水和灰水，然后分类处理，降低了污水处理成本，最终可以回收生活污水中60%的N、46%的P和43%的K。比尔与梅琳达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)投资数亿元，致力于开发可有效分离并处理尿液与粪便的蓝色分流厕所(blue diversion toilet)，并于2018年在北京“新世代厕所”博览会上进行了展示。Larsen等在该基金会的资助下于肯尼亚开展了应用研究，证实将这种基于冲洗水循环回用和肥料回收的卫生系统用于解决城市贫民窟的卫生危机是可行的。北京奥林匹克公园建立了源分离的分质排放、处理和循环利用系统，对收集到的黄水进行贮存、腐熟和肥化处理，最终得到了富有营养、易于分解的有机氮肥。另外，鄂尔多斯市与瑞典合作的生态镇项目也进行了源分离生态排水系统的积极尝试。

Malila等指出，在农村应用源分离排水系统，可以比现有污水处理系统多回收4倍的P和30倍以上的N，将对水体富营养化的影响减少到现有污水处理系统的1/5。李建军认为，卫生问题仍然是当前农村污水处理的核心问题，源分离卫生厕所既卫生又生态，建议对农村原生态循环习俗予以保留。源分离排水系统在减少污水排放量、降低污水处理投资和运行成本的同时，通过对粪便和尿液的无害化处理，可实现N、P、K等资源的循环利用，符合农村可持续发展的方向。

3 农村污水处理工艺

目前，我国农村混排污水处理技术主要有化粪池、生物膜法、活性污泥法、人工湿地、土地渗滤、稳定塘等多种形式，究竟哪种方式更适合农村，需要根据实际情况做出判断。由于农村人口居住分散，收集在一起的污水量较少，对处理工艺的要求反而更高。从资源化利用的角度考虑，若将处理水回用于农业生产，则对污水处理工艺出水中如有机营养以及N、P、K等指标的要求可适当降低。

3.1 针对源分离排水系统的分质处理工艺

对源分离的排水系统排放的污染物进行分质处理，在降低处理费用的同时，还能得到优质肥料，一举两得。

(1)黄水的处置

尿液是一种环境友好的肥料，实现黄水的分离式收集和处理,能大幅降低生活污水中的N、P负荷。将尿液腐熟后作为农家肥使用，这在农村是较为便捷的处理方式。尿液腐熟,即尿液在储存过程中发生的一系列物理、化学和生化反应或变化，其中的尿素转化为易于被植物吸收的NH3-N。尿液腐熟180 d即可有效杀灭其中的病原菌,满足农用液体肥料的安全标准。

尿液中的营养元素也可以通过一定的工艺进行回收。将黄水贮存至少6个月后进行浓缩或干化，得到的氮素可用于肥田。Ishii等研究发现，向尿液中大量添加MgO和Na3PO4，促使鸟粪石沉淀，可得到较高的N回收率。此类方法应用于农村黄水处理的经济性还有待于进一步实践验证。

(2)褐水的处置

日常生活中每人每天产生的粪便干重约为47.9～48.4 g/(人·d)。源分离的人类固体废物(粪便)在农村通常单独或与有机垃圾共同堆肥处理，既能稳定其中的有机物，又能杀死其中的病原菌。堆肥富含有机质，含N量高，营养全面，既有肥效，还可改善土壤结构，促进土壤中有益微生物的生长。

高温堆肥是肯尼亚内罗毕非正规社区实施的一种生态方法，能够更有效地保留粪便中的N和P，其产物中的植物有效氮约为214.5 mg N/kg，比300～600 ℃热解产物中的植物有效氮高16～858倍。高温堆肥需要对物料加热，能耗高，不适合在农村大规模推广。白帆等模拟自然状态下生态厕所的好氧堆肥过程，在粪便中加入锯末，保持温度在35 ℃左右2周时间，无需加热，对粪便中有机物的去除率仍可达到63%以上，总固体量减少量在56%以上，试验结果表明，中温好氧堆肥能够矿化稳定粪便中的有机物，实现免水冲厕所粪便的资源回收，在农村具有较好的应用前景。一些农村的实际做法是将粪便、有机垃圾与草木灰等按一定比例混合在一起进行封存，经过一段时间后进行翻堆，继续封存至堆肥完成。堆肥物料中的初始C/N控制在25∶1～30∶1，夏季腐熟大约需要2个月，冬季腐熟则需要3～4个月，堆肥完成后可直接作为农肥使用。

(3)黑水的处理

唐贤春等对采用AAO-MBR工艺处理黑水的实际工程进行了长期监测，结果显示，经深度处理后的出水满足农作物或林木的浇灌、景观用水补水和道路清洗水要求，产生的污泥与餐余垃圾一起进行厌氧消化后，再经脱水处理可作为农肥使用。这种处理方式投资和运行费用都较高，而且需要专人管理。

农村黑水最简易的处理方式，是先通过三格化粪池进行储存、沉淀和厌氧发酵，上清液经稀释后肥田，再将沉淀污泥与有机垃圾、植物秸秆等混合做堆肥处理。三格化粪池结构简单，在农村应用较为普遍，旱厕黑水进入化粪池后在常温下即可进行厌氧发酵。对某山村黑水化粪池水质进行实测，出水NH3-N可高达292 mg/L，具有很高的农用价值。冯长艳等对10户农家的三格化粪池进行现场试验，以人工湿地组合工艺处理化粪池后的黑水，其中有8户出水达到了国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中规定的二级标准。

3.2 灰水he 混排综合污水的处理

Gross等在以色列的农场对灰水回用进行了长期研究，发现灰水不经过处理而直接灌溉作物，会带来比较大的环境与健康风险。灰水和综合污水经过处理后方可用于农业灌溉、园林绿化以及冲洗厕所等。Ghisi等研究了两户巴西家庭，对灰水处理后进行回用，分别节省了25.6%和30.4%的生活用水。

土壤渗滤、人工湿地、稳定塘等占地面积大，但运行费用较低，是较适合农村灰水处理的方式。土壤渗滤和人工湿地进水SS浓度不能太高，要求有一定的预处理。张思等以农村生活污水为研究对象，以粉煤灰为填料配合土壤构建的土壤渗滤系统，对CODCr的去除率达到了85.8%，对TN和TP平均去除率分别为78.4%和98.1%。Hong等开发了一种改进的多土壤分层(MSL)系统，专门用于处理农村地区低C/N的生活污水，CODCr、TN、TP去除率分别达到了98.29%、69.86%、100%。Elfanssi等利用人工湿地处理摩洛哥农村污水，TSS、BOD、CODCr、TN和TP去除率分别达到了95%、93%、91%、67%和62%，而且该系统显示出非常强的杀菌能力。Comino等的试验也验证了湿地植物有助于人工湿地净化不同有机负荷和水力负荷的灰水。山东枣庄农村多利用村边坑塘兴建稳定塘，对灰水和雨水的混合污水进行处理，塘内种植芦苇、荷花、菖蒲、睡莲等植物，既美化了环境，对水环境污染也起到了一定的缓解作用。

生物转盘运行费用较低，也比较适合用来处理农村污水。昆山农村采用以生物转盘为主体的SW一体化污水处理装置处理生活污水，出水再经人工湿地强化处理，水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A排放标准。Amr等的研究显示，生物转盘系统对灰水中BOD5处理效率约为93.0%～96.0%，对TSS去除效率约为84.0%～95.0%。

日本农村对于不能纳入集中排水工程的分散污水，普遍采用安装方便、操作灵活的净化槽处理技术。日本的净化槽技术已从最初只处理粪便的单独处理净化槽，发展到了处理综合生活污水的合并处理净化槽以及出水可再生利用的深度处理净化槽。相比土地处理法，净化槽技术处理效果好，但投资和运行成本相对较高。日本政府在通过立法约束农村居民排污行为的同时，采用净化槽补贴制度推动净化槽技术在农村的推广。净化槽技术实际上是将常规污水处理工艺中的预处理、生化处理、膜分离、消毒和污泥处理等多个单元集成于一体化设备中，利用物理、生物和化学作用等净化污水。生化部分一般由两步厌氧单元和一步好氧单元组成，主要通过厌氧微生物与好氧微生物的作用降解污水中的有机污染物以及脱氮除磷。干钢等采用膜式净化槽对安吉县农村生活污水进行深度处理，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A排放标准，对SS、BOD5、CODCr的平均去除率分别达到了93.95%、84.46%、83.64%，对NH3-N和TP的去除率分别达到了97.94%和94.13%。目前净化槽技术在我国多地已得到借鉴与应用，但受管理水平和经济水平的局限，普遍存在管护不力的现实问题。

4 结论

农村居住区布局分散，人口密度低，经济条件、自然条件、环境容量等差异较大，应因地制宜地选择污水处理技术解决农村生活污水的问题。

(1)对未改造为水冲厕的排水系统，宜保留原有旱厕或改造为完全源分离排水系统，由住户对各自产生的污水进行分类收集，并结合实际情况进行处置和资源化利用，在农业生产中最大程度利用人粪尿中的N、P、K，减少资源和能源浪费。黄水宜采用腐熟的方式进行资源化利用；褐水宜采用中温堆肥的方式进行资源化利用。

(2)对水冲厕的排水系统，针对农村居住分散、污水难以集中的特点，建议采用组团式多户联用的污水收集系统和污水处理模式。低耗是农村污水处理技术发展的主要方向，污水处理应尽量采用简单易行、维护方便的工艺。

(3)黑水宜采用三格化粪池加各种生化处理或多种生化处理的集成技术，灰水和混排综合污水可采用人工湿地、土地渗滤、净化槽、生物转盘等进一步净化。稳定塘对雨、污混流污水处理效果虽然不够理想，但可以作为经济欠发达地区农村污水处理的一种权宜之计。






 

　　全媒体记者 王小宁
“进水氨氮28.9mg/L，出水氨氮0.438mg/L。”7月19日，日照高新区河山镇侯家官庄污水处理站，身型小巧的污水处理设施正在默默运作，工作人员分别从进水口与出水口取出两瓶水样，水样一黑一白对比鲜明，他介绍，这些来自农村的生活污水，经处理后，排放达到农村生活污水处理处置一级标准。
“这个‘家伙’好，经它一处理，黑水全变干净了，村里污水不再放任自流了。”站在一旁的村民迟令兰忍不住直夸赞，高兴地说着村内污水变清水后带来的欣喜变化。
如迟令兰所说，在河山镇，河水变清了，河道变绿了，村子变新了。这些变化皆源于日照高新区实施的一项攻坚行动——农村生活污水治理。
农村生活污水治理似乎成为美丽乡村建设的一道“难言之隐”，直观反映着农村人居环境的成色。2020年6月，日照高新区河山镇启动全域农村生活污水治理，全镇43个村完成污水治理，9200余户村民共享清洁环境，成为治理农村生活污水的典型。
相对于城镇污水治理，居住面广、分散的农村，污水治理技术、工艺和运营模式要求更高、难度更大。
“前期联合设计单位，利用一周时间，对全镇农村进行了实地摸排调查，科学选取三种污水治理类型。”日照高新区建设局李龙波介绍。
根据居住人数、排污量，该区因地制宜、分类施策，对具备纳入城镇污水管网条件的村庄，纳入市政管网；对居住集中且排放要求较高的大中型单村或联村，建设污水处理站；对居住分散、人数较少的村庄，则通过收集池———抽拉转运———污水处理站的方式进行处理。
“不管哪种类型，从前端收集到后端处理，施工中每一步都很关键，否则很容易出现管子铺上了却收集不到污水的现象。”李龙波说。
综合各种因素考量，日照高新区高起点谋划，利用国有企业平台引进欧仁（日照）环保装备有限公司，采用专业污水处理团队+国企联合模式，建立统一设计、建设、运营、维护四位一体的建管机制，施工建设迅速推开。
在工程前端，结合农村改厕和雨污分流工程，系统统筹，从户到巷到主街道，全部下管铺设，建立全链条收集体系，实现雨污分流和污水的有效收集；后端污水站、景观池，一体建设。经过近一年时间施工，河山镇安装污水处理设施24套，建设收集池40处，在全市超前完成农村污水治理。
三分建，七分管，不能让建好的污水站“晒”太阳。日照高新区建立区监管、镇主管、村协管、专业运维单位专管的管理运维体制，从区到镇到村到企业，监管整治更加精准，并委托欧仁（日照）环保装备有限公司，负责设施巡检、清理疏通、故障维修等工作。
成本也是后期运维的重要一部分。“针对农村污水，我们采用了立体结构生物转盘为工艺主体的污水处理技术。”欧仁环保工作人员介绍，该污水处理设施耗电量少、运行成本低，配套采用欧仁智慧云平台物联网系统，对污水处理站点进行集中化智能管理。
走进河山镇污水处理运营中心，全镇24个安装污水处理设施的污水站，在欧仁智慧云平台上一目了然。
“设备可由手机或电脑控制，开关设备只要在手机上点一下就可以。”工作人员介绍，设备监控、数据监控、报警监控、实时进水量等污水站日常运行信息数据实时传递，一人就可管理2 0余台设备，大大节省后期运维成本。
“而在没有安装污水处理设备的收集池中，我们正在增设液位仪，通过液位仪与智慧云平台相连，同样实现智慧监管。”该公司技术中心总经理高洪贵介绍。
科技助力，农村污水实现质的转变。村民们享受着污水变清水后的宜居环境。
“经这么一整，污水有了去处，日常生活变得方便又干净。”申加坡村村民李传明说，如今，大家都改掉了之前随地乱排污水乱扔垃圾的不良习惯，乡村庭院、巷子变得整洁又好看。农村生活污水治理美了环境，也美了乡风。来源：日照日报

 3D-RBC立体结构生物转盘技术

 

 

设备结构示意图

 

    3D-RBC立体结构生物转盘处理工艺的特点：

   （1）特殊的立体网式转盘结构，有效增大比表面积，大幅度提高了生物量，同时具备厌氧，好氧，兼氧菌群，系统有机负荷高、处理效率高，抗冲击负荷能力更强。

   （2）3D-RBC立体结构生物转盘工艺完全省去了风机，不仅降低了噪音，还降低了运行费用。

   （3）3D-RBC立体结构生物转盘采用进口电力机械驱动，较国产设备更加稳定，使用寿命大大增加，极大降低了维护成本。

   （4）3D-RBC立体结构生物转盘是一种表面积巨大的生物转盘工艺，占地面积小，剩余污泥产量小，配套过滤一体化设备，大大简化了传统工艺复杂的污泥后续处理程序。

   （5）整套设备配备PLC（Programmable Logic Controller）自动控制系统，完全达到自动化、智能化的目的，操作管理简单易行。

   （6）3D-RBC立体结构生物转盘运行费用合理，主要是转盘缓慢转动所消耗的动力，其功率较小，且运行本身不需要额外添加药剂，运行费用较一般污水处理方式节能50%以上。

   （7）摒弃了曝气器、固定式生物填料等易损件，运行更加稳定，极大得方便了后续的维护管理。

3D-RBC立体结构生物转盘技术

在黑臭河道水质提升中的应用

高洪贵[1]，卢军，尚永超

（青岛欧仁环境科技有限公司，青岛 266005）

摘 要：针对山东省日照市某镇域内某小型河道黑臭现状，采用“控源截污、造流增氧、生态修复”组合水质提升技术路线，提升该河道水质，逐步达到了不黑不臭的目标。该河道治理前COD_Cr在41.30～89.10mg/L、NH₃-N在5.60～20.38 mg/L、溶解氧在0.92～2.23 mg/L、氧化还原电位在10～61mV、透明度在4.50～24.50cm，治理后河道COD_Cr在12.20-26.70mg/L、NH₃-N在0.97～2.00mg/L、溶解氧在4.15～8.86mg/L、氧化还原电位在67～96mV、透明度在25.50～42.00cm，河道水质提升效果显著。该黑臭河道水质提升采用3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备，无需风机曝气，生物转盘设备吨水占地0.02m²/m³污水，吨水电耗为0.05kw•h/m³污水。工程实践表明，3D-RBC立体结构生物转盘技术在黑臭河道水质提升方面效果显著，具有占地面积小、运行成本低、操作运行简便等优点。

关键词：3D-RBC 生物转盘技术 黑臭河道  水质提升

中图分类号：TU992     

Application of Water Quality Improvement in Black and Odorous River with

3D-RBC Rotating Biological Contactor Technology

GAO Hong-gui, LU Jun, SHANG Yong-chao

(Qingdao Ouren Environ-Tech Co.,Ltd., Qingdao 266005, China)

Abstract: In view of the black and odor status of a small river in a town of Rizhao, Shandong Province, a combination of water quality improvement technology routes such as "source control and pollution interception, aeration and ecological restoration" were adopted to improve the water quality of the river, and gradually reached the goal of neither black nor odor.  Before treatment, the COD_Cr, NH₃-N, dissolved oxygen, REDOX potential and transparency were in the range of 41.30～89.10mg/L, 5.60～20.38 mg/L, 0.92～2.23 mg/L, 10～61mV and 4.50～24.50cm.  After treatment, COD_Cr, NH₃-N, dissolved oxygen, REDOX potential and transparency were 12.20～26.70mg/L, 0.97～2.00 mg/L, 4.15～8.86 mg/L, 67～96mV, and 25.5～30cm, respectively. The water quality of the river was significantly improved.  The water quality improvement of the black and odor river adopts 3D-RBC rotating biological contactor integration equipment, without fan aeration. The rotating biological contactor covers an area of 0.02m²/m³ sewage, and the power consumption per ton of water is 0.05 kW •h/m³ sewage.  The engineering practice shows that the 3D-RBC rotating biological contactor technology has a remarkable effect in the treatment of black and odorous river, and has the advantages of small occupation area, low operation cost and simple operation.

Keywords: 3D-RBC; rotating biological contactor technology; black and odorous river; water quality improvement

我国农村普遍存在着生活污水的收集和处理设施不健全不完善问题，居民日常生活产生的污水不经过收集与处理直接排放，导致行政村或镇域内河道水体受到不同程度的污染，久而久之河水变黑变臭，出现了大量河道水体黑臭现象。2021年是“十四五”计划的开局之年，日照市某镇政府领导为了进一步提升农村人居环境水平，一方面加强镇域内污水处理全覆盖；另一方面加强对镇域内黑臭河道的治理与整顿。河道水体黑臭的主要原因是河道内污染物水平超出河道本身的净化能力，水体在厌氧条件下产生硫化氢、氨气等带有恶臭味的物质和铁、锰硫化物等黑色物质^[1]。河道黑臭严重影响了农村人居生活环境，并且威胁着居民饮用水安全。

目前黑臭河道治理技术主要分为物理法、化学法、生态修复法等。物理法主要包括人工曝气增氧、河道底泥清理疏浚、人工或机械除藻等。化学法是通过向河道水体投加各种絮凝剂、助凝剂等等加速去除水体中悬浮物，让水体净化澄清的过程。生态修复法是充分利用原有河道，在河道内种植沉水植物或仿生水草，同时激活河道内土著微生物或投加高效微生物，在治理河道的同时，改善了河道景观。郑继利，潘红忠，庄华清等采用微孔层流曝气、微生物强化降解、生态浮岛等技术进行集成,对该黑臭河道进行治理与生态修复。河道水质总磷、氨氮和COD的去除率分别达到84.4%、98.6%和65.3%，治理后达到地表水Ⅳ类水质标准^[2]。李婷,刘纪成,马泽宇等采用控源截污、内源治理、活水循环、造流增氧、生态修复等组合措施治理黑臭水体。最终各水质指标达到地表Ⅳ类水标准^[3]。黄志心采用“控源截污、内源治理、活水保质、生态修复、内涝整治、景观改造”的技术路线，能够实现消除黑臭、恢复生态、消除内涝、提升景观的目标^[4]。

日照市某镇域内某小型河道治理前水体浑浊、漂浮物和藻类较多，感官较差、有恶臭气味。经现场实地考察和技术分析，决定采用“控源截污、造流增氧、生态修复”组合水质提升技术路线对该河道进行治理。

1 项目概况

该河道呈东西走向，正常水流方向为自西向东流，河道上游来水分两部分，一部分是上游社区日常生活污水，另一部分是河水，两部分水混合后经河道流入景观池，河道宽8.00m，景观池尺寸26.30m×15.60m，治理河段总长1.60km，宽度8.00m，治理河段概况图见图1.

7 结论

黑臭河道水质提升系统运行两个月连续监测数据表明，采用“控源截污、造流增氧、生态修复”组合水质提升技术路线进行河道水质提升是成功的。首先截污单独处理大大减轻了后续河道水质提升的压力。通过黑臭水体专用型3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备进行造流增氧，有效提高了水体溶解氧。再配置沉水植物以及外源高效微生物的投加，最大限度激活了河道内土著微生物活性，从而使河道生态系统逐渐恢复。该黑臭河道水质系统提升采用黑臭水体专用型3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备，无需风机曝气，生物转盘设备吨水占地0.02m2/m3污水，吨水电耗为0.05kw•h/m3污水。实践表明，3D-RBC立体结构生物转盘技术在黑臭河道水质提升方面效果显著，具有占地面积小、运行成本低、操作运行简便等优点。

 

参考文献：

[1] 钱嫦萍,王东启,陈振楼,等.生物修复技术在黑臭河道治理中的应用.水处理技术,2009,35(4):13-17.

 Qian Changping,Wang Dongqi,Chen Zhenlou,et al.Progress of bioremediation for controlling blackening and stink of rivers.Technology of Water Treatment,2009,35(4):13-17(in Chinese)

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ZHENG Ji-li, PAN Hong-zhong, ZHUANG Hua-qing. Treatment and Ecological Restoration of Urban Black-odorous River in Changzhou Zaogang River[J].China Water & Wastewater,2018,34(22):90-95. 

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   4-高洪贵.pdf
 

基于3D-RBC立体结构生物转盘技术的农村水环境连片整治工程案例 

 

摘要：山东省日照市某镇域内行政村存在生活污水横流、乱排乱倒现象，污染了周边水体，影响了农村人居生活环境。为解决此问题，该镇因地制宜、统筹规划，对镇域内23个居住相对集中且污水排放量较高的单村或联村，采用青岛欧仁环境科技有限公司的3D-RBC立体结构生物转盘技术建设污水处理站进行集中处理。该项目采用专业化污水处理团队与国企联合运营、智慧水务云平台远程物联网运营，实行镇督导、村落实、运营班组实施的管理运营模式。自2020年10月开始运行至今，3D-RBC立体结构生物转盘技术处理效果较好，在进水COD、氨氮分别为168.0～387.8、23.1～93.2 mg/L的条件下，出水COD和氨氮分别为16.6～47.5、0.9～4.4 mg/L，达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级A标准。该项目采用3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备，无需风机曝气，生化部分吨水占地0.12m2/m3污水，生物转盘吨水电耗为0.12kW·h/m3污水。3D-RBC立体结构生物转盘技术具有占地面积小、运行成本低、操作简便、运行稳定的优点；采用智慧水务云平台运营系统，可大大提高运营效率。

0 1

项目概况

山东省日照市某镇域内行政村存在生活污水横流、乱排乱倒现象，污染了周边水体，影响了农村人居生活环境。为解决农村生活污水问题，保证周边流域水体安全，提升农村人居环境水平，全面助力乡村振兴，青岛欧仁环境科技有限公司采用污水“分离、分流、纳管、净化”（黑水与灰水分离、雨水与污水分流、污水纳管、3D-RBC立体结构生物转盘技术净化）模式，高效治理“三水”（厕所粪污、厨房污水、洗涤污水）。该项目采用集设计、建设、运营、维护“四维一体”的模式，同时引入专业化污水处理团队与国企联合，对农村生活污水进行综合整治。在运营方面，建设了农村污水运营中心，采用物联网系统对镇域内的污水处理站点进行集中化智能管理，远程操控，科学维护。该项目已建成3D-RBC立体结构生物转盘工艺污水处理站23座，近期污水处理总规模为1500m3/d，主要包括：格栅渠、调节池、3D-RBC一体化生物转盘设备、景观池、污泥池等构筑物。

根据前期调研实测进水COD在112.00～392.60mg/L、NH3-N在26.10～66.72mg/L、TP在3.36～5.78mg/L，结合实测数据确定该工程设计进水水质见表1。该工程设计出水水质执行山东省《农村生活污水处理处置设施水污染物排放标准》（DB37/3693—2019）中的一级标准，具体见表1。

表1 设计进水和出水水质

项目	COD(mg/L)	NH3-N(mg/L)	TP(mg/L)	pH值
进水	≤500	≤80	≤6	6～9
出水	≤60	≤8（15）	≤1.5	6～9
注：括号内的数值为水温≤12℃时的排放限值。

0 2

工艺流程

该项目各个站点比较分散，缺乏相对专业的技术运维人员，宜选用施工简便、运维方便、自动化程度高的一体化设备。与污水处理市场上常用的生化工艺（常规活性污泥法、A/O工艺、SBR、MBR等）相比，3D-RBC立体结构生物转盘工艺施工周期短、操作运维简单、单位运行成本低。结合该污水站的实际情况，最终确定选用3D-RBC立体结构生物转盘工艺。污水处理工艺流程见下图。

污水处理工艺流程

3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备

污水从调节池经潜污泵提升进入3D-RBC立体结构生物转盘中，盘片约有40%的部分浸没在污水中，驱动电机带动轴一起转动，盘片带动污水与空气交替接触从而吸收空气中的氧气，并与污水中的有机物接触，在生物转盘盘片表面附着生长一层生物膜，通过生物膜去除污水中的污染物。

0 3

工程调试运行

该项目于2020年10月陆续调试运行，调试方案如下：

①各建（构）筑物注入清水；

②对潜污泵、3D-RBC立体结构生物转盘设备进行单机运行调试，并对三相电机进行正反转检查与调整；

③按照先后顺序依次运行调节池潜污泵、3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备等，对污水处理系统进行联动调试；

④3D-RBC立体结构生物转盘设备在连续进水情况下，3 ～5天盘片出现了挂膜迹象；5 ～15天盘片上生物膜逐渐增多增厚，15 ～30天盘片上均匀附着一层生物膜，此时生物转盘设备的污水处理效果达到较好状态；

⑤出水流经景观池后排放。

经过1个月左右的稳定运行，系统运行状态良好，出水各指标均达到排放标准，具体见表2。

表2 实际进、出水水质

项目	COD(mg/L)	NH3-N(mg/L)	TP(mg/L)	pH值
进水	385.20	65.27	3.22	7
出水	45.20	4.05	0.39	7
标准	≤60	≤8（15）	≤1.5	6～9

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运营模式

该项目针对每个村的实际情况，因地制宜，分类施策，探索出污水治理模式——推广“分离、分流、纳管、净化”（黑水与灰水分离、雨水与污水分流、污水纳管、生物转盘工艺净化）模式，高效治理“三水”（厕所粪污、厨房污水、洗涤污水）。由政府投资建设三格式化粪池、污水收集管网、3D-RBC立体结构生物转盘工艺污水站等设施；配备吸污车辆，设立长效运维专项资金，采用专业化污水处理团队与国企联合运维，实行镇督导、村落实、运维班组实施的管理运维模式。

污水收集管网

3D-RBC立体结构生物转盘污水站

在处理利用方面，厕所粪污即黑水经三格式化粪池处理后，部分达到无害化处理要求的粪液就地就近就农利用；其余部分与厨房污水、洗涤污水等其他生活污水汇流，经污水管网收集至3D-RBC立体结构生物转盘工艺污水站进行净化处理，污水处理后达标排放或用于农田灌溉。粪渣、粪皮与其他农业农村有机废弃物一起堆泡成农家肥，或转运至有机肥企业用于肥料生产。污水站产生的污泥经脱水后运至河山污水处理厂协同污泥处理，污泥干化后可用于市政绿化用肥料。

在项目运营方面，采用专业化污水处理团队与国企联合运维，实行镇督导、村落实、运维班组实施的管理运维模式。运维团队引入物联网技术对污水站进行智能化管理，采用物联网+智慧云平台运营管理模式，通过物联网和3G/4G/5G技术，将生活污水处理站点数据实时传递到监控室的集中监控中心，以实现对系统的统一监控和分布式管理。通过电脑或手机客户端即可远程监测和调控污水处理终端的运行情况，实现各工艺单元设备运行数据的实时采集，保障污水站运行稳定性，减少运维人员的日常巡检工作。该项目的运营示意图如下。

3D-RBC立体结构生物转盘应用示意图

欧仁智慧云平台应用方式示意图

欧仁智慧云平台电脑端操作界面

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运行费用

运行费用主要包括电费、人工费、药剂费等。主要设备及能耗见下表（以300m3/d为例）。

表3 主要设备电耗

设备名称	数量	单机功率/ kW	使用功率/ kW	运行时间/ (h/d)	耗电量/ (kW∙h/d)
总数	备用
调节池提升泵	2	1	0.25	0.20	24.00	4.80
3D-RBC生物转盘	1	0	3.52	1.54	24.00	36.96
加药系统	1	0	0.80	0.64	24.00	15.36
总计						57.12
注：以上未包括路灯、照明等污水站用电。

①电费E1：按0.8元计算折合吨水电费，E1=57.12×0.8÷300=0.152元/(吨·水)。

②药剂费E2：PAC投加量为8L/h，PAC浓度为5%，单价按2000元/吨计算，E2=8L/h×5%×24×21 ÷500=0.013元/(吨·水)。

③人工费E3：该项目总污水量为1500m3/d，由3名运营人员负责运营，工资为4000元/月，E3=4000×3人÷30÷1500=0.27元/(吨·水)。

综上，吨水直接运行费用为：E1+E2+E3=0.435元/(吨·水)。

0 6

项目总结

（1）农村水环境连片整治项目雨污分流问题

①问题：存在雨污不分流、雨污分流不彻底、雨季时雨水大量混入、旱季时地下水混入或污水外渗造成污水量少、养殖废水或食品加工废水等非生活污水混入等问题；

②解决措施：一方面由专业的施工队伍进行雨污分流管网铺设施工，另一方面管网施工过程中要加强过程监督管理，保证施工质量，防止非生活污水接入污水收集管网。

（2）农村水环境连片整治项目污水站选址问题

污水站选址尽量选取地势低洼处，可减少污水提升，节约能耗；同时应当考虑减少占地，尽量远离居民房屋、便于污水收集管网铺设等。

（3）农村水环境连片整治项目建成后，现场缺乏专业技术人员，不利于后续的运营工作。建议采用政府购买运营服务，聘请专业的污水处理团队负责运营工作，形成污水治理项目长效运营机制，保证农村水环境连片整治项目长效有序运营。

青岛欧仁环境科技有限公司

地址：青岛市市南区太平路 51号山东国际贸易大厦 34楼 3401室

欧仁环境 全面升级的3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备 引领村镇污水处理市场 

 

来源：欧仁环境

5月4日-6日，IEexpo 2017 第十八届中国环博会在上海新国际博览中心顺利举行。欧仁环境凭借夺人眼球的展台设计和独具一格的展品展示，展台上客户络绎不绝，纷纷驻足详谈。

自主研发、全面升级的3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备是此次展会的焦点，3D-RBC立体结构生物转盘一体化设备除了具有效率高、能耗低、产泥少、占地小、维护管理简单、寿命长等优点外，稳定性和节能性较同类产品有大幅提升，采用PLC自动控制系统，实时监控整个污水处理系统的运行，配套物联网技术，真正实现了“中国智造”的目标。在村镇、社区、旅游度假区、别墅区、公共服务区、企业、学校、医院、黑臭水体治理等领域得到了广泛的应用。

展会云集了来自全球的客户，除了对产品质量问题的关心外，对服务能否到位也给予了极大的关注。产品是生命，服务是保障，欧仁环境把“让每一个项目都成为欧仁产品的样板工程”作为服务目标。在全国建立了健全的营销服务体系，在产品选型、售后服务等各个环节中，由专业人员提供主动、快速、全面和细致的服务。

展会是企业技术实力和人员素质的综合展示平台，欧仁环境展现给观众的是一个朝气蓬勃、积极进取的团队形象。欧仁环境的团队将肩负开拓分散式污水处理市场新领域、新方向的使命，以产品为基础，以服务为保障，共建分散式污水处理行业美好的明天。

专利展播∣新型生物转盘（ZL2013 1 0084380.7） 

 

 

编者按：2018年6月21日，《中国给水排水》微信公众号（cnww1985）发布了征集水处理专利的消息，短短几天，收到大量回复和投稿。对于这些投稿，我们经过编辑整理后，将在微信公众号上陆续展播，期待业内人士关注并发表评论。我们希望有更多有价值的创新成果在这个平台展示，共同为推动行业发展进步汇聚一份力量！

专利名称：新型生物转盘

申请人：青岛欧仁环境科技有限公司

发明人：尚永超

专利（申请）号：ZL 2013 1 0084380.7

授权时间：2016年09月07日

技术领域

该发明属于污水处理工程中有机废水处理领域，具体涉及一种新型生物转盘。目前已广泛应用于以村镇污水处理为主的分散式污水处理领域。

研究背景

生物转盘是较早使用的一种生物膜法处理污水的工艺。目前国内生物转盘的盘片多为平板盘片或波纹状，生物转盘盘片存在比表面积小、挂膜脱膜性能差、处理效率低、占地面积大等缺点，在国内一直没有得到大规模推广和应用。尽管原有的生物转盘具有噪音小（不使用鼓风机）、臭味少等很多的优点，但由于占地面积大、能耗高、效率低等缺点限制了它的大规模使用。

发明内容

为解决上述问题，该发明的目的是提供一种挂膜性能好、能耗低、占地面积小且效率高的新型生物转盘。

具体实施方式

新型生物转盘主要由盘体、护罩、槽体和驱动装置构成。盘片在驱动装置的带动下转动，在水中不断吸附和分解污水中的有机物，在露出水面时又与空气中的氧进行交换。由于盘片形成结构是立体空间结构，在同样的空间内生物膜具有巨大的比表面积，形成了面积巨大的生物膜，其整体挂膜性能好；立体空间结构使得空气易于到达生物膜的任何部分，老化的生物膜也易于脱落并随水排出污水槽，这样整个转盘的活性较好，效率较高；相同体积的情况下，采用该新型生物转盘具有更多的高活性微生物，就可以处理更多的污水，处理单位污水就占用更小的空间，更小的空间对驱动电机功率要求就更低，其能耗较低且占地面积较小。该新型生物转盘不使用风机曝气，没有噪音，臭味较少，且可有效提高其污水处理效率，实用性好。根据该发明制作的生物转盘，占地面积只是传统生物转盘的40%~60%，耗电量只是传统生物转盘的40%左右，相比传统的生物转盘节约电能50%以上。

成果转化情况

目前以该发明为支撑的3D-RBC®立体结构生物转盘污水处理技术已纳入《山东省水污染防治先进技术目录》，在全国十多个省份（河北、宁夏、天津、山东、江苏、浙江、山西、贵州、湖北、四川、广西、云南、福建、广东等）开展了工程应用，总规模约38750m3/d。主要应用于村镇污水处理、社区污水处理、别墅区污水处理、旅游度假区污水处理、公共服务区污水处理、学校污水处理、医院污水处理、黑臭水体治理、机场临建区污水处理、水源地保护区污水处理、畜禽养殖废水处理等。2018年6月，3D-RBC®立体结构生物转盘助力上合组织峰会，作为应急保障污水处理站，解决沈海高速黄岛服务区的污水问题。

（1）机场临建区污水处理工程

处理规模：1000m³/d

执行标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标准

（2）企业生活污水处理工程

处理规模：900m³/d

执行标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标准

（3）村镇污水处理工程

处理规模：1500m³/d

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

（4）农村污水处理PPP项目

处理规模：9900m³/d

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

处理规模：5010m³/d

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

（5）黑臭水体治理工程

处理前

工程现场

 

处理后

处理规模：300m³/d

执行标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标准

（6）社区污水处理工程

处理规模：250m³/d

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

（7）上合组织峰会应急保障污水处理工程

处理规模：400m³/d

执行标准：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标准

技术优势

因能耗低、效果好/易挂膜、耐冲击/占地少、易安装/污泥少、环境友好/寿命长、易维护/智能化、易操控等优势，3D-RBC®立体结构生物转盘技术可以有效应对村镇等远离城市污水管网地区资金匮乏、缺乏专业技术人员、水质水量变化大等特点。

此外，引入物联网技术，通过电脑或者手机客户端即可直观监测和调控，实现污水处理站各工艺单元的视频监控和设备运行数据的实时采集，极大提高了污水处理站运行管理工作的稳定运行自觉性和数字化信息化水平。

专利运用及保护

（一）专利利用

依托该专利申请并正式列入了《山东省水污染防治先进技术目录》。

（二）专利保护

为获得市场竞争优势，该发明专利还开展了系列知识产权申请工作。

系列知识产权授权情况

名称	类型	授权编号
新型生物转盘	发明专利	ZL 2013 1 0084380.7
生物转盘与定盘过滤一体化设备	实用新型专利	ZL 2016 2 0991497.2
一种带生物转盘的过滤设备	实用新型专利	ZL 2016 2 0972318.0
一种固定圆盘过滤污水处理装置	实用新型专利	ZL 2016 2 0972089.2
一种固定方盘过滤污水处理装置	实用新型专利	ZL 2016 2 0972095.8

获奖情况

时 间	奖励名称及等级	授奖部门
2016- 02-01	农村污水生物转盘技术创新奖	北京首创创业投资有限公司
2016- 09-01	青岛市中小企业专精特新（产品）技术	青岛市经济和信息化委员会
2017- 06-05	2017年度中国乡镇污水处理优秀案例	E20环境平台
2017- 02-01	农村污水处理知名品牌	北京首创创业投资有限公司
2018- 02-01	农村污水处理技术创新奖	北京首创创业投资有限公司
2018- 06-14	2018年度中国农村污水处理优秀案例	E20环境平台

效益分析

（1）经济效益

以3D-RBC®立体结构生物转盘技术为主体工艺的污水站运维费用低，吨水能耗低至0.1元。根据建设方需求，部分污水站的出水可回用于浇洒道路，解决道路扬尘问题；绿化或者周边农田灌溉；改善村镇生态环境的同时，节省了一定的用水支出。

（2）社会效益

以3D-RBC®立体结构生物转盘技术为主体工艺的污水站，可以改善当地环境卫生条件，降低疾病发生率，创建优美环境，保证居民身心健康且无噪声、恶臭等二次污染。为促进社会主义新农村建设和农村环境连片整治起到很好的示范作用，保证了农村环境连片整治的顺利实施。

（3）环境效益

以3D-RBC®立体结构生物转盘技术为主体工艺的污水站极大削减了COD和氨氮等污染物的排放量，有效减少了水体富营养化等水质恶化现象的出现。

发展前景

2035年，我国农村污水处理率将达到70%，形成2000亿的市场空间。虽然我国农村人口将从2014年的6.2亿减少到4亿，但2000亿的市场仍将有2/3分布于百吨级规模的分散式污水处理市场。未来，分散式农村污水处理技术和设施仍有很大的市场空间。未来20年，生态文明、美丽乡村、城乡环境公共服务均等化是农村环境发展的主要政策方向。节能高效、操作简单、自动化程度高、管理简单的百吨级规模的污水处理技术设备，以及互联网思维下的新型管理模式将是农村污水处理技术的主要发展趋势。

新型生物转盘技术在继承了传统生物转盘能耗低、无二次污染等优点的基础上，对盘体材质和结构进行了一定创新优化。有效加大了盘片的比表面积、丰富了生物相的种类，提高了系统的污水处理效率、增强了系统的运行稳定性。

以新型生物转盘技术为主体工艺的污水站引入物联网技术，通过电脑或者手机客户端即可直观监测和调控，实现污水处理站各工艺单元的视频监控和设备运行数据的实时采集，极大提高了污水处理站运行管理工作的稳定运行自觉性和数字化信息化水平。“分散处理，集中管理”的运营管理理念，可以有效解决村镇等远离城市管网地区缺乏专业技术人员、资金匮乏等问题。