【日本净化槽技术】把产品做到极致，一款产品解决一个国家的生活污水问题

【日本净化槽技术】把产品做到极致，一款产品解决一个国家的生活污水问题

污水处理工作室点评：日本净化槽技术虽然在日本应用非常成功，但是在中国推广还需要政府和企业的共同努力。尤其是中国政府部门，农村污水标准的制定应当因地制宜，不要一刀切执行所谓的一级A标准，要同时兼顾环境容量（受纳水体自净能力）和排放去路，是否敏感水体，以及当地社会经济等综合情况考虑，毕竟，一个净化槽要实现污水厂全套工艺流程（一级二级三级处理等）能实现的事情难度可想而知。日本在中国设有专门的净化槽技术公司（久保田，大器、富士等），中国本土企业或引进、合资、本土化改良等都促进了净化槽技术的发展，希望中国企业能够制造一款适合国情的农村污水净化槽反应器。

编辑 | 小正经    来源 | 日本环境整备教育中心

一、日本的生活污水处理

在日本，存在有几种不同的污水处理系统，用来处理从每一个家庭排放的粪便污水和灰色污水（厨房，浴室，洗衣等污水）。根据污水的种类，污水处理设施的规模以及补助金制度的不同，日本主要的生活污水处理设施可划分为“公共下水道”，“农村下水道”和“净化槽”三种类型。除此以外作为粪便处理设施还有“单独式净化槽”和“日式干厕”，但这两类设施已经停止新的设置安装。

下水道主要是用于城市污水的处理，通过管道将家庭污水和工业污水收集到污水厂，在污水厂集中进行处理，是典型的集中式污水处理设施。

净化槽则主要设计用来处理一家一户或楼房排放的生活污水，是一种分散式污水处理设施。净化槽可分为主要用于处理小至一家一户生活污水的「小型净化槽」和用于处理楼房、住宅小区生活污水的「中大型净化槽」。

净化槽的特长

家庭用小型净化槽是安装在住宅地基内，可处理家庭的生活污水并就地排放的一种污水处理装置。从水环境保护的观点和其性价比来看，和下水道相比家庭用小型净化槽有以下的特长。

1、安装净化槽投资小，费用低

家庭用小型净化槽基本上在是工厂批量生产的，其价格可维持在家庭用户可以接受的水准。这种净化槽只占用很小一块土地，不需要繁杂的土地征收手续和昂贵的土地征用费。

2、安装场地几乎不受地形的影响，而且安装时间短，见效快

安装家庭用小型净化槽只需要停一辆小轿车大小的土地，连接净化槽排水管道很短，对安装地的地形要求也不高。安装一台净化槽一般只需要一周左右，而且一旦净化槽开始运行，其污水处理的功能立即可以得到发挥。

3、对维持生活小区周边小河溪等水体的水量充足具有很大的作用

经净化槽处理后的一般就近排放到附近的小河溪，这对维护小河溪的水量充足，增强生活小区内的水循环，以及周围的自然景色都具很大的作用。

4、净化槽处理水的回用和净化槽内产生的污泥的资源可以比较容易地进行

净化槽主要是用来处理家庭污水的，它的处理水和污泥基本上不含有毒物质，可以根据不同的需要，对净化槽的处理水和污泥可进行资源化和有效利用。

5、具有比较强的抗震和抗灾性能

由于净化槽不需要大量的机械，其排水系统也比较简单，所以在受到地震或其它灾害受到损害时，可以在很短的时间内得到修复和发挥作用。根据灾后供水和供电的恢复情况，净化槽内的水还可以有很多用处。

二、净化槽构造和性能

从构造和性能上净化槽可大致分为两大类：一种是根据「净化槽构造标准」来设计制造的净化槽，这种净化槽被称为「标准构造型净化槽」；另一种是净化槽厂家自主设计制造，其性能经国土交通大臣认定的净化槽，这种净化槽被称为「性能认定型净化槽」。

小型净化槽

根据「净化槽构造标准」的规定，「标准构造型净化槽」的小型净化槽有三种处理工艺：沉淀分离接触曝气工艺，厌氧滤床接触曝气工艺和脱氮滤床接触曝气工艺。

下面的图展示的是厌氧滤床接触曝气工艺小型净化槽的内部构造。这种工艺是小型净化槽采用最多的一种，也是安装数量最多的一种净化槽。污水通过管道流入厌氧滤床池，由于里面填装有滤材，污水中的固体杂物的大部分通过滤材时被去除。

小型净化槽的构造（厌氧滤床接触曝气工艺）

厌氧滤床池的主要功能是储存被分离的固体杂物和污泥，也兼备BOD分解和通过滤材里的厌氧微生物的厌氧消化来降低污泥的产量的功能。在接触曝气池，由鼓风机将空气注入水中，在好氧微生物的帮助下水里的有机物得到降解，氨氮被氧化。经过曝气处理后的水流入沉淀池，在这里悬浮物沉入池底，上面干净的处理水流入消毒池，在那里经过氯片消毒后排放。

中大型净化槽（51人槽以上）

标准构造型的大型净化槽可分为两种类型：生物膜法类和活性污泥法类。采用生物膜法的有三种处理工艺，即接触曝气工艺，旋转接触板工艺和滴水滤床工艺。采用活性污泥法的又可再分为两种处理工艺，即标准活性污泥法工艺和高强度活性污泥法工艺。

各种处理工艺的构成单元设备示于下表。比如采用生物膜法的净化槽，其一级处理由沉淀池，格栅和流量调节池来进行。在流量调节池的后面，需要有污泥浓缩蓄存池或污泥浓缩池来蓄存污泥。

标准构造型中大型净化槽的单元装置构成(BOD去除型)

                                                                                                        注 n:人槽

性能认定型净化槽

采用生物膜法的性能认定型净化槽流程如下图所示。这个流程图虽然与标准构造型的厌氧滤床接触曝气工艺的完全一样，性能认定型净化槽在结构和性能方面有与标准构造型不同的特点。

1、性能认定型净化槽大多有流量调节功能

2、采用了最新开发的生物反应器

3、水泵和鼓风机多为自动控制运行

4、一部分的性能认定型净化槽具有处理水BOD及TN浓度在10mg/L以下的高度处理性能

 性能认定型净化槽

 性能认定型小型净化槽的流程图

性能认定型具有脱氮功能小型净化槽的单元装置

以下介绍几种生物反应器

1、生物膜滤池

生物膜滤池主要设计用于深度处理和减少净化槽的体积。在池内，污水中的有机物的降解，是由填料里同时进行的生物膜的微生物反应和物理过滤来完成的。池内填装的滤材的形状多为颗粒状或圆筒状，其尺寸在数毫米到数厘米之间。

生物膜滤池作为一个生物反应器，其上部是曝气部，下部则通过填料来捕捉悬浮物，整个生物膜滤池的功能，相当于接触曝气池和沉淀池的总和。填料的材料可是多孔陶瓷，聚苯乙烯，聚氨基甲酸乙脂或聚乙烯。填料的装填部下面通常是曝气装置。

生物膜滤池一般由一个程序控制的计时器来定时的进行填料的反洗。反洗过程中，填料里的部分生物膜被冲洗掉， 冲洗后的污水由气浮水泵通过排水管移送到厌氧滤床池。填料反洗的时刻和时间可根据家庭污水的排放情况，调节程序控制计时器来决定。

2、填料流动池

填料流动池主要设计用于深度处理和减少净化槽的体积。在池内污水中的有机物的降解是由池内流动填料里的 生物膜的微生物反应来完成的。

由于池内的填料在不停的流动，填料的整个表面积都可被微生物来利用。填料流动池里的填料，可以是活性炭，亲水性炉渣，多孔纤维以及塑料等各种材料。

由于池内的填料之间不停的相互冲撞，填料表面过剩的生物膜随时被冲洗掉，不需要对填料进行反洗和生物膜的剥离。

由于池内的填料没有被固定，为了防止填料流入到其他池里，需要在池底部设置格栅，上部设置网罩。填料流动池 的后面，一般紧接一个装有填料或没有填料的沉淀池用来分离悬浮物和处理水。

3、生物滤床流动池

生物滤床流动池是生物膜滤池和填料流动池的组合。它的上部为流动部，其构造类似填料流动池，里面填装有颗粒状的生物滤床流动池并进行曝气。它的下部为生物膜过滤部，其构造类似生物膜滤池，里面填装有填料来过滤悬浮物。

生物膜过滤部的氧气是通过在流动部曝气后的水里的溶解氧气的扩散得到供给的，而不是靠散气管来供给的，这点和生物膜滤池不一样。 在流动部和生物膜过滤部分别填装有立方形或圆筒形的聚氨基甲酸乙脂或聚乙烯的填料，其尺寸为数立方厘米，其比表面积为每立方米300到500平方米。

4、膜反应器

膜反应器通常是由一组膜块组成的具有过滤功能的膜组件构成，用于活性污泥处理工艺的曝气池， 代替传统的沉淀池来分离悬浮物和处理水。膜反应器主要有以下几个特点：

1）高度的固液分离功能。

膜反应器的固液分离性能极为稳定，它不受活性污泥沉淀特性或进水流量变动的影响。

2）生物反应器的小型化。

膜反应器适合于高浓度MLSS运行，这可大大减小曝气池的体积，还可以降低污泥的产出量。

3）微生物种类的多样化

由于膜反应器的固液分离性能不受活性污泥沉淀特性的影响，活性污泥的泥龄可以很长， 一些增殖速度低的微生物，像硝化细菌和其他具有分解特殊有机物的微生物，可以增长繁殖到比较高的浓度。

4）污水的高度处理

膜反应器的出水水质非常好，水里基本没有悬浮物和大肠菌类。家庭用小型膜净化槽里的膜反应器安装在曝气池里，膜反应器的出水由虹吸管排到消毒池，处理水质为BOD5mg/L以下。 

5、具有除磷功能的净化槽

目前投入市场的家庭用小型净化槽的除磷功能，主要是利用铁离子和磷酸离子反应生成不溶性磷酸铁的化学反应来实现的。

其过程大致如下：在曝气池里安装两块铁板并加以直流电压进行通电。在阳极，从铁板溶出Fe2+ 离子，与水中的氧气反应变成Fe3+ 离子。Fe3+ 离子再和水中的PO43- 磷酸离子反应生成不溶性的磷酸铁。磷酸铁成为沉淀物，被送到前面的污泥储存部，在污泥清扫时排出净化槽外。 作为电极的铁板逐渐被腐蚀消耗，需要定期进行交换。 这种具有除磷功能净化槽的处理性能为出水水质BOD和总氮10 mg/L以下，总磷1 mg/L以下。

三、净化槽安装施工

为了保证净化槽能够正常地发挥其处理性能，净化槽的安装施工必须严格按施工技术标准来进行。鉴于中大型净化槽和一般的污水处理厂一样，是钢筋混泥结构，在现场施工建设的，其安装施工时也必须同样遵守各种相关的规定。而家庭用小型净化槽，其壳体材料主要是强化塑料（FRP或DCPD）。主要是在工厂批量生产，然后运到现场进行安装。这种净化槽的安装，必须按下面所述的方法来进行。

在安装净化槽时，使净化槽保持水平非常重要。如果槽体倾斜，槽内的水流会发生异常或出现短路，而不能达到正常的处理性能。由于地形的原因，排水管的结合部不到位而形成逆向梯度，会引起河水从排放口往净化槽内倒流。

在安装净化槽时，还要注意尽量免于土压或其他压力引起壳体的变形和损坏，同时还要注意使净化槽周围保持整洁，以便于净化槽的运行操作和点检等的进行。

四、净化槽运行管理和检查

净化槽由于体积小，以及其设计思想，就是要尽量减少用户的负担，所以需要由专业技术人员定期的进行点检。在点检过程中，需要留意上次点检后槽内情况的变化，同时也需留意气温的变动。另外，要根据净化槽的用途（家庭用，商业用等）来调整其运行方法。

为了能够正常地发挥其性能，净化槽必须正确地来使用。根据净化槽法的规定，作为净化槽的法定责任者，净化槽管理者负有对净化槽进行定期点检和清扫的职责。

然而净化槽管理者一般并没有关于净化槽的运行点检和清扫的专业知识，净化槽的运行点检和清扫的工作主要还是委托专业的净化槽维护管理公司和净化槽清扫公司来进行的。

净化槽管理者的另一项职责是使净化槽接受每年一次的法定检查，其目的是检查净化槽的点检和清扫是否正常地实施了。净化槽的法定检查是由县知事指定的法定检查机关来进行的。

净化槽的维护管理体制

净化槽的维护管理

净化槽需要定期的对其运行状态作一些调整或进行修理。具体地讲，净化槽的维护管理包括监测槽内各个装置的运行情况，附属装置的状态，处理水质，以达到及早地发现问题并及时地采取适当的措施。

在进行点检时，首先要检查一下排水管内的水的流动情况，然后再检查各个装置的安装和运行情况，确认污水的处理是否及时正常地在进行。

近年来净化槽技术的发展非常迅速。一些新开发的生物反应器，象生物膜滤池，填料流动池以及生物过滤流动池等，被广泛的得到普及应用。这些装置虽具有处理效率高体积小等特点，但在其运行操作和点检时，必须注意防止填料的流出，水位的异常，曝气状况，填料的反洗以及污泥的沉积状况等问题。

1999年，装有适用于活性污泥工艺的MF膜反应器的家庭用小型净化槽研发成功。这种膜净化槽采用硝化液的循环以及间歇曝气工艺，具有良好的脱氮性能。在这种净化槽的运行操作和点检时，必须充分了解其内部的装置和结构，尤其是流量调节装置，自动回洗和膜分离操作的设定。膜净化槽在投入运行使用时，需要加入适当浓度的污泥，调节间歇曝气的时间间隔，还需对膜组件进行定期的清洗。

净化槽的清扫

净化槽的清扫包括清扫槽内的污泥将其排到净化槽外，同时根据需要调整槽内的污泥浓度。净化槽清扫的首要的目的是及时地将污泥排出净化槽，避免污泥和处理水一起流放到公共水体。

五、净化槽和污水处理

净化槽污泥的绝大部分是由粪便厂处理的，其比例为92.3%。另外，由污水处理厂处理的占5.2%，海洋投弃占1.8%，其他占0.7%。为了达到伦敦条约关于禁止污泥海洋投弃的要求，日本的污泥海洋投弃量连年减少，同时加快推进污泥的陆地处理步伐。

随着各种大型公共基础建设项目的实施，大城市的下水道设施得到极大的普及，但是许多小城镇的下水道建设却给当地政府带来了沉重的财政负担，越越多的小城镇更期待于采用净化槽和其他分散处理来进行污水处理。为了解决日益增加的净化槽污泥的处理问题，除了主要靠增加粪便厂的处理能力以外，尽量实现污泥的资源化，同时为了提高清扫的效率和可减少污泥量，可引进具有浓缩和脱水功能的抽粪车来进行清扫。

净化槽污泥的有效利用

虽然净化槽污泥作为资源直接利用的情况还不多，已经有日本一些厂家在做净化槽污泥资源化的研究开发工作，比如污泥的烘干，污泥堆肥和污泥炭化等。同时，现有的粪便处理厂正在陆续改造成为具有资源化功能的「污泥再生处理中心」。有许多污泥的再生资源化技术，比如用污泥做堆肥，污泥炭化，沼气生产，辅助燃料，水泥添加剂，及磷生产的原料等。

在「污泥再生处理中心」里，按规定必须至少采用上述再生资源化技术中的一种。以前作为废弃物来处理的净化槽污泥，将变成宝贵的资源，并期待于得到广泛地利用。

随着各种大型公共基础建设项目的实施，大城市的下水道设施得到极大的普及，但是许多小城镇的下水道建设却给当地政府带来了沉重的财政负担，越越多的小城镇更期待于采用净化槽和其他分散处理来进行污水处理。

为了解决日益增加的净化槽污泥的处理问题，除了主要靠增加粪便厂的处理能力以外，尽量实现污泥的资源化，同时为了提高清扫的效率和可减少污泥量，可引进具有浓缩和脱水功能的抽粪车来进行清扫。