第一篇:農村生活污水凈化池技術
農村生活污水凈化池技術
該技術采用多級自流工藝,適合分散處理生活污水,具有投資省、無運行費用、管理方便等特點。該技術不同于傳統的沼氣池技術,污水經處理后可達標排放。1.用途和功能
生活污水凈化沼氣池是分散處理生活污水的新型構筑物,適用于近期無力修建污水處理廠的農村。生活污水包括廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水,其特點有三:一是沖洗廁所的水中含有糞便,是多種疾病的傳染源;二是生活污水濃度低;三是生活污水可降解性較好,適用于厭氧硝化制取沼氣。生活污水凈化池是根據生活污水的上述特點,把污水厭氧硝化,沉淀過濾等處理技術融于一體而設計的處理裝置。2.池型結構和工作原理
生活污水凈化沼氣池是一個集水壓式沼氣池、厭氧濾器及兼性厭氧塘于一體的多極折流式消化系統。糞便經格柵去除粗大固體后,再經沉沙池進入前處理區1,在這里糞便進行沼氣發酵,并逐步向后流動,生成的污泥懸浮固體在該區的后半部沉降并沿傾斜的池底滑回前部,再與新進入的糞便混合進行沼氣發酵。清夜則溢流入前處理區2,在這里與糞便以外的其他生活污水混合,進行沼氣發酵,并向后流動經過厭氧濾器部分,附著于填料上生物膜重點細菌將污水進一步進行厭氧硝化,再溢流入后處理池。前處理區1和前處理區2都是經過改進的水壓式沼氣池,后處理區為三級折流式兼性池,與大氣相通,上部裝有泡沫過濾板攔截懸浮固體,以提高出水水質。
根據糞便污水和其他生活污水管道為分流制或合流制,將污水流程分成兩種。Ⅰ合流制
室內污水管道為合流制的污水流程如下:生活污水---->格柵截流井---->沉砂井---->前處理區60%---->后處理區40%---->排出或接好氧處理。Ⅱ分流制
適用于糞便污水和其他生活污水分流的污水處理,污水流程如下:其他生活污水---->格柵截留井---->沉砂井---->糞便污水---->格柵截留井---->沉砂井---->前處理區1(40%)---->前處理區2(30%)---->后處理區(30%)---->排放或接好氧處理。3.工藝參數
生活污水凈化沼氣池設計依據每天所處理的污水量,污水量按100L/(人?日)左右計算,其中沖洗廁所用水量按20~30L/(人?日)計算,其他生活污水量為70~80L/(人?日)。污水滯留期為2~3天,污泥清掏周期為300天。4.運行管理
合理設計、可靠施工、精心管理是確保生活污水凈化沼氣池正常運行的三個主要環節。其中日常管理工作必須做到以下幾點:a.設立生活污水凈化池的地方,應實行專業化施工和承包管理,以保證正常運轉;b.建立工程檔案和管理記錄;c.每年清掏污泥一次;d.每4~5年更新聚氨脂過濾泡沫板,每10年更新軟填料(半軟填料可不更換);e.注意安全,避免發生火災,窒息事故。
二、無動力多級厭氧復合生態處理系統
該技術適用于分散戶廚房、洗衣、洗澡等低濃度農村生活污水的處理,尤其適合有地勢差異的分散戶或2~5聯戶的農村生活污水處理。眉山市青神縣黑龍鎮羅出村及龍女村可以使用該技術。
厭氧生物專家G.lettinga教授斷言,厭氧處理生物技術如果有適合的后處理方法相配合,可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段,這一模式比傳統的集中處理方法更具有可持續性和生命力,尤其適合發展中國家的情況。1.基本原理
針對我國當前資金短缺、能源不足與污染日益嚴重的現狀,厭氧處理技術是特別適合我國國情的一項技術。但因為單獨的厭氧對氮、磷等營養元素基本上沒有去除能力,污水中的氮、磷會使水體富營養化。同時單獨的厭氧處理也不能很好地去除病菌,厭氧出水通常情況下不能達到國家的排放標準。因此,單獨的厭氧處理還只能作為一種預處理,必須選擇合適的后續處理單元。
基于上述背景,針對獨戶或聯戶生活污水的處理,基本形成一套成熟的厭氧處理與生態床相結合的處理方法,簡稱無動力多級厭氧復合生態處理系統。該系統主要由2~3格厭氧池和1格比表面積較大的砂礫石、細土等為基質的復合生態床組成,其中各池之間靠管道連通,污水在池內停留的時間為5~7天。生活污水經過厭氧處理,生活污水中懸浮物可以沉淀,難降解有機污染物被厭氧微生物轉化為小分子有機物。復合生態床表面可種植水生生物。
復合生態床除起到過濾作用外,有機物的床體還能夠提高處理效果。一是植物的生長改變生態床的流態,生長的植物根系和莖桿對水流的阻礙作用有利于均勻布水,延長水力停留時間;二是植物的根系創造有利于各種微生物生長的微環境,植物根莖的延伸會在植物根系附近形成有利于硝化作用的好氧微區,同時在遠離根系的厭氧區里含有大量可利用的碳源,這又提供了反硝化條件;三是植物生長對各種營養物尤其是硝酸鹽氮具有吸收作用。
污水經厭氧“粗”處理后,后續“精”處理單元的負荷相對較小,這樣可以節省生態床的占地面積,污水中的懸浮物經厭氧反應器處理后,大部分能被有效地去除,這樣也可以防止生態床堵塞。因此,這種組合不但能有效地去除有機物,還能有效解決目前污水處理中難以做到的氮、磷皆能達標的難題。2.技術流程
無動力多級厭氧復合生態處理系統工藝流程如下:
污水-污水收集系統(管道)-3格厭氧發酵處理池 復合生態床 工藝說明如下:(1)污水收集系統
該系統處理對象一般為廚房和洗浴房產生的污水,將下水道等與污水管道之間采用暗槽連接,并在入井口處設一格柵以去除較大的顆粒物。(2)處理池由厭氧發酵池和復合生態系統床組成,形成一體化結構 厭氧發酵池由3個格組成。厭氧發酵的第1格主要是用來調節水量,同時在某種程度上也具有均勻水質和初沉的作用;第2、3格對污水中有機物進行有效降解,有利于復合生態床處理。處理池總容積的計算 V=Q*T 式中 V-升流池設計容積(m)Q-預計升流池處理水量(m /h)T-污水在升流池中停留時間(h)
T一般取為6~7天,V-目前在農村示范成功的池型有3 m 和4.5m。(3)復合生態床結構 復合生態床是處理系統中的主要構筑物,是一個或兩個滲濾池組合而成的矩形的磚結構物。池內裝有沙礫和人工土等基質。(4)沙礫和人工土的組成和厚度
Ⅰ沙礫層由不同粒徑沙礫組成,一般分為3~4層 沙礫采用多孔、比表面積大的無機基質。Ⅱ人工土的選配
土壤中存在種類繁多,數量龐大的各種細菌、真菌、放線菌、藻類、原生動物等,是維持土壤、完成生態系統功能中物質和能量轉化不可缺少的組成部分,它們是土壤生態系統中物質和能量循環的分解者和轉化者。因此,人工土應選擇沙、高肥力的耕層壤質土和草炭為原料。人工土的厚度一般為10~20cm。3.技術特點
該處理系統工藝流程簡單,出水水質好,抗沖擊能力強,無需采用人工曝氣、污泥回流、混合攪拌等措施,也就不存在大型的處理機械和復雜的操作控制系統,所以運行工作極為簡單,不需要大量訓練有素的操作管理人員,非常適宜目前我國農村迫切需要經濟、高效、節能、技術先進可靠的污水處理工藝和技術。
三、土壤滲濾生態處理系統
該技術為生物-生態組合技術,適用于有土地較少,但土壤條件適宜的農村點。土壤滲濾包括慢速滲濾、快速滲濾兩種方法,對于不同的農村可以根據情況選用不同的滲濾方法。
污水就地土壤滲濾處理系統由前期處理化糞池和土壤滲濾兩部分耦合而成。1.工作原理
該系統的基本原理是:生活污水在化糞池中經過沉淀、厭氧處理后,進入分配箱,分流入各土壤滲濾管中,管中流出的污水均勻地向厭氧濾層滲濾,再通過表面張力作用上升,越過厭氧濾層出口堰之后,通過虹吸現象連續地向上層好氧濾層滲透。在上述過程中,水與污染物分離,水被滲濾并通過集水管道收集,污染物通過物理化學吸附被截留在土壤中;碳和氮由于厭氧和好氧過程,一部分被分解為無機碳、無機氮留在土壤中,另一部分變成氮氣和二氧化碳散入空氣中;磷則被土壤物理化學吸附,截留在土壤中,為草坪或者其他植物所利用。2.工藝流程
污水-厭氧沼氣池-配水池-土壤滲濾處理工藝-集水井-出水 3.工藝特點
土壤滲濾生態處理系統與其他污水處理系統相比,具有以下特點:(1)系統運行穩定、可靠,抗沖擊負荷能力強;
(2)出水水質好,對有機物尤其對有機氯化物和氨氮有較好的處理效果;(3)一次性投資小,運行費用低,節省能耗;
(4)在土地處理槽上栽種植物,不但能提高系統凈化污水的效率,還可以增強景觀效果。4.存在問題(1)化糞池的問題
化糞池作為污水土壤滲濾系統的預處理裝置,為后續土壤滲濾系統提供污染物濃度較低、生化降解性較高的進水,起著降解污染物和消滅有害細菌的作用,使污水中的糞便得到了一定的無害化處理。目前國內多采用磚砌或混凝土澆筑,造價高,密封性差,生化效果差,施工不方便。隨著人們使用的化學用品增加,生活污水成分也變得更加復雜,為了提高污水的凈化效果,這些化糞池有待改善。(2)土壤滲濾問題
污水從滲濾管道中流出進入滲濾溝內的土壤中,一部分向地表移動,可達到植物根系,另一部分向下滲濾,污水在這兩部分移動時到達哪部分的深度更深一些,關系到滲濾管在土壤中埋藏的深度問題。(3)溫度對系統的影響
由于土壤滲濾生態處理系統中的微生物基本處于天然的環境狀態下,隨環境溫度氣候變化而變化。夏季氣溫高時,微生物活性大;冬季氣溫低時,微生物的活性大大降低,系統的污水處理能力大大降低。尤其在北方地區,冬季如何正常運行值得研究。
(4)降水對系統的影響
在進行系統排水設計時必須考慮降水量的影響,以保證及時低將進入系統的降水排出,減少其對水力負荷的影響。5.發展前景
土壤滲濾生態處理系統是一種適合于處理分散排放生活污水的使用技術,它充分利用了土壤-植物-微生物系統的凈化能力,具有不影響地面景觀、運行操作管理簡單、建設費低、出水水質好等優點。隨著我國農村的不斷發展,這種污水處理系統可由單純的“處理型”轉化為處理與利用相結合的“利用型”,污水經處理后可用來灌溉等,以緩解農村缺水的問題
第二篇:新型碳素纖維污水凈化技術
新型碳素纖維污水凈化技術
新型碳素纖維污水凈化技術實現高效水處理
來源:谷騰環保網 閱讀:292 更新時間:2014-04-09 15:11 ——專訪北京市水處理環保材料工程技術研究中心主任海熱提教授
近年來,碳纖維被廣泛應用于湖沼和海岸水質凈化以及人工養殖海藻等領域。碳纖維的作用機制如何?其在水污染領域產業化應用如何?谷騰環保網近日采訪了國內碳纖維研發做的較為成功的研究機構——北京市水處理環保材料工程技術研究中心。工程中心主任海熱提教授向筆者揭開了碳纖維污水凈化技術的神秘面紗。
谷騰環保網:請簡要介紹下工程中心的背景?在水質凈化方面研發了哪些新技術?
海熱提教授:隨著經濟社會的快速發展,北京市水資源日益匱乏,水污染不斷加劇已成為制約北京社會經濟可持續發展的重大“瓶頸”問題。為了改善北京市的水環境質量,提高水資源利用效率,“十二五”期間,北京市將落實減排目標責任制,強化污染物減排和治理,推行最嚴格的水資源管理制度。在此背景下,我科研項目組依托北京化工大學,聯合中國通用機械工程總公司等3家科研企業單位共同建立了北京市水處理環保材料工程技術研究中心,以期通過環保材料的研發、技術的創新、以及裝備的研制,為北京市的水環境質量改善提供有力的技術保障。
在水質凈化方面,工程中心已成功進行了多項材料的研發、技術的創新和裝備的研制。主要包括生態碳纖維、生物相容性碳纖維、生物碳纖維雙層過濾平板膜、微生物掛膜菌劑以及微納米氣泡發生裝置的研發;碳纖維接觸氧化、碳纖維MBR、碳纖維生態浮島、碳纖維SBR、碳纖維A2/O、強化人工濕地等污水凈化技術與相應的凈化裝備等。
谷騰環保網:你們推出的新技術——碳纖維材料凈化裝置,核心就是碳素纖維,請介紹下應用這種材料凈化的機理以及去除效果如何?
海熱提教授:碳素纖維是由聚丙烯纖維經過特殊的高溫處理后形成的。通常,一束碳素纖維中含有12000根,每一根直徑7微米,只有頭發直徑的十分之一。碳素纖維具有豐富的微孔結構;比表面積大,一般都在1000m2/g以上,具有較大的吸附容量;其微孔直接分布于纖維的表面,因而吸附質擴散的路徑短、時間短,其吸附和再生的速率快,可在較溫和條件下再生。整體而言,碳素纖維具備優良的親水性、生物兼容性和生物附著性。
將碳素纖維其用于污水處理中時,由于其比表面積大、孔徑分布合理、高吸附和高生物相容性的特點,能為微生物生長提供良好的環境。在水中,碳素纖維受到紫外線、電磁波等外界能源照射后,會發出超聲波,周圍的好碳素菌等多種微生物會受其影響,快速吸附在碳素纖維上,并且迅速繁殖,形成有粘著性的生物膜,吸附水中的有機物、氨氮等污染物。此外,除吸附作用外,微生物在材料表面附著形成的生物膜,以有機污染物為能量來源,通過自身的新陳代謝作用降解水體中的有機污染物,把這些污染物分解成二氧化碳和水,從而使水質提高,透明度增加。碳纖維材料的污水凈化效果極好。對于污水排放量最大的生活污水,當其COD為500-1000mg/l,氨氮30-50mg/l,使用該材料能使其COD去除率達到90%以上,出水COD降至 45 mg/l左右;氨氮去除率達到80%以上,出水降至4 mg/l左右。完全達到國家關于城鎮污水處理廠一級A的提標改造標準。在處理水產養殖廢水和微污染水方面,該材料的應用可使水中COD、氨氮、總磷和濁度分別去除50%、45%、40%、65%,養殖水體使用壽命延長至90天,使河道的水質按地面水環境質量標準由V類提高到III-IV類。除此之外,該材料還適用于各種有機廢水的處理,可對含氯廢水、制藥廠廢水、有機染料廢水、造紙黑液、苯酚廢水、四苯廢水、己內酰胺廢水、二甲基乙酰胺和異丁醇廢水進行處理。其中,對制藥廢水的處理結果表明,采用該材料可以使總排水出水達到生物工程類制藥工業水污染物排放標準(GB 21907—2008)一級標準,凈化效率達86%以上。同時,碳纖維材料對金屬離子具有較好的吸附還原能力,可吸附水中的銀、鉑、汞、鐵等多種離子并能夠將其還原。
谷騰環保網:對比其他技術設備,碳纖維材料凈化成套裝置技術特點和優勢在哪?對比國內外同類技術有何差異?
海熱提教授:碳纖維材料與其他作為接觸氧化池內的填料相比,具有高孔隙率、高吸附能力、易掛膜等優點。將其與污水處理工藝相結合所形成的的碳纖維污水凈化技術和裝備的特點與優勢主要體現在以下幾點:①生物碳纖維屬新一代環保型材料,在國內外是首創,填料污水凈化性能達到了國際領先水平,為技術領先填料,普通活性碳纖維無論從成本上還是性能優越性上都無法與之匹及,因此該技術中碳纖維材料先進性突出;②通過碳纖維污水處理技術與裝備在各污水處理領域中的應用,表明了該技術在節能減排方面效果顯著;③該技術的應用不僅實現了污水的資源化,提升了企業廢水達標排放水平,還為我國污水資源化提供技術支持,有利于促進我國可持續發展和控污減排,環保性能強;④由于碳纖維材料具備穩定性高、質輕、機械強度大、壽命長、安裝維修方便、單位用量少和價格便宜的優勢,可以實現節省工程投資和運行費用的目的,其經濟效益顯著;⑤該技術不僅可用于水產養殖池體凈化、石化廢水凈化、養豬廢水凈化、生活污水處理廠提標、制藥污水水凈化、河道湖泊微污染水體生態修復,同時也可以推廣到其他污水處理等領域,用途廣泛。
相對于國內外同類技術,以碳纖維為核心的污水凈化技術設備在集成碳纖維填料之后,其生物親和性更強,因而對有機物的降解能力更強,效率更高。同時,由于碳纖維材料所具備的的顯著的經濟優勢,其相應的技術裝備成本控制更好,因而更加便宜。經對比,處理1gCOD所需碳纖維材料的成本為0.92元,相比日本生態草(2.4元)和美國阿科曼(1.54元)具有絕對價格優勢,使用該材料為核心的反應器與工藝,在工程上五年內可節省500萬-2000萬。因此,碳纖維材料凈化水處理關鍵技術及其成套裝備從處理效果、投建成本與運行成本上都具有絕對優勢。
谷騰環保網:碳纖維材料使用壽命如何?整個系統成本用戶可以接受嗎?
海熱提教授:前面提到過,碳纖維材料的強度極高、耐酸耐堿,可以保證安裝使用20年不更換而不會造成明顯的性能退化。考慮到填料本身價格并不高,而壽命很長,所以整個系統成本用戶是絕對可以接受的。
谷騰環保網:碳纖維材料凈化裝置適用于哪些環境水質?介紹下典型的項目,運行情況如何? 海熱提教授:工程中心將該材料廣泛用于生活污水處理、微污染水體修復、水產養殖廢水處理、養豬廢水處理、印染廢水處理、石化廢水處理、制藥廢水處理、高鹽度廢水處理中,效果良好。工程中心已將該材料和技術及裝置成功應用于北京小湯山鴻羽水產養殖水質凈化與廢水處理、北京通州碧水污水處理廠水質提標中試、紹興興越小區大山池水質凈化工程、紹興水務公司污水處理廠水質提標中試、汕頭澄海區蓮上鎮涂城村農村污水處理工程、汕頭鐵洲社區農村污水處理工程、北京通州張家灣鑫淼漁場水質凈化與利用示范工程、北京昌平常興莊漁場水質凈化與利用示范工程中,運行效果良好。
北京通州張家灣鑫淼漁場水質凈化與利用示范工程是我們材料和技術應用的一個典型項目。該項目自2012年起開始運行,計劃于今年7月份結束。通過前期調研,針對該廠目前在水質凈化工藝中存在的問題,我中心提出了對其凈化填料進行更換、采用碳纖維生態浮島工藝對水體凈化工藝進行改進的技術和工藝,并且運用碳纖維一體化膜反應器實現其水循環。自2013年2月起,我們對該廠的填料進行調研,發現該廠原先采用的是傳統的毛刷填料,該填料質地堅硬,比表面積小,不利于微生物的生長附著。并且,若長期安置于水中,可能存在部分化學物質釋放對魚類造成危害的隱患。此外,毛刷填料雖然價格低廉,但需經常更換,經濟性并不明顯。因此,我中心將自主研發的高科技碳纖維材料應用于該廠中,替換了其原有的填料。隨后,中心研究人員通過大量的技術論證和對比試驗后,決定采用碳纖維生態浮島凈化工藝對水產養殖水體進行原位修復。在工程示范中,共制作大型浮島11座,共158 m2,占整個水面面積的27.8%。分為泡沫浮島和聚丙烯浮島,其中泡沫浮島共80平米,每平米16個花盆,16束生物碳纖維材料;聚丙烯浮島78平米,每平米9個花盆,12束生物碳纖維材料。浮島種植植物品種包括小香蒲、紫花梭魚草、美人蕉、慈姑、狐尾藻、菖蒲、千屈菜、黃花鳶尾等,浮島按照植物種類進行種植。浮島完成后總體呈長方形,橫放于池子當中,兩邊用尼龍繩固定在岸邊,防止浮島隨著水流移動。經初期的穩定運行,碳纖維生態浮島上的植物生長旺盛,魚苗生活正常。對池內水質進行定期檢測發現,COD、氨氮和亞硝酸鹽保持在較理想狀態,池內的溶解氧濃度保持在8.0 ppm以上,pH在7.5~8.1的范圍內。該結果表明,通過植物與碳纖維材料的多重吸收降解,碳纖維生態浮島對影響魚群免疫力的非離子氨等具有明顯的去除效果,是養殖水體凈化的優選工藝。除了對其養殖水體進行凈化,針對目前漁業發展中的集約化養殖趨勢,我中心將自主創新的生物碳纖維+氣升循環一體式MBR組合工藝應用于該工程中,以實現漁場的循環用水需求。經前期設計、安裝與調試,在最佳工藝參數的條件下,該反應器的出水已能完全滿足魚池用水循環的水質要求,谷騰環保網:河湖富營養化現象已成為世界上重要的水環境污染問題。目前我國十大流域都已經受到不同程度的污染。貴中心提出的一系列河湖生態治理方案中,碳纖維材料做為核心設備,其技術治理路線是怎樣的?
海熱提教授:總體路線從目標層、方案層、保障層3個方面進行設計。目標層解決污染、突破瓶頸,實現人與環境和諧共存。
方案層確定“一個核心”與“三大重點”兩項根本任務,“一個核心”即以河道生態綜合治理為核心,“三大重點”即以排污口截污治理、面源污染防治、河流斷面水質達標治理為重點,進行河道綜合治理。同時,利用多項關鍵技術實施方案保證任務的順利實施。
保障層設置健全科學的管理運行體系,同時包含應急技術方案等技術保障,全程保障項目方案從設計到施工以及運行進程的正常順利運轉。
谷騰環保網:時下,國家對生態環境保護、生態修復日益關注,并采取了一定的措施加強這方面的治理,您認為你們技術的前景如何? 海熱提教授:由于生態修復技術在達到污水凈化效果的同時不但不會造成環境的二次污染,還具有良好的景觀效果,其顯著的生態友好性使得此類技術在我國生態環境保護和生態修復領域中日漸得到了認可和推廣。
我中心所研發的以碳纖維材料為核心的污水凈化技術可以實現對環境的零負荷與完全的生物安全,是凈化受污染水域、修復水環境生態的優良選擇。將其應用于城鎮污水處理廠升級改造、小區景觀水體水質凈化、農村污水處理、水產和畜禽養殖廢水處理、石化和制藥廢水處理、受污染河流和湖泊水體水質改善等,工程應用結果均顯示了其顯著的污水凈化效果,為相關技術的推廣應用提供了支撐。由于該技術所具有的顯著的經濟、社會和環境效益,在國家水專項所支持的水體污染治理與修復研究中具有廣闊的推廣應用前景,是國家水處理、水質凈化與提標、河湖污染治理等領域的最佳選用技術。
谷騰環保網:您對工程中心未來發展有何規劃?
海熱提教授:目前中心已經研發幾項關鍵生態修復技術,獲得了多項相關國家發明技術專利授權,并聯合幾家科研企業單位進行了技術交流和應用推廣,進行了相關工程示范,初步建立了環保關鍵技術交流共享平臺。下一步工程中心計劃將中心網站平臺逐步開放,積極引入更多的環保企業、環保科研單位,鞏固平臺建設,繼續推進技術交流與共享。同時,工程中心將繼續加大力度進行環保新技術研發,積極為中國環境保護事業做出應有的貢獻。
第三篇:農村生活污水處理技術探討
農村生活污水處理技術探討
摘 要:農村的生活污水, 是造成農村水環境污染的原因之一, 也是造成湖泊富營養化的重要因素。針對中國農村生活污水排放分散、污染物濃度低的特點, 介紹了生活污水凈化沼氣池技術、穩定塘生活污水處理技術、人工濕地處理技術、土地滲濾處理系統和生物濾池技術等, 以及幾種工藝先進、具有推廣價值的生活污水處理技術的原理、技術特點, 為農村地區污水治理提供參考。
關鍵詞:農村生活污水 現狀 處理技術 對策
隨著我國農村經濟的發展和農村生活水平的不斷提高,農村生活污水引起的環境污染日趨加重。目前,我國農村生活污水排放量每年約為80億~90 億t,且不斷增加,但處理情況卻不容樂觀。96 %的村莊沒有排水渠道和污水處理系統,生活污水隨意排放,造成農村環境的嚴重污染,成為農村水源地潛在的安全隱患,加劇了淡水資源的危機。因此,對農村生活污水處理技術進行研究,尋找適合農村生活污水的處理工藝和運行模式,具有迫切的現實意義。農村生活污水概述
農村生活污水是指居民生活過程中糞便及其沖洗水、洗浴污水和廚房污水等,此外,還包括一些農村分散養殖過程中所產生的污水。農村生活污水含有機物質、氮(N)磷(P)營養物質、懸浮物及病菌等污染成分,各污染物排放質量濃度一般為: CODCr為250 ~ 400 mg/L,氨氮為40 ~ 60 mg/L,TP 為2.5 ~ 5.0mg/L。與城鎮污水處理相比,農村生活污水處理有其自身特點。首先,農村地區技術經濟基礎薄弱,缺少重組的資金和專業的技術管理人員,污水處理設施的日常運行和維護難以保證。其次,農村生活污水在排放方式、水質和水量方面具有自身特性,主要表現在:面廣分散,收集困難;水量變化大,排放不均勻;可生化性好,幾乎不含有毒有害有機污染物。農村生活污水處理現狀
近年來國外的專家學者對農村生活污水的處理越來越關注,農村生活污水處理技術逐漸成熟,工藝呈現出多樣性。現階段,我國小城鎮污水處理率還不到10%,農村地區生活污水的處理率更低,絕大部分生活污水未經處理直接排放。國內對農村生活污水的治理隨著三河、三湖污染的加重才剛剛興起,但農村生活污水治理工程較少,很多處理技術也僅僅處在示范研究階段。目前農村生活污水的治理存在一個較大的難點,即基建投資以及運行費用較大,農村經濟實力以及技術力量很難滿足常規城市生活污水處理廠技術要求等。因此,急需要開發高效、低能耗、低成本的污水資源化技術,引進適合我國國情的國外發達國家的先進技術與工藝,解決農村生活污水污染問題。農村生活污水處理技術
3.1 技術選擇原則
農村地區經濟技術薄弱,缺少充足的資金和專業的技術管理人員,因此農村生活污水處理方式不能照搬或套用城鎮污水處理模式,須結合農村實情和生活污水特點科學決策。在具體選擇農村生活污水處理方式時,一般應遵循以下原則。
(1)因地制宜
農村生活污水處理不能拘泥于一種或幾種模式,關鍵要根據鎮村的功能、人口、地形地貌、地質特點、氣候、排放要求和經濟水平等,通過技術經濟分析和比較,因地制宜地選擇簡單、經濟、有效的處理技術。如在經濟發達、用地受限的鎮村,可以選擇由厭氧、好氧組合而成的一體化處理設備;在用地充裕、氣候適宜的鎮村,可以選擇人工濕地、穩定塘等生態處理技術。
(2)維護管理簡便
我國農村地區經濟技術相對落后,缺乏專業技術人員,往往發生農村生活污水處理設施建成投產后無法實現科學維護與管理的現象。因此,在農村宜選用維護需求量少、日常管理簡單的處理技術。
(3)運行費用低廉
目前,我國農村生活污水處理設施運行費用十分有限,缺少穩定經費來源,城鎮污水處理中最常采用的好氧處理技術因運行費用高,在農村地區推廣應用受到一定局限。因此,在條件允許的地區,應盡可能采用生態或厭氧處理法,做到污水處理能耗的最小化。
(4)工藝流程簡單
農村生活污水處理設施規模小,維護管理不容易到位,因此其工藝流程不能太過復雜,要盡量減少工藝環節,以便于運行管理。一般來說,農村生活污水處理系統最好不設初沉池和二沉池,可采用較大體積的均化池代替調節池和初沉池,利用生態處理法或生物膜法省去二沉池。
3.2 技術方法
根據以上農村生活污水處理技術的選擇原則,目前適合農村生活污水處理技術主要有生活污水凈化沼氣池處理技術、土地滲濾處理系統、穩定塘處理系統、人工濕地處理系統、生物濾池技術等。
3.2.1 生活污水凈化沼氣池處理技術
生活污水凈化沼氣池處理技術是利用有機物厭氧發酵的原理,在厭氧和兼性厭氧的條件下對污水進行處理的一種技術。這種技術在我國農村生活污水處理的實踐中,是最通用、節儉、能夠體現環境效益與社會效益結合的生活污水處理方式。污水中的大部分有機物經厭氧發酵后產生沼氣,發酵后的污水被去除了大部分有機物,達到凈化目的;產生的沼氣可作為浴室和家庭用能源;厭氧發酵處理后的污水可用作澆灌用水和觀賞用水。
在我國,生活污水凈化沼氣池主要用于取代傳統的化糞池,漆貫學等的課題研究認為生活污水凈化沼氣池技術的主要問題包括工藝設計不合理,運行穩定性
難以保證,處理效果不及二級污水廠等。毛華海對生活污水凈化沼氣池池型、工藝改進進行了初探,提出了改進生活污水凈化沼氣池處理效果的3 個方向。目前,生活污水凈化沼氣池工藝已較為成型,曹軍等對其工藝流程及施工流程進行了詳細的介紹。
3.2.2 土地滲濾處理系統
土壤滲濾處理系統是利用自然系統的凈化功能,將污水有控制地投配到土層中,通過“土壤- 植物”系統的生物、化學、物理的吸附、固定,對污水資源及N、P 等營養元素再利用,對污水中的污染物進行降解。常用的技術有慢速滲濾處理系統和人工快速滲濾系統。
3.2.2.1 慢速滲濾處理系統
慢速滲濾處理系統將廢水利用到耕作土壤中,達到處理的目的,同時可以滿足作物生長的需要。慢速滲濾處理系統滲濾速度慢,以污水的深度處理和利用水、營養物為主要目標,故污水凈化效率高,出水水質優良,基本不產生二次污染。早期的慢速滲濾處理系統的研究主要以玉米- 小麥系統的研究為主,這種工藝對氮的去除率達到70%,磷的去除率達到50%,且具有良好的經濟收益。但考慮到傳統的慢速滲濾系統的污水投配負荷一般較低,趙建芬等進行了污水慢速滲濾土地處理系統改進的試驗研究,研究表明改進的慢速滲濾土地處理系統對懸浮物、有機物(CODCr)、氨氮、總氮、總磷有很高的去處效果,分別達到了51. 55%、84. 76%、97. 92%、91. 78%、98. 83%。
3.2.2.2 人工快速滲濾系統
人工快速滲濾系統是在傳統快速滲濾基礎上發展起來的一項技術,它采用天然河沙作為主要滲濾介質,并摻入一定量的特殊填料,不僅繼承了土地處理工藝建設成本和運營成本低,操作方便,管理簡單的優點,和傳統工藝相比,還大大地提高了水力負荷,不受土地等自然環境的影響,具有較高的工藝實用性,被認為是解決小流量生活污水的最適合、最可靠的途徑。人工快速滲濾系統采用干濕交替的運轉方式,傳統的快速滲濾系統,一般采用1 ~ 3 d 淹水和4 ~ 10 d 落干的方式運行。邵堅等對人工快滲系統的運行方式進行了研究,研究表明通過縮短淹水周期,加大系統淹水和落干的頻率,可以明顯改善人工快滲系統的污染物去除效果。至今,人工快速滲濾系統污染物的去除機理尚未研究清楚,但普遍認為是在過濾截留、吸附和生物降解的協同作用。
3.2.3 穩定塘處理系統
穩定塘是一種經過人工修整而且設有圍堤和防滲層的池塘,它主要利用水生生物系統,依靠自然生物凈化功能,使污水得到凈化。這種工藝基建費用低,運行費用低,無污泥處理,但同時存在有機負荷低、占地面積大、處理效果受氣候條件影響大的缺點。為了提高穩定塘的處理能力和效果,研究者們提出并發展了高效藻類塘,最大限度地利用藻類產生的氧氣,充分利用菌藻共生關系,對污染物進行高效處理。目前我國已在太湖地區建立了高效藻類塘系統處理太湖地區農村生活污水的試驗研究。
3.2.4 人工濕地處理系統
人工濕地,是一種為處理污水而采用工程手段模擬自然濕地系統建造的構筑物,在構筑物的底部,按一定的坡度填充選定級配的填料,如碎石、沙子等,在填料表層土壤中種植一些對污水處理效果好、成活率高、生長周期長、美觀以及具有經濟價值的水生植物,通過生態處理系統內的微生物和水生植物的協同作用,實現污染物的去除。人工濕地是一種經濟、高效的處理系統,可用作處理農村生活污水。它的凈化機理比較復雜,植被系統起著重要的作用。Li 等在太湖地區建立了水稻濕地系統,研究表明水稻濕地系統不僅具有對氮有很好的去除效果,而且還能節省化肥的使用和灌溉的水量。同時,填料也是人工濕地的重要組成部分,對于凈化磷素污染物有重要作用。以上海市農村地區為例,人工濕地得到了廣泛應用,9處垂直潛流人工濕地出水皆能達標排放。
3.2.5 生物濾池技術
生物濾池,是一種內部由碎石或塑料制品等惰性過濾材料填充,材料表面生長生物群落,污水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸,得以去除的生物反應器。其最大的特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體,節省了后續沉淀池,具有池容小、占地面積小、出水水質好和流程簡單等優點。童晶晶等研究表明,高效功能陶粒用作填充材料,生物濾池能取得更好的效果。此外,有研究者將生物物種蚯蚓引入生物濾池構成蚯蚓生物濾池,它是根據蚯蚓具有吞食有機物、提高土壤通氣透水性能和促進有機物質的分解轉化等生態學功能而設計的。在我國最早是陳旸等對其進行了研究,利用蚯蚓生物濾池處理城市生活污水初步試驗的結果表明,當表面水力負荷為1 m3 /(m3·d)時,以細木屑、泥炭、石英砂為濾料,污水的CODCr、BOD5、SS去除率分別為72. 4%、72. 8%、90. 5%;以粗木屑、泥炭、石英砂、谷殼為濾料,污水的CODCr、BOD5、SS 去除率分別為80. 5%、87. 5%、93. 2%。
3.2.6 組合工藝
任何農村生活污水處理技術都有它的不足之處,為了取得更好的農村生活污水處理效果,往往將兩種或多種處理技術進行聯用,以期達到處理效果和經濟性的最佳組合。唐晶等將生物和生態技術進行組合,對處理農村生活污水進行了研究,利用厭氧/跌水充氧接觸氧化/水生蔬菜型人工濕地組合工藝處理農村生活污水取得了較好的去除效果,且處理效果很穩定。在云南瀘湖當地的農村地區,也使用到了生物/生態技術,將氧化溝與人工濕地聯用處理農村生活污水。吳迪等將厭氧工藝與生物膜技術結合,處理農村生活污水,出水水質良好,可用于農業灌溉和觀賞性景觀河道用水。武漢大學也有關于組合工藝處理農村生活污水的研究,研究證明了IST(Innovative Septic Tank)+ CMFB(Compound Media Filter Bed)系統是一種處理生活污水可行的工藝。建議與對策
4.1 加緊相關政策落實
大力推行鄉村清潔工程和生態家園富民工程等農村生態環境綜合整治工程的實施,落實國家關于新農村建設以及改善農村生態環境的有關政策、規劃和措施,為農村生活污水處理提供有力的政策支持和保障。
4.2 加強應急處理能力建設
對農村環境問題上加強組織領導和應急保障,完善應對方案和措施,搞好組織協調、應急物資保障和現場應急處置,積極開展污染源受損情況排查和環境風險評估判斷,確保生活污水污染控制在最低限度。加強相關應急能力建設,建立相關組織協調體系,為農村污水處理提供有力的制度保障。
4.3 加快相關技術研發
農村生活污水污染是一個不可忽視的問題,需要迫切解決。目前國內農村生活污水處理技術主要還處于實驗模擬階段,因此,需要聯合高等院校以及科研院所科研攻關力量,進行技術交流與合作,加快開發高效、低能耗、低成本的污水資源化技術,提高污水處理效率;引進適合我國國情的國外發達國家的先進技術與工藝,為農村生活污水處理提供有力的技術支持。
4.4 加大資金投入力度
農村生活污水的處理只靠單戶農民很難實現,政府部門更需要加大農村環境綜合整治的投資力度。除了采取國家扶持、地方資助的方式外,還需要多渠道籌集生活污水處理設施與運行的資金,建立專項資金,形成多元化投入,為保證農村生活污水處理工程的順利運行提供有力的資金支持。小結
為改變農村生活污水無序排放現狀,積極開展農村生活污水治理研究是十分必要的,農村生活污水的管網收集是農村生活污水處理的前提,開發投資節省、運行費用低、操作管理簡便的適用技術是農村生活污水處理的關鍵,落實建設資金和運行費用是農村生活污水處理的保障,政府部門應高度重視農村生活污水的有效治理,盡快建立相關標準及技術規范,加大投資力度,確保農村污水治理工程的長期穩定運行。
參考文獻
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第四篇:農村生活污染防治技術政策
環境保護部文件
環發[2010]20號
關于發布《農村生活污染防治技術政策》的通知
各省、自治區、直轄市環境保護廳(局),新疆生產建設兵團環境保護局:
為貫徹《中華人民共和國環境保護法》等法律法規,推動社會主義新農村建設,保護和改善農村環境,防治農村生活污染,提高農村生活質量和健康水平,現發布《農村生活污染防治技術政策》,請結合本地區實際認真執行。
附件:農村生活污染防治技術政策
二○一○年二月八日
主題詞:環保 農村生活 污染防治 技術政策 通知
抄送:發展改革委,科技部,住房城鄉建設部,農業部,中國環境科學研究院,中日友好環境保護中心,南京環境科學研究所,華南環境科學研究所,環境保護部環境規劃院。
附件:
農村生活污染防治技術政策
一、總則
1.為落實《中共中央國務院關于推進社會主義新農村建設的若干意見》,有效防治農村生活污染,改善農村生態環境,根據《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》等相關法律法規,制定本技術政策。
2.本技術政策適用于指導農村居民日常生活中產生的生活污水、生活垃圾、糞便和廢氣等生活污染防治的規劃和設施建設。
3.地方人民政府是農村生活污染處理處置設施規劃和建設的責任主體,鄉鎮政府和村民委員會負責農村生活污染防治工作的具體組織實施;鼓勵村民自治組織在區縣或鄉鎮人民政府的指導下進行生活污染處理處置設施的建設和日常管理工作。
4.應根據不同地區的農村社會經濟發展水平、自然條件及環境承載力等差異,按照因地制宜、循序漸進和分類指導的原則,統籌城鄉生活污染防治基礎設施建設,推動農村生活污染防治工作。
5.農村生活污染防治的技術路線是在源頭削減、污染控制與資源化利用的基礎上,遵循分散處理為主、分散處理與集中處理相結合的原則,對糞便和生活雜排水實行分離并進行處理,實現糞便和污水的無害化和資源化利用。
6.在沼氣池推廣較好的地區,應將已建成的大量沼氣池與生活污染物的處理和利用相結合,采用污水、糞便和垃圾厭氧發酵,沼氣能源利用及沼液、沼渣農業利用的新型農村生活污染治理技術路線。
7.充分利用現有的環境衛生、可再生能源和環境污染處理設施,合理配置公共資源,建立縣(市)、鎮、村一體化的生活污染防治體系。
8.加強飲用水水源地保護區、自然保護區、風景名勝區、重點流域等環境敏感區域的農村生活污染防治。對環境敏感區域內的農村生活污水,須按照功能區水體相關要求及排放標準處理達標后方可排放。
二、農村生活污水污染防治
1.農村雨水宜利用邊溝和自然溝渠等進行收集和排放,通過坑塘、洼地等地表水體或自然入滲進入當地水循環系統。鼓勵將處理后的雨水回用于農田灌溉等。
2.對于人口密集、經濟發達、并且建有污水排放基礎設施的農村,宜采取合流制或截流式合流制;對于人口相對分散、干旱半干旱地區、經濟欠發達的農村,可采用邊溝和自然溝渠輸送,也可采用合流制。
3.在沒有建設集中污水處理設施的農村,不宜推廣使用水沖廁所,避免造成污水直接集中排放,在上述地區鼓勵推廣非水沖式衛生廁所。
4.對于分散居住的農戶,鼓勵采用低能耗小型分散式污水處理;在土地資源相對豐富、氣候條件適宜的農村,鼓勵采用集中自然處理;人口密集、污水排放相對集中的村落,宜采用集中處理。
5.對于以戶為單元就地排放的生活污水,宜根據不同情況采用庭院式小型濕地、沼氣凈化池和小型凈化槽等處理技術和設施。
6.鼓勵采用糞便與生活雜排水分離的新型生態排水處理系統。宜采用沼氣池處理糞便,采用氧化塘、濕地、快速滲濾及一體化裝置等技術處理生活雜排水。
7.對于經濟發達、人口密集并建有完善排水體制的村落,應建設集中式污水處理設施,宜采用活性污泥法、生物膜法和人工濕地等二級生物處理技術。
8.對于處理后的污水,宜利用洼地、農田等進一步凈化、儲存和利用,不得直接排入環境敏感區域內的水體。
9.鼓勵采用沼氣池廁所、堆肥式、糞尿分集式等生態衛生廁所。在水沖廁所后,鼓勵采用沼氣凈化池和戶用沼氣池等方式處理糞便污水,產生的沼氣應加以利用。
10.污水處理設施產生的污泥、沼液及沼渣等可作為農肥施用,在當地環境容量范圍內,鼓勵以就地消納為主,實現資源化利用,禁止隨意丟棄堆放,避免二次污染。
11.小規模畜禽散養戶應實現人畜分離。鼓勵采用沼氣池處理人畜糞便,并實施“一池三改”,推廣“四位一體”等農業生態模式。
三、農村生活垃圾處理處置
1.鼓勵生活垃圾分類收集,設置垃圾分類收集容器。對金屬、玻璃、塑料等垃圾進行回收利用;危險廢物應單獨收集處理處置。禁止農村垃圾隨意丟棄、堆放、焚燒。
2.城鎮周邊和環境敏感區的農村,在分類收集、減量化的基礎上可通過“戶分類、村收集、鎮轉運、縣市處理”的城鄉一體化模式處理處置生活垃圾。
3.對無法納入城鎮垃圾處理系統的農村生活垃圾,應選擇經濟、適用、安全的處理處置技術,在分類收集基礎上,采用無機垃圾填埋處理、有機垃圾堆肥處理等技術。
4.磚瓦、渣土、清掃灰等無機垃圾,可作為農村廢棄坑塘填埋、道路墊土等材料使用。
5.有機垃圾宜與秸桿、稻草等農業廢物混合進行靜態堆肥處理,或與糞便、污水處理產生的污泥及沼渣等混合堆肥;亦可混入糞便,進入戶用、聯戶沼氣池厭氧發酵。
四、農村生活空氣污染防治
1.鼓勵農村采用清潔能源、可再生能源,大力推廣沼氣、生物質能、太陽能、風能等技術,從源頭控制農村生活空氣污染。
2.推進農村生活節能,鼓勵采用省柴節能爐灶,逐步淘汰傳統爐灶,推廣使用改良柴灶、改良炕連灶等高效低污染爐灶,并應加設排煙道。
3.以煤為主要燃料的農村應減少使用散煤和劣質煤,推廣使用低氟煤、低硫煤、固氟煤、固硫煤、固砷煤等清潔煤產品。
五、新技術開發與示范推廣
1.鼓勵加大研發投入,推動科技創新。研發適合農村實際的生活污染防治技術及設備,開展農村生活污染防治新技術、新工藝的開發、示范與推廣,為農村生活污染防治提供技術支持。
2.鼓勵通過“以獎代補”、“以獎促治”等多種途徑加大農村生活污染防治資金投入,促進農村生活污染防治工作。
3.鼓勵建立農村生活污染防治專業化、社會化技術服務機構,完善縣(市)、鎮、村一體化農村生活污染防治技術服務體系,鼓勵專業技術服務機構運營維護農村污染防治設施,提高農村生活污染防治水平。
4.加強農村環境污染防治科技知識普及和傳播,提高農村居民環保意識。
第五篇:15種農村生活污水處理技術詳解
根據住建部2012年5月發布的《中國城鎮排水與污水處理狀況公報》顯示,我國60余萬個行政村,對生活污水進行處理的僅占6.7%。污水的直接排放造成嚴重的“臟、亂、差”現象。據測算,全國農村生活污水排放量約為2300萬d/t,BOD為530萬d/t,COD為860萬d/t,總氮為96萬d/t,總磷為14萬d/t。我國近3億的農村人口飲用水不合格,其中1.9億人的飲用水中有害物質含量超標。
針對農村環境問題,我國提出農村連片整治政策,并出臺了《全國農業和農村經濟發展第十二個五年規劃》、《農村環境連片整治技術指南》和《農村生活污水處理項目建設與投資指南》等指導性文件。
目前我國尚未制定針對農村生活污水處理的國家排放標準,但是地方性標準相繼制定和實施,如河北省《農村生活污水排放標準》(DB13/2171一2015)、福建省《農村村莊生活污水排放》(征求意見稿)和浙江省《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》(征求意見稿)等。
由于我國農村地區自然條件、生活習慣、經濟發展等方面差異性大,故需要根據不同地區的具體現狀。
水質、水量、排放去向等因地制宜確定處理技術,這樣,增加了工作量和處理難度。農村生活污水特點和存在問題 1.1 農村生活污水特點 農村生活曰漸城市化,生活污水主要來自農家的廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機排水、淋浴排水及其他排水。根據水中污染物濃度高低,可分為黑水(沖廁水)和灰水(其余排水)2部分。農村生活污水主要特征見表1。
1.2 存在問題
1.2.1 收集難度大
96%以上的村莊沒有排水管道,亂潑亂倒現象嚴重,雨水、污水和尿液大多一起排入坑塘。農村生活污水的收集問題是制約農村污水治理的直接原因。
1.2.2 管理不到位
近年來,我國雖然已經制定了一些農村生活污水處理技術,以及建設了一些污水處理工程,但正常運行的較少。由于管理不到位和技術人員的缺乏,建好后無人看管,導致大部分工程處于癱瘓狀態。
1.2.3 地域廣闊和資金不足 據統計,截止2013年底,農村人口占全國總人口的50%,表明全國50%的生活污染負荷分布在農村。由于農村經濟落后,農村污水的治理過程中需要有足夠的資金來源,用于工程建設和后期的運營管理維護,從而成為制約農村污水治理的一大難題。
1.2.4 政策不完善和觀念落后
農村環境保護的相關機構不健全和政策不完善,大多是理論性文件,實際操作性能差。
同時,由于生活習慣問題,在起步階段,由于村民的環境保護意識較差,故實現觀念的改變仍需要較長時間。農村生活污水處理模式
我國農村風俗習慣、人口、自然、經濟及社會條件差異大,單一的污水處理模式不能達到農村生活污水達標處理的目的。根據我國農村基本國情,生活污水處理大致形成3種模式,即分散處理模式、村落集中處理模式和納入城鎮排水管網模式。
2.1 分散處理模式
分散處理模式,即單戶或幾戶,采用小型污水處理設備或自然處理形式處理生活污水,其適用于人口密度稀少、地形條件復雜、污水不易集中收集的村莊污水處理。目前,庭院式分散處理-街道式局部集中就地處理采用較多。昌平崔村鎮南莊村采取完全分離的生態衛生系統處理生活污水,灰水經簡單的土地處理后可回用,尿液與糞便分離后可直接用于農作物施肥,干糞便堆肥返回農田。
2.2 村落集中處理模式
2009年,我國提出“連片治理”模式,連片村莊有如下3種形式:(1)對地域空間相連的多個村莊,通過采取措施實施綜合治理。(2)圍繞同類環境問題或相同環境敏感目標,對地域上互不相連的多個村莊進行同步治理。(3)通過建設集中的大型污染防治設施,利用其輻射作用,解決周邊村莊的環境問題。該模式適用于污水排放量較大、人口密度大、遠離城鎮的地區。該處理模式,與污水處理站類似,通常采用生物與生態組合處理等工藝形式。
沼山鎮采取“五村”環境連片,集中處理生活污水,實現肥田目標,衛生飲水合格率達到98%, 清潔能源普及率達85%。
2.3 納入城鎮排水管網模式
城鎮近郊區的農村,經濟條件較好,能直接接入市政污水管道的生活污水,可選擇納入城鎮污水管網,進行統一集中處理。該方法具有投資省、施工周期短、見效快和統一管理方便等優點。
據統計,截止2011年底,浙江義烏市60%的農村污水已納入污水處理廠處理,人居環境得到很大改善。農村生活污水單元處理技術近年來,農村生活污水處理工藝各異,但都是各單元處理技術的不同組合。農村污水處理實用技術包括化糞池、污水凈化沼氣池、普通曝氣池、序批式生物反應器、氧化溝、生物接觸氧化池、人工濕地、土地處理和生態塘等。根據受納水體功能要求,結合農村地區經濟狀況、基礎設施、自然環境條件完備情況和排水去向等,選擇適合當地的處理技術。
3.1 預處理技術
農村生活污水來源多且分散,建議遵循雨污分流原則。雨水通過管道或排水溝單獨收集,然后直接排入生態系統進行處理或灌溉農田等。生活污水的收集和預處理,建議保留化糞池或村民門口附近的坑塘。化糞池不僅可以起到收集污水的作用,同時還可以通過微生物新陳代謝作用除去部分有機質。
于慧卿等開發了新型化糞池,工藝流程為分離池-腐化池-酸化池-氧化池-排放。該工藝無動力、低能耗、占地面積小、出水水質好。但是化糞池存在清掏困難、產生惡臭氣體和堵塞管道等缺點。四川的排水主管部門建議用格柵沉砂池代替化糞池,在污水接入市政管網之前起到清除大的雜物和防止堵塞的預處理作用,而污水的可生化性并不受到影響,對村民門口附近的坑塘進行合理的改造,可以較容易實現這一目標。
青志鵬等設計了格柵沉砂池預處理裝置,清除大的雜物和沉砂,不僅取得了較好的效果,而且降低了建設成本。
3.2 生物處理技術
生物處理技術是利用微生物的代謝作用,使污水中呈溶解態或膠體態的有機污染物轉化為穩定的無害物質。農村生活污水有機物含量相對偏高,有毒有害物質含量少。處理工藝常常以生物處理為核心。目前生物單元處理生活污水技術已經較成熟, 而且很多新型工藝不斷被研制出來。生物處理技術包括厭氧處理、好氧處理2大類。
3.2.1 厭氧生物處理技術
厭氧生物處理技術無需曝氣充氧,產泥量少,是一種低成本、易管理的污水處理技術,能夠滿足農村生活污水處理的技術要求。農村污水處理中常見工藝有厭氧生物濾池和復合厭氧處理技術。
3.2.1.1 厭氧生物濾池
厭氧生物濾池是密封的水池,池內放置填料,污水從池底進入,從池頂排出。該工藝能耗少,操作簡便,處理能力較強,濾池內可以保持很高的微生物濃度,不需另設泥水分離設備,出水SS較低。存在問題是濾料費用高,濾料容易堵塞,生物膜很厚,須嚴格控制進水懸浮固體濃度。馬傳軍等在春季低溫條件下采用牡蠣貝殼為濾料,研究厭氧生物濾池處理生活污水效果。結果表明,污水溫度為14?16°C,進水COD濃度為500?600mg/L, HRT為14h時,COD去除率可達83%。
3.2.1.2復合厭氧處理技術
復合厭氧處理技術結合了厭氧污泥床反應器和厭氧生物濾池2種反應器的優點,用于處理集中居住區生活污水的新技術。該技術處理效果好、能耗少、運行費用低、操作管理方便。上海市政工程設計研究總院利用厭氧處理組合工藝模式針對上海農村生活污水所開發的復合厭氧反應器處理效果良好。3.2.2 好氧生物處理技術
好氧生物處理技術是在有氧條件下,利用好氧微生物(包括兼性微生物)的作用對污染物進行處理的方法,去除率可達到90%以上,一般比較 適合經濟條件較好或對出水要求較高的村莊。適合農村生活污水處理的好氧工藝有生物轉鼓、生物轉盤、SBR、生物濾池、氧化溝等。
3.2.2.1 生物接觸氧化池
生物接觸氧化池是生物膜法的一種。該技術將污水浸沒全部填料,氧氣、污水和填料三相接觸過程中,通過填料上附著生長的生物膜去除污染物。生物接觸氧化池操作管理方便,比較適合農村地區使用。
日本針對分散式農村污水開發的凈化槽,其好氧單元采用了生物接觸氧化技術。我國在一些用地受限、冬季氣溫較低、經濟條件較好或出水要求較高的鎮村,已研究應用了生物接觸氧化技術,如廣州市蘿崗區埔心村、江蘇泰州戴南鎮董北村和趙家村、寧夏平羅縣渠口鄉等。
3.2.2.2 SBR
序批式活性污泥法(SBR)也稱間歇性活性污泥法,集調節池、曝氣池、沉淀池為一體,不需設污泥回流系統。該工藝操作方便、節省投資、效果穩定,污泥不易膨脹,耐沖擊負荷強及具有脫氮除磷能力,適于經濟較為發達、用地緊張、水量變化大和需要較高出水水質的農村中小型生活污水處理。
張冰等設計類一體化空氣提升SBR處理低C/N農村生活污水,出水COD、NH/-N、TN和TP水質指標均可滿足GB18918—2002的二級要求。閆立龍等以稻殼為載體的SBR對有機物和氨氮的去除率分別為90.46%和95.64%,表現出良好的同步硝化一反硝化特性。浙江省溫州市甌海區南白象金竹村采用SBR法處理生活污水,工程運行2a的監測結果表明,出水COD、BOD5、NH3-N和TP的去除率分別達到80.0%、93.3%、90.1%和91.1%,總體運行效果穩定。
3.2.2.3 曝氣生物濾池
曝氣生物濾池簡稱BAF,是集生物膜法與活性污泥法兩者優點于一身的第3代生物濾池。BAF具有去除有機物、有害物質、脫氮、除磷的作用;占地面積小、基建投資少、能耗及運行成本低。
楊文瀾等采用升流式曝氣生物濾池對農村生活污水進行處理,研究表明,在HRT為3.2h、氣水比為5:1的工藝條件下,CODcr、NH3-N、BOD5、SS均達到GB 8978—1996一級排放標準。
3.3 生態處理技術
生態處理工藝能夠很好地結合廣大農村地區的自然地理條件,如當地的廢塘、灘涂、廢棄的土地,因而基建投資低;運行過程無需投加藥劑,運行費低;污泥產量少,適當處理還能夠達到農業回用標準,減少了2次污染;工藝運行相對穩定,抗沖擊負荷能力強,能夠使污水穩定達標排放,出水可以直接回用于農田灌溉或農村雜用水。國內外用于農村生活污水處理的工藝主要有人工濕地、地下滲濾、人工快滲、生態塘。
3.3.1 人工濕地 人工濕地主體由土壤和按一定級別充填的填料等組成,并在床表面種植水生植物而構成一個獨特的生態系統。國內外已經有很多成功實例。
桂雙林等利用生物濾塔-人工濕地組合工藝處理農村生活污水,對有機物及氮、磷去除效果比較明顯。
在歐洲應用較多的則是地下潛流系統,種植有蘆葦、菖蒲、香蒲等濕地植物,此類系統趨向于近1000人口當量的鄉村級社區二級處理。
3.3.2 地下滲濾
地下滲濾是將污水有控制地投配到距地表一定深度、具有一定構造和良好擴散性能的士層中,使污水在土壤的毛細管浸潤和滲濾作用下,向周圍運動達到凈化目的。
上海市寶山區羅店鎮張墅村采用地下滲濾系統處理生活污水,出水達到GB 18918—2002 一級B標準,且整個處理系統建造成本低,基本上無需維護。
3.3.3 人工快滲
在快速滲濾系統運行中,污水周期地向滲濾田灌水和休灌,在土壤層形成的厭氧、好氧交替運行狀態有利于氮、磷的去除。
陳鴻漢等采用三級串聯人工快滲系統處理生活污水,COD和氨氮平均去除率分別為79.65%和94.47%,出水達到GB 18918—2002 一級A排放標準。
3.3.4 生態塘
生態塘是從氧化塘發展而來的污水生態化處理技術,主要進行污水的二級深度處理。它是利用水體自然凈化能力處理污水的天然或人工池塘,在太陽能作為初始能源的推動下,借助菌藻共生強化系統去除有機物,以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收,凈化的污水也可作為再生水資源予以回收利用,實現污水處理資源化,是生態處理的發展方向。李旭東等采用高效藻類塘系統處理太湖地區農村生活污水,COD的平均去除率在70%以上,氨氮的平均去除率高達93%,磷的平均去除率為55%。
生態處理技術處理農村污水的優缺點見表2。農村生活污水組合處理工藝
在農村生活污水處理中,單元技術往往都有一定局限性。
目前,國內外由不同技術組合而成的農村生活污水處理工藝形式很多,主要分為4種:“厭氧+生態”工藝、“好氧+生態”工藝、“厭氧+好氧”工藝和“厭氧+好氧+生態”工藝。目前生活污水處理工藝較成熟,各種一體化設備、組合處理技術很多,但我國農村生活污水因其比較分散, 規模較小且不易集中,使其處理不能延用和照搬大、中型規模城市污水處理工藝及設計參數,造成工程投資和運行費用過高。
農村生活污水的處理技術必須遵循“低投資、低能耗、簡便、高效”的原則,采用智能化、傻瓜化的運行方式。日本早在20世紀60年代初興起一種處理中小型分散生活污水的一體化凈化槽技術,對改善當時的鄉村水環境起到重要作用。
澳大利亞近幾年開發出一種“過濾、土地處理與暗管排水相結合的污水再生利用系統”稱之為“Filter”技術,集污水處理與農田灌溉需求為—體。
根據報道,目前歐洲和北美有20%?30%的人口利用小型污水處理系統處理鄉鎮生活污水,工藝多為改進型氧化溝、A/A/0及其變形等組合工藝。我國農村生活污水處理起步較晚,但發展速度很快。
我國部分農村生活污水處理示范工程運行情況見表3。結語
目前,農村生活污水已經成為農村主要污染源。隨著環境污染的加劇,農村已成為我國環境整治的新陣地。因此,應根據村莊所處地域、人口規模、聚集程度、地形地貌、排水特點及排放要求,結合當地經濟承受能力等,采用適宜的污水收集和處理模式進行農村生活污水處理。
靠近城市的城鎮或村莊生活污水可以并入城市集中式污水處理廠,遠離城市的村莊因其獨立性和分散性等特點,可以靈活組合生物+生態處理技術,如“化糞池+潛流式人工濕地”工藝的庭院式污水處理技術或“強化一級處理+生物處理+人工強化生態凈化”工藝的分散式處理技術等。
因地制宜,選擇合適的工藝,做到“建得起、用得起、管得好”應注重設備美觀化,綜合生態效益和環境美學效應也是發展趨勢。