南方农村生活污水处理技术

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摘要:农村生活污水所引起的面源污染日益严重,找到适合在农村地区应用的污水处理技术势在必行。介绍了人工湿地污水处理工艺,并对人工湿地的适用于广东气候的类型、特点、技术指标、管网设计特点进行探讨。

关键词:农村生活污水;人工湿地;工艺流程特点;技术指标;管网设计

收稿日期:2010-06-04

作者简介:林喜芳(1973―),男,广东吴川人, 工程师,主要从事农村污水处理技术研究。

中图分类号:X703

文献标识码:B

文章编号:1674-9944(2010)07-0136-03

1 引言

随着农村经济的发展,农村地区生活水平不断提高,农村生活污水引起的面源污染问题也日益严重,而面源污染是造成湖泊富营养化重要原因之一。近几年随着湖泊富营养的加剧,农村的污染治理问题逐步被提到日程上来,因此找到适合于农村生活污水处理技术显得尤为重要。合理整治农村的污水十分必要,这不仅是我国“十一五”计划目标,也是改善农村环境质量,提升整体形象的需要,同时也是保护人民群众健康安全和保护水资源的要求。

2 农村生活污水特点及处理技术分析

2.1 农村生活污水水质调查

根据广州市环境保护局的统一部署,广州市环境保护工程设计院对广州市7000多个自然村,约301万农村人口生活习惯、用水设施、用水特点进行调查研究,发现农村多数住宅排水管出户前为雨污分流,生活污水排入市政排水系统前均经过化粪池(简单厌氧发酵)处理。生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水等,因此生活污水主要含纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机类物质和含有氮、磷等无机盐类。污染物平均浓度见表1。

表1 污染物平均浓度

污染物项目BOD5CODcrSSNH3-NTPpH

浓度单位mg•L-1mg•L-1mg•L-1mg•L-1mg•L-1

水质50~12560~200100~20010~251.0~2.56~8

由于生活污水中污染物以有机物为主,同时生活污水中还含有许多微生物,对有机污染物进行分解,因而生活污水是不稳定的、生物可降解的和易腐烂的,如果不经处理直接排放到环境中去则会引污染起环境。

2.2 农村生活污水处理工艺

生活污水中的污染物是以有机物为主,其生化性较好,通常情况下生活污水的处理都是采用生物处理的方法。根据广州市农村聚居的特点,一般以自然村为单位,村庄人口从几十人到几千人不等,村庄间的距离从几公里到几十公里,不同村庄的村民生活方式、经济结构等相对比较独立。经过长时间的调研后决定取消处理集中污水的方式,以自然村为单位结合现状排水特点行分散处理。生污污水分散处理适用于广东地区农村现状经济情况,具有如下的特点。

(1)农村的经济结构均以自然村为单位,污水处理站的管理及设备的维护费用需由村民分担,通常是村内集体经费支持,故分散处理符合广东地区农村的经济方式。

(2)根据我国土地政策,农村土地均属于农民所有,故集中后的污水处理厂选址比较困难。

(3)道路的建设落后于经济发展,当前农村道路已经无法满足村民出行的要求。集中处理的污水管网须在狭窄的村道上进行污水管网的施工,给村民的出行造成不便。

通过对农村污水的长期投入和研究,并总结已竣工的部分农村污水处理站的运行情况。农村污水处理工作必须与村民思想方法和村民的文化素质相结合,污水处理站必须运行费用低,出水水质高(不低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准),污水处理站须设置成绿化园林景观带。因此推荐人工湿地为主要的好氧处理工艺,根据进水水质情况,分别选择与厌氧发酵池、厌氧水解、接触氧化渠等相结合,常用的主要工艺流程举例如下。

2.2.1 厌氧水解池――人工湿地

(1)工艺流程。

进水一级厌氧池二级厌氧水解池人工湿地出水

图1 “厌氧水解池――人工湿地”工艺主要构筑物

(2)技术特点。通过多级厌氧池对污水中的有机污染物进行多级消化后进入人工湿地,污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。

2.2.2 接触氧化渠――人工湿地

(1)工艺流程。

图2 “厌氧水解池――接触氧化――人工湿地”工艺主要构筑物

(2)技术特点。人工湿地技术上进行的改进,通过在厌氧水解池后增加接触氧化工艺段,提高氮磷的去除率。该技术工艺简单,无动力损耗,维护管理方便。

2.2.3 厌氧水解池――人工湿地――生态沟

(1)工艺流程。

生活污水厌氧水解池人工湿地生态沟出水

图3 “厌氧水解池――人工湿地――生物沟”工艺主要构筑物

(2)技术特点。生活污水进入厌氧水解池,截流大部分有机物,并在厌氧水解作用下,被分解成小分子有机物和稳定的沉渣。厌氧水解池出水进入人工湿地,污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。生态沟利用水生植物的生长,吸收氮磷,进一步降低有机物含量。

该工艺采用生物、生态结合技术,可根据农村自身情况,因势而建,无动力消耗。厌氧水解池可利用现有净化沼气池改建或参照三格化粪池新建,生态沟可利用现有河塘、沟渠进行改建。

2.3 农村污水工艺设计技术指标

对已运行的从化市、增城市、广州市白云区农村污水进行总结,发现污水在主工艺池中停流的时间对出水的水质有重要的影响。如从化市的草埔村,总的停留时间为26h,出水水质BOD5为21mg/L,CODcr为63mg/L。广州南沙区的芦弯村,总停留时间为28h,出水水质BOD5为17mg/L,CODcr为58mg/L。出水水质可达或高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准。经过对广东省300多个在运行的农村污水设计参数的分析,农村污水处理工艺参数建议如下。

(1)一级厌氧池(厌氧活性污泥)处理,水力停留时间24~30h,二级厌氧水解池(厌氧挂膜)水力停留时间4~8h,污泥清掏周期360d。接触氧化渠水力停留时间24~28h。人工湿地水力停留时间24~36h,水力负荷0.2~0.6m3/m2•d。

(2)厌氧水解池水力停留时间4~8h,污泥清掏周期360d。人工湿地水力停留时间24~36h,水力负荷0.2~0.6m3/m2•d,生态渠水力负荷0.3~0.6m3/m2•d。

2.4 管网设计与地形高程相结合

农村污水运行费用均要求低成本并采用无动力设计,因此管网设计时管道的埋深必须严格控制。广东省农村的地形多为丘陵,给污水管网建设提供了条件。房屋相对整齐,两侧有排水明沟,因此对广东省农村污水管的改建主要雨污分建,通过改造的形式把现状的明沟改造为雨水渠,新增污水收集管网系统。此方法不但能解决污水对环境的污染,同时也避免农村生活垃圾对污水水质的影响。

(1)管渠的接驳点。农村一般无独立的排污管网,住宅排污管从化粪池出来后接入室外排水明沟,因此污水管网建设必须从住宅的化粪池开始,沿街坊排至污水处理站。

(2)排水管线布置原则。生活污水排放管道应根据农村建筑物的布置情况,结合排水流向、街坊、地形高程、减少埋深、自流排出的原则布置。宜沿道路和建筑物周边平行布置,主排水管道应布置在接支管较多一侧。

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(3)排水管道管材选择。根据农村污水流量少、排放不均匀、管网施工困难等特点,排水支管一般采用UPVC或HDPE排水管,管径一般为φ150mm或φ200mm。主干管可用混凝土或双壁波纹管。

2010年7月

绿 色 科 技

第7期

(4)排水管道流速及坡度。农村生活污水普遍为流量少,排水不均匀,管道设计为重力非满流,流速须大于淤积流速0.60m/s。最小的设置坡度,φ150mm为0.005,φ200mm为0.004。

(5)窨井及检查井设置。生活污水排放管道在支管接入处,需设窨井,排水管道线上隔一段要设检查井,以方便维护疏通。

3 结语

对于我国广大农村地区,居民居住分散,难以建立完备的管网系统,经济力量薄弱,缺乏污水处理专业人员。人工湿地的污水处理工艺,适合我国南方的气候特点,广东位于北回归线北侧,年平均气温为20.7℃,夏季长,几乎无冬季,湿地的植物一年四季都有绿色,能有效地吸收有机物及为有机物的降解提供氧料。该处理系统工艺流程简单,出水水质好,抗冲击能力强,无需采用人工曝气、污泥回流、混合搅拌等措施,也就不存在大型的处理机械和复杂的操作控制系统,所以运行工作极为简单,不需要大量训练有素的操作管理人员,非常适宜目前我国农村迫切需要经济、高效、节能、技术先进可靠的污水处理工艺和技术。此外,小型分散式污水处理装置具有布局灵活、施工简单、管理方便、出水水质保障等特点,也不失为解决农村分散式污水处理的有效途径。

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