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关键词:收集处理模式;生活污水;处理技术选择;生物接触氧化技术
中图分类号:x703 文献标识码:a
1 收集处理模式
根据处理规模可将农村分散生活污水处理划分为单户规模、多户规模和村庄规模,本文主要研究农村单户生活污水的治理。从污水的产生、收集、处理及资源化的全过程考察,农村分散型生活污水处理主要有两种收集处理模式:一是黑灰水混合收集处理模式,二是黑灰水分离收集处理模式。
(1)黑灰水混合收集处理模式
黑灰水混合收集处理模式是将家庭产生的几种废水如厨房污水、洗衣污水、洗浴污水、冲厕污水等全部汇合在一起,混合收集、处理。这种收集处理模式主要存在于经济条件比较好的农村地区,这些地区一般已实现自来水入村入户,冲水马桶等用水器具也普遍安装。该种方式以水作为载体,将粪便或厨余进行稀释和输送,省去了旱厕等黑水收集处理系统,比较卫生方便,受到农户的青睐。但是其缺点是用水量大大增加,忽略了黑水、灰水的资源化回用;另外黑水、灰水混合后处理难度加大。
(2)黑灰水分离收集处理模式
黑灰水分离收集处理模式是指在农户污染源产生点对黑水、灰水进行分类收集、分类处理及回收利用。该处理方式的优点是污染物从源头分开,可根据不同污染物的特性采用不同的处理方法,不需耗用大量的水输送粪便,不仅减少了水资源的消耗,降低了处理量和处理难度,也有利于废物的资源化利用。主要缺点是收集处理系统比较复杂,费用较高。
有专家提出,除了黑灰水需要分离处理外,黑水中的粪便和尿液也应进行分离处理,由此,基于尿液分离的源头控制卫生概念近年来在欧洲一些国家兴起,这不仅可有效回收氮、磷等植物营养元素,而且可简化后续污水处理工艺流程。将尿液分离后直接、间接利用是目前欧洲一些国家(如瑞典、丹麦、德国、奥地利、荷兰等国)分散式污水处理的一个热点研究方向。
黑灰水分离收集处理模式以及粪便、尿液分离收集处理模式符合全过程环境管理理论的产生源控制优先原则,有利于节约用水、污水的资源化利用以及降低处理难度,是目前农村分散型生活污水处理的推荐模式。因此,在农村生活污水处理中,应尽量采用沼气池厕所、堆肥式、粪尿分集式等生态卫生厕所;在水冲厕所后,应采用沼气净化池和户用沼气池等方式处理粪便污水,产生的沼气应加以利用;尽量使用粪便与生活杂排水分离的新型生态排水处理系统;宜采用沼气池处理粪便,采用氧化塘、湿地、快速渗滤及一体化装置等技术处理生活杂排水;在没有建设集中污水处理设施的农村,不宜推广使用水冲厕所,避免造成污水直接集中排放,在上述地区应尽量使用非水冲式卫生厕所。
随着农村地区生活水平的提高,水冲厕的运用越来越广泛,要实现黑灰水分离以及尿液粪便分离具有一定的困难,不符合人们的日常生活习惯,从实际情况出发,我国农村生活污水按灰水、黑水和灰黑混合水三种水质分别处理是比较现实合理的。
2 农村分散型生活污水处理技术选择
(1)农村分散型生活污水处理技术的选择原则
针对农村分散型生活污水的特点以及其处理的难点,在选择处理技术时,应遵循以下原则:
① 因地制宜
农村地区,经济条件较弱,应充分利用农村的地形地势、可利用的水塘及废弃洼地,优先采用节能降耗、管理方便的生态处理技术,在土地面积有限的情况系,可采用生物生态组合处理技术实现污染物的生物降解和氮、磷的生态去除,以降低污水处理能耗,节约建设、运行成本。此外,还应结合当地农业生产,加强生活污水的源头削减和尾水的回收利用。
② 抗冲击负荷能力强
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农村生活污水水质水量变化很大。当污水排放量较小时,容易造成处理系统的资源浪费,污水排放量大时,容易超出污水处理系统的处理负荷,造成出水恶化,所以,应尽量选择抗冲击负荷能力强的污水处理技术。
③ 管理维护简单
农村居民的文化程度相对较低,对污水处理技术了解较少。复杂的污水处理系统操作复杂,农村居民可能由于知识有限而无法管理,这样装置出了问题后就可能无人修理、维护,进而退化、毁坏,失去净水功能。因此应选用运行管理简单,维护方便的污水处理工艺。
④ 低耗高效
由于大部分农村居民收入相对较低,农村生活污水处理设施的建设费用主要来自政府的投资和支持,因此生活污水的处理应尽量选用造价较低、运行费用省、管理费用少的工艺。
⑤ 占地面积相对较小
农村地区虽然土地面积较广,但是对有些农村地区来说,大部分是山地、丘陵,可供农村居民生活、生产所用的土地很少,考虑到农村今后的发展,应节约土地。应考虑采用占地面积较小的污水处理工艺。
⑥ 无二次污染
在城市污水处理中,在使水质得到净化的同时,有时也会带来空气污染、蚊虫增多、化学药剂污染等其它环境问题,因而,在农村生活污水处理中,应尽量选择无二次污染或少二次污染的处理工艺。
总体来说,农村生活污水处理方式,应结合农村当地的地理条件、经济条件、环境条件、管理水平综合考虑,生活污水处理方式必须符合经济、高效和简便易行的原则。
(2)农村单户生活污水处理技术比选
农村分散型生活污水处理技术可大体上分为生物、生态技术两种,生物技术主要指活性污泥法、生物膜法、厌氧生物滤池法、化粪池法等,生态技术主要指氧化塘、人工湿地、土地渗滤等。
针对农村土地稀少,生态处理方式受限的情况,许多学者提出了组合生态与生物处理方法的模式,经实践验证其不但处理效率高,而且占地面积小、能源消耗低,非常适用于农村分散型生活污水的处理。生物生态组合模式主要包括化粪池或沼气池+生态处理组合技术、化粪池或沼气池+生物处理组合技术、生物+生态深度处理组合技术三种形式。其中化粪池或沼气池对后续生态工艺往往只是起到一个预处理的作用,处理效果有限,负荷减低作用也有效,其往往不能有效达到减少系统占地面积大的问题。因此,通常所说的生态+生物组合技术中的生物技术往往指的是好氧生物技术,好氧生物技术主要有活性污泥法、sbr法、膜生物反应器法、生物滤池法、接触氧化法等。
在大城市中,a2o工艺、膜生物反应器、sbr等工艺应用比较广泛。但是对于农村地区来说,a2o工艺能耗较高、对管理水平要求也高,另外其抗冲击负荷能力有限,易产生污泥膨胀等问题,使它不适合水质水量变化都非常大的农村生活污水处理;膜生物反应器法处理效果较好,但是价格非常昂贵,此外其容易发生膜堵塞,需要定期更换,农村地区由于缺少专业的技术人才,其维护是一个大问题;sbr法的一个突出缺点是自动化控制要求较高,同膜生物反应器一样,在农村地区缺少专业的技术人才;生物滤池法由于能耗低、运行简单、无废弃污泥问题等特点被有些学者推荐用于农村生活污水处理,但是生物滤池法也有它的缺点,例如供氧条件较差,填料易堵塞,易滋生蚊蝇等,另外其抗冲击负荷能力也比较差,这影响了它对水质水量变化大的农村分散型生活污水的处理。
生物接触氧化技术对水质、水量波动具有较强的适应性,这已经在很多实际工程运用中得到证实。与活性污泥法相比,生物接触氧化法不仅能够处理高浓度生活污水,也能处理低浓度生活污水,另外,其所产生的剩余污泥较少,不需污泥回流,无污泥膨胀等问题。接触氧化法所具有的这些优点,使其对于土地资源比较紧张的农村地区的生活污水处理具有一定的优势。
结语
本文介绍了农村分散型生活污水收集处理模式,分析了农村生活污水处理技术选择本文考虑对接触氧化法进行一定的改进优化,在保证其处理效果的基础上尽量降低其运行成本,使其适用于农村单户生活污水的处理。
参考文献
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[3]李海明. 农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究[j].环境科学与技术, 2009, 32(9): 177-181.
1苏州农村生活污水排放现状
1.1水环境特点与污染特征
苏州境内河网交织,湖泊众多,全市各级河道有2万多条,大小湖泊有300多个,水域面积占全市总面积的42.5%。太湖流域的6个大中型湖泊(湖泊面积≥40km2)中,80%的太湖湖区和50%的淀山湖湖区、阳澄湖和澄湖的全部湖区均在苏州市境内。苏州沿湖区域经济发达,人口密度大。其中,全市7472个农村集居点中有1727个在太湖一级保护区内,农村常住人口有48.22万人;位于阳澄湖水源水质保护区内的农村集居点有586个,农村常住人口为24.64万人。近年来,随着苏州城镇生活污水处理工程的有效实施,农村生活污水的直接排放以及农田灌溉退水等对区域河网水系污染以及太湖流域水环境的影响日益凸显。与城市生活污染以及工业点源污染相比,农村生活污染特征主要表现为:①污染面广且分散,难以收集;②污染物来源多,水质复杂,除了生活与生产排放的污水外,还包括人畜禽粪便以及生活垃圾堆放渗滤而产生的污水;③排放量增长快,变化幅度大;④处理设施缺乏,污水处理率低。总体而言,苏州市地表水污染属综合型有机污染,主要污染指标为NH3-N、TP、CODMn或COD。
1.2污染源调查
目前,苏州市现有农村户籍人口为357.6万人,其中农村常住人口约85.96万户,共计293.25万人。与城镇相比,苏州农村人口居住分散,生活污水收集系统和处理设施缺乏,零星的分散式污水处理设施的运行和管理也不到位。未经处理的生活污水任意排放,自流到地势低洼的河流、湖泊及排水沟渠塘等地表水体中,严重威胁区域乃至太湖流域水环境与生态。根据2008年苏州各区及县级市的农村人口在太湖一级保护区和阳澄湖一级保护区的分布情况及集居点分布可知,太湖一级保护区农村生活污水治理重点在于吴中区和吴江市,其农村生活污水排放量(分别为1380.0×104、1667.6×104m3/a)及污染物负荷均较大;阳澄湖一级保护区农村生活污水排放与治理重点在于相城区和常熟市(农村生活污水排放量分别为803.0×104、2415.9×104m3/a)。
1.3污水排放体制
随着我国社会和经济的发展,农村生活污水任意排放、生活设施不健全及相应的管理水平落后等原因,造成了农村水环境的恶化乃至对区域水环境的影响日益凸显的现状。据统计,农村生活源与农业面源占太湖富营养化污染物NH3-N、TP排放总量的比例分别为77%、66%[3]。农村生活污水的收集与排放直接影响生活污水的收集率和处理设施的运行效果,苏州农村生活污水主要存在三种排放体制,具体见图1。此外,排水系统的平面布置可分为直排式、分散式和集中式。图1苏州农村生活污水排水体制Fig.1DrainagesystemofruralsewageinSuzhou随着苏州城镇化水平的逐步提高,村庄较为密集的地区可能成为未来集聚化发展的农村社区。因此,其排水系统的规划可适当采用较高标准,并充分考虑未来发展的余地和具有一定的超前性,积极推行雨污分流排水体制。即使目前不具备建设雨污分流排水体制的经济能力,也应从长远规划着眼,先建设污水管网,并为未来雨水管网的建设留有余地,以实现远期逐步向雨污分流制过渡的目标。目前,苏州城镇新区一般实行雨污分流的排水体制,周边农村地区应与城市新区排水系统相协调,采取雨污分流制。对于地下适宜(具有坡度)的地区可考虑排水管网一次规划、分期施工的不完全分流制排水系统,即先修建分流制的污水排放系统,而缓建雨水排放系统。
2苏州农村生活污水治理的实施
2.1常用处理工艺的选择
与城镇相比,苏州农村地区人口密度相对较低,分布广而且分散,其生活污水与城市生活污水有所差异。农村用水一般以河水、井水和自来水三者结合使用,农村生活污水主要是洗涤、沐浴和部分卫生洁具排水,也包含生产经济活动的排水,水量因地区经济程度的差异而不同。农村生活污水一般具有排量小、所含有机物浓度相对偏高、日变化系数大(一般为3.0~5.0)、间歇排放等特点。因此,所选污水处理工艺应抗冲击负荷能力强,且宜就近独立处理的方式;同时,污水处理应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的工艺;此外,所选工艺应具有运行管理简单和维护方便的特点。苏州农村污水处理独立设施目前所采用的工艺主要有22种,包括地埋式氧化工艺、地埋式微动力氧化沟、SBR、强化SBR、小型XSBR生活污水处理工艺、智能化小型膜生物反应器(KY-M)工艺、气升一体化高效处理工艺、KOT生物处理技术、生物转盘、A/O、地埋式A2/O、复合生物水处理技术、高效曝气生物滤池、塔式蚯蚓生态滤池、均流式生态复氧滤床+平流潜行生态湿地组合工艺、海沃特复合生物水处理系统(复合生物滤池+人工湿地)、生态湿地、分散式人工生态湿地床、微动力生化+景观绿地、多介质生态处理技术、人工生态绿地处理系统及A2O+MBR、AO+接触氧化、BAF一体机。可见,苏州各区县农村污水的处理工艺形式多样,多侧重于节约用地、运行费用低和处理高效的一体化系统,通常包含厌氧、好氧工序,强化了对氮磷营养物质的去除,以及采用土地生物处理系统等。此外,根据江苏省建设厅《农村生活污水处理适用技术指南(2008试行版)》的推荐,适于苏州等太湖流域农村生活污水处理技术的工艺包括“厌氧滤池—氧化塘—生态渠”、“厌氧—跌水充氧接触氧化—人工湿地”、“厌氧—滴滤池—人工湿地”、“厌氧—(接触氧化)—人工湿地”和“地埋式微动力氧化沟”等,这些处理工艺在苏州农村污水处理实践中均有所体现。
2.2苏州农村生活污水治理实施现状
截至2009年底,苏州累计完成476个农村集居点的生活污水治理工程建设,为农村集居点总数的6.4%,服务人口为26.1万人,为农村常住人口的8.9%。其中,166个集居点(服务人口为10.65万人)采用接管方式进行污水治理,通过敷设污水管网将集居点内的生活污水收集后输送至城镇污水处理厂进行处理;293个集居点(服务人口为15.20万人)采用建造独立处理设施的方式进行污水治理,通过敷设管网将集居点内的污水集中收集,就地建造独立处理设施进行处理;17个集居点(服务人口为0.28万人)采用分散型人工湿地的方式进行治理。建造的独立设施和人工湿地累计处理规模为2.86×104m3/d,累计投资达2.22亿元。其中,包括太湖一级保护区范围内的131个农村集中居住点,服务人口为3.8万人,为区域农村总人口的7.9%。61个集居点采用接管方式,其余70个集居点为独立设施,独立设施处理规模总计为3806m3/d,服务人口为1.8万人。阳澄湖水源水质保护区完成19个农村集中居住点的污水处理,服务人口为1.46万人,占区域内农村总人口的6.1%。12个集居点采用接管方式,其余7个集居点对污水进行收集后采用建造独立设施进行处理,独立设施处理规模为6265m3/d,服务人口为0.53万人。据调查统计、分析与测算,截至2008年苏州通过接管、建造独立设施或分散型人工湿地等污水治理工程,共完成26.1万农村人口的生活污水收集和处理,污染物削减量统计结果见表1。总的来看,苏州农村生活污水处理率仍然处于一个较低的水平,无论对于农村集居点或服务人口来说,生活污水处理率均不到10%,远低于城镇生活污水和工业废水的处理率。因此,对农村生活污水进行综合治理,改善区域水环境刻不容缓。
2.3生活污水处理工艺综合分析
截至2009年,综合苏州已运行的农村生活污水处理工程,统计得出其中污水处理独立设施的效成本分析和单位成本分析,具体结果见表3和表4。根据调查结果的测算,单位污水处理能力的平均建设投资为1.44万元/(m3•d-1)(根据财政部门统计数据得出),单位人口污水处理的平均建设投资约为1000元/人;从各区/市的具体情况来看,单位处理能力的平均运行费用为245元/(m3•d-1•a),单位人口污水处理的平均运行管理费用约为31元/(人•a)。随着农村生活污水处理工艺和技术的发展,在设备上要求一体化和系列化,具有结构紧凑、构成简单、易于施工、管理方便、运行费用低以及能够脱氮除磷等特点,这也是目前农村污水治理的重点与难点所在。因此,发展有较高水力负荷,并具备设备小型化、系列化,以及整合多种生物处理单元和工艺是农村生活污水处理技术发展的重点方向。分散式污水处理技术是当前治理农村生活污水的最佳适用技术。适合农村地区的分散式污水处理技术应具备工程投资省、运行费用低、管理维护方便、处理效果尤其是脱氮除磷效果好且无二次污染的特点。就江苏省范围而言,各种分散式生活污水处理技术现今处于不同的应用阶段,代表性的有净化槽、生物膜法、稳定塘、土地处理系统及其各种组合工艺。苏州各类分散式生活污水处理技术的综合比较如表5所示。可见,苏州现有农村生活污水处理技术多采用各种组合工艺,且大部分都采取土地处理作为后续深度脱氮除磷单元,因而占地面积较大。地埋式微动力氧化沟与净化槽不含土地处理单元,且构筑物设于地下,占地少是其显著优势。在处理出水水质方面,上述处理技术的出水水质均能达到GB18918—2002的二级排放标准。除地下渗滤工艺外,其他工艺均会产生剩余污泥,增加运行和维护成本。净化槽建设成本最高,而且需定期投药和排泥,其运行成本也较高。其他工艺的投资为600~3000元/m3,而且维护管理都较为简便,可以达到无人值守的要求。此外,现今应用的分散式污水处理工程的设计规模一般为5~800m3/d,苏州乃至江苏省其他农村地区的设计应用规模一般在200m3/d以下。苏州农村生活污水治理工程的综合效益体现在如下几方面:一是环境效益,能够削减农村污水排放污染物总量以及改善区域水环境与生态系统,可有效改善太湖流域区域生态环境,有利于区域水生生态系统的恢复和重建,提高对污染物降解净化能力和水源涵养能力。二是经济效益,农村生活污水处理后可作为河网的补给水源,其中部分经水系循环后可以作为农田灌溉、环境绿化用水;此外污水经净化后排入河网,能有效调节太湖河网区域生态环境需水平衡,具有间接经济效益。三是社会效益,农村生活污水治理工程对于逐步恢复太湖流域江南水乡景色意义重大,同时对于江苏乃至全国农村生活污水治理均有较好的示范作用,其社会效益显著。综上所述,苏州农村生活污水综合治理工程可以缓解农村生活污染现状,有助于实现区域污染物总量控制目标,有效降低太湖河网水系的污染程度,对于保障饮用水安全、改善人居环境、推进社会主义新农村建设、保障农村地区可持续发展均具有重要意义。
关键词:膜生物反应器,农村污水,处理
1 农村污水处理面临的挑战
1.1 农村水资源污染现状
目前全国农村每年有超过2500万吨的生活污水直接排放,农业源污染物排放对水环境影响较大,其化学需氧量排放量占排放总量的43.7%,总氮、总磷分别占排放总量的57.2%和67.4%。农业源基本上占到全国污染的50%以上。建设部《村庄人居环境现状与问题》调查报告[1],对我国具有代表性的9个省43个县74个村庄的入村入户调查显示,96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统,生产生活污水随意排放,造成河流、水塘污染,影响村民居住环境,严重威胁农民的身体健康。由于大量生产和生活废水未经处理排入各种水体,加上公共设施跟不上发展的需要,农村大量人口饮用不卫生水。据相关调查表明,我国7亿人口饮用水资源不合格,其中大肠杆菌超标率达86%,农村重大的安全隐患。
农村的污水乱排放不仅给自身环境造成破坏,对流经的河流也是很大的污染。乡村的沟塘、水库已呈相当严重的富营养化,全国各地水污染事故不断发生,《2008年中国环境状况公报》的数据显示[2],在选取的200条河流409个断面中,Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为24.2%和20.8%, 28个国控重点湖(库)中,劣Ⅴ类的11个,占39.3%,Ⅴ类的5个,占17.9%,Ⅳ类的6个,占21.4%。对太湖、巢湖、滇池“三湖”富营养化的成因分析表明,造成水体富营养化的污染源主要来自生活用水和农田的氮、磷流失,工业废水对TN、TP的贡献率仅占10%~16%。
大部分水源地、生态保护区、风景名胜区都在郊区,周边大部分布着农村,整治这些农村的水环境就显得至关重要。我国农村水环境污染已相当严重,若不及时进行处理而继续拖延下去,对人体健康和生态环境的危害是长期、无法挽回的。重视与加强农村地区的污水处理设施建设工作,避免因污水未经处理直接排放而对农村地区的水体、土地等自然环境产生污染影响,确保农村水源安全和农民身体健康,既是新农村建设中加强基础设施建设,推进村庄整治工作的一项重要内容,同时也是当前农村人居环境改善工作中所要解决的最急需、最迫切、最突出的问题,具有重要的现实意义。
1.2 农村生产及生活污水具有与城市污水不同的特点
(1)排放分散且面广。农村与城市相比,其占地面积大,人口不集中,分布密度小。有的十户八户就是一个村,即使是中心村,相对也比较分散。所以污水排放相当分散,排放面也较广。
(2)间歇排放、波动较大。农村居民没有固定的上下班作息时间和相对稳定的生活习惯,因此农村生活污水的排放为不均匀排放,瞬时变化较大,日变化系数一般在3.0~5.0,同时农村生活污水还具有早、中、晚不同时段相对集中排放等特点。
(3)水质相对稳定。农村生活污水的水质比较稳定,有机物和氮、磷等营养物含量较高一般不含有有毒物质,污水中还含有合成洗涤剂以及细菌病毒、寄生虫卵等。
1.3 农村污水处理技术应满足的特殊要求
(1)满足当前达标处理与今后再生利用需要。针对农村地区各方面条件,探索因地制宜的农村污水收集处理方式,既解决当前村庄污水达标处理排放问题,又充分考虑今后污水处理回用的需要,节约水资源、保护水环境。
(2)低耗高效、经济适用。我国广大农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力较低,当前生活污水处理设施的建设主要来自政府的投资和支持,因此污水的处理应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、运行稳定高效的处理工艺。
(3)低二次污染。农村生活污水处理设施的建立是为了消除农村生活污水直接进入环境而带来的污染其污水处理设施容易带来空气污染、蚊虫增多等其他环境问题。另外,污水处理厂污泥处理问题严重,目前一些大中城市的污泥出路尚且没有得到很好的解决,小城镇污水处理的剩余污泥更是一个大难题。应尽量选择低二次污染或无二次污染的处理工艺。
(4)抗冲击负荷能力强。由于农村生活污水排放水质不稳定,水量变化大,为避免生活污水处理系统由于污水排放量的变化而造成系统资源浪费或者瘫痪,应该选用抗冲击负荷能力强的污水处理技术设备。
(5)管理维护简单。广大农村地区经济基础薄弱、污水处理从业人员数量少、技术水平和管理水平较低,应尽量选用运行、管理简单,维护方便的污水处理工艺,能有效节省管理和维护的人力物力,以保证系统建成后正常发挥功能。
2 膜生物处理技术在农村污水处理中的应用前景
针对农村生产及生活污水的特殊性,常规的污水处理厂工艺技术不能直接套用在小城镇污水处理中。膜生物反应器(MBR)是将生物处理与膜分离技术相结合而形成的一种高效污水处理新工艺。膜的孔径只有0.1~0.4微米,具有高效的截流作用和分离作用,将微生物完全截流在反应器内,使废水中的污染物高效降解和高效分离,得到优质的出水。MBR技术彻底变革了传统的水处理工艺,实现了同步解决水污染和水资源短缺的问题,使污水变成新水源成为现实,在农村生产及生活污水中的具有广阔的应用前景。
2.1 MBR工艺原理
膜生物反应器( Membrane Bioreactor-MBR),是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的新型高效污水生物处理工艺。其工作原理是利用反应器的好氧微生物降解污水中的有机污染物,同时微滤膜进行高效的固液分离出水。膜生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能,与传统的生物处理方法相比,具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地而积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点,是目前最有前途的污水回用处理技术之一。
2.2 MBR工艺特点
(1)出水标准高,水质稳定
污水中的污染物经生化池中高浓度微生物种群的降解后,水在系统负压的作用下,经过中空纤维膜而生产出高品质的再生水。长期研究表明,由于膜的高效截留,MBR出水中悬浮固体的浓度基本为零;对游离菌体和一些难降解的大分子颗粒状物质具有截留作用,生物反应器内生物相丰富,如,世代时间较长的硝化菌得以富集,原生动物和后生动物也能生长;膜出水不受生物反应器中污泥膨胀等因素的影响。因此,MBR的出水质量高,保证长期稳定的高质量出水,能使出水的浊度
(2)占地面积少,节省用地[3]
M BR内微生物浓度高,可达12000mg/L以上,容积负荷相比传统活性污泥法高,水力停留时间短,因而占地面积小,占地面积相比传统活性污泥法大大减小,只有传统工艺的50%; MBR工艺将传统活性污泥法的曝气池与重力式沉淀池合二为一,流程简单,结构紧凑;此外,整个系统占地而积小,投资少,且不受场所限制,可做成地而式、半地下式或地下式。
(3)流程简短,模块化设计,智能化运行
膜的高效截留作用,使微生物完全截留在膜生物反应器内,实现了水力停留时间与污泥停留时间的完全分离,因此对生物反应器内的运行状况更容易进行合理控制。由于MBR污水处理工艺流程短,系统全自动运行,无需专人看管。核心设备膜组件模块化设计,可根据实际情况自由组合,从而使运行管理变得简单易行。
(4)二次污染少
MBR的污泥停留时间长,可达100天以上,污泥浓度高,MBR的污泥负荷低于传统活性污泥法。由于在低污泥负荷下运行,MBR的产泥量低于传统活性污泥法处理工艺,剩余污泥产量极低,理论上可实现零污泥排放。通常,MBR比常规活性污泥法减少50%~80%[4]。极大地减轻了污水处理的二次污染。
2.3 MBR工艺在农村污水处理中的应用
(1)集中式、半集中式村镇污水处理系统
以相对集中的中小型村镇为使用对象,利用MBR系统可实现污水的高效处理和资源化回用。以北京市新农村治污工程为例[5],建设中的MBR工艺的应用越来越普遍,且水质净化效果显著。庄头峪村、长园村、北宅村的生活污水处理就采用了该工艺,处理水景分别为160,120,100 m3 /L。出水中除N和P外,其余污染物浓度基本可以达到北京市《水污染物排放标准》( DB 11 /307-2005)的一级A限值,出水稳定。
(2)分散式生态休闲旅游度假地区的农村生活污水与餐饮废水处理系统
生态休闲旅游度假区往往地处郊区农村,远离城镇,市政排水设施缺乏,除所涉及村庄的生活污水外,由于作为旅游度假区/村,餐饮废水也是排水的重要部分。然而,这些区域地形复杂,人口居住分散,密度低,水量季节变化大,不宜新建大范围市政收集管网与集中处理系统。另外,这类区域往往处于或临近水源或重点水域保护区,环境敏感度高,地表水水质及其影响极受关注,因此对区域内污水排放标准要求高,某些区域甚至要求污水零排放。因此,对于这些区域,可选择将一定范围内生活污水收集后,建设分散式污水处理站实现污水处理后达标排放或回用。一种应用于某水产养殖暨生态旅游区域的农村污水以及餐饮废水处理的基于MBR的示范工程表明[6],该系统适合于环境敏感区域污水处理,实现了有机物、总氮、总磷与油类的去除,并可做到出水回用,既减少或避免了污水及污泥的排放,控制水污染,保护水环境,又实现了节约水资源的目标。
3 结语
膜生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能,与传统的生物处理方法相比,具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点,是目前最有前途的污水回用处理技术之一,其特点能良好的满足农村对污水处理技术的特殊要求,较传统活性污泥法,更适用于农村分散式小规模的污水处理。但是,现阶段膜生物反应器仍然面临着膜污染严重、膜更换费用较为昂贵、动力消耗较大等问题,这些问题的解决将有力的推动膜生物反应器在农村污水处理中的应用。
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[4] 张 文. 膜生物反应器在污水处理中的应用研究. 广东化工[J]. 2006, 33(163): 66-69.
【关键词】农村生活污水;现状;建议
我国农村人口数量庞大,生活污水排放量较大,由于得不到有效处理,因而对环境造成一定的破坏。由于污水处理资金投入不足,农民环保意识不够,大部分村庄没有污水处理设备,生活污水直接排放到环境中,严重的影响了农村的生态环境,农民的饮水安全不能得到保证。
1 农村生活污水处理现状
随着农村生活水平的不断提高,农村生活污水的排放量也逐渐增加,农村的生态环境遭到了严重的破坏,对农民的身体健康造成了很大的威胁,农村的环境令人担忧。调查报告显示,我国大部分村庄的排水设备缺乏,不经过处理而直接排放污水。89%的村庄的生活垃圾直接丢弃在住房前后、村内的池塘中,而且村里没有人对垃圾进行处置。生活污水的任意排放,不仅对河流、池塘造成破坏,而且污染了村民的生存环境,严重影响了村民的身体健康。
农村生活污水主要包括洗浴、厨房、冲厕以及农民养殖牲畜的粪便水。农村的污水处理率不高,污水分散分布,水量排放没有规则,污水中的有机物含量高,重金属等有害物质的含量不高。农村人口居住的较为分散,但是由于居民有很相似的生活规律,这就造成农村生活污水的排放流量白天要比早晚的少,夜间的排水量不大,数量变化较大。
2 农村生活污水处理技术现状
我国对农村污水处理技术研究的较晚,农村生活污水问题的重要性也凸显出来,逐渐出现了一些高效、低费用的处理技术。一些农村地区开始认识到农村生活污水处理的重要性,既能提高人们的生活质量,又利于地区的经济建设,国内对农村污水处理技术开展了一系列的探索与实践,出现了厌氧沼气池处理技术、氧化塘处理技术等。厌氧沼气池处理技术会将绝大部分的有机物进行厌氧发酵,进而产生沼气,大部分有机物即被分解,从而实现净化的目的。沼气可以用于做饭,经过处理后的污水可以用于灌溉。但是厌氧沼气池处理技术受到温度的影响,在气温较高的地区较为适用。氧化塘处理技术可以适用高效藻类塘系统,采用氨氮去除率达到93%,采用磷的去除率为55%,污水处理效果都很好。
3 农村生活污水综合防治建议
3.1 健全农村环境保护方面的法律法规
农村的环境保护的工作要想落到实处离不法律法规的支持。我国涉及到农村环境保护的法律法规较少,能够将农村、农业以及资源的保护结合起到的法律法规更是少之又少。农村环境的保护法的确立,有利于明确相关机构的职责,同时对相关的管理体制进行明确。
3.2 加强对农村生活污水的管理
污水的治理工作的顺利开展离不开系统的规划,根据合理、整体的规划进行污水治理工作,避免废弃工程的出现。相应的政府部门应当对污水处理工程进行财政上的支持,加大资金投入,鼓励个人、企业和社会积极参与到污水处理的建设工作中。安排专门的管理人员负责污水处理系统和设备的日常保养和水质检测工作,加大对专业人才的培养力度。当下,村委会不愿意对污水处理的费用进行承担,国家对农村污水排放的收费政策以及污水处理的补偿政策还没有落实到位,因此,由村民自行承担污水处理的费用显然不合理,所以,应当尽快出台相关的政策,根据农村污水排放的实际情况进行奖罚。同时,在进行农村污水管理的过程中应当健全管理机制,从而确保农村污水的治理能够长久顺利的进行下去。
3.3 加强宣传,提高认知
调动相关部门的积极主动性,建设一支体制健全的管理队伍,加强农民对生活污水处理重要性的认知。建议环保部门增加主管农村环境保护的办公室,专门负责对农村的生活污水的处理工作,并制定较为完善的工作制度,对部门职责进行明确划定,加大环保在农村整体评价的比重,确保农村生活污水治理工作的顺利开展,同时,应当加强宣传,寻求适合本地区的管理方式,按照当地的实际情况制定合理的奖惩措施,鼓励农民积极参与到污水处理的工作中,切实提高农民的环保意识。
3.4 因地制宜的选择合适的处理途径
我国农村的分布广泛、分散,经济处于较为落后的状态,要因地制宜的选择合适的污水处理方法。对于经济较为落后的农村,收集生活污水存在很大的困难,一些地区的农村过于分散无法实现收集的目的,一些地区的农村分布过于集中,这就给管网的施工带来不便,需要投入的资金多,给农民和当地的政府带来很大的经济负担。农村地区生活污水来源简单,有机肥力好,但是由于使用不方便而大量使用无机肥,这就对水体造成污染。所以要发挥政策的引导性作用,对市场进行有效调节,鼓励农民使用处理后的生活污水进行灌溉。
对一些经济较为发达,村落集中地地区,应当加强对废水的收集,采用生态处理的方法对污水进行处理。一些农村可以利用自己有利的地形比如可以利用高低的地形加快微生物的分解,从而更好地对污水进行处理。
4 小结
总之,在今后的工作中应当加强对农村生活污水的处理,避免因生活污水的任意排放对农村地区的生态环境造成影响,确保农民的用水安全和身体健康,这是当下改善农村居民生活环境最迫切的任务,具有非常重要的现实意义。因地制宜的选择污水处理技术,健全管理制度,让广大农民成为最大受益者。
【参考文献】
[1]侯慧.我国农村生活污染处理现状及建议[J].资源节约与环保,2014,10(02):16-17.
关键词:污水处理;现状;技术
中图分类号: R123 文献标识码: A
随着社会的不断发展,水资源也越来越紧张,这一情况严重影响着我国经济的发展和社会的进步,随着城市化进程的加快,在很大程度上增加了我国农村的污水排放量,给相关部门的污水处理工作增加了不少的压力,这就要求我们应该不断的增强在污水处理方面的能力,为日常污水的排放和净化增强技术支持,这样才是良性的促进经济发展的康庄大道。
一、我国农村污水概述
(一)农村污水处理现状
我国农村生活污水处理尚处于起步阶段,污水处理设施不完善,其建设与运行管理相对滞后,究其原因主要有认识不到位、缺乏稳定可靠的建设和运转资金、尚无相关的农村生活污水排放标准。我国南方农村多为分散性村落,现行的南方农村生活污水的处理并不广泛,在重庆、江浙、四川、广东等地区有一些农村生活污水的试验性处理工程。目前,南方农村地区将生活污水随意收集于化粪池发酵后灌溉菜地农田,该过程没有正确的科学引导,使得大部分的生活污水没有处理直接排入水体。北方农村虽多为聚居,但由于资金短缺以及没有过多的处理设施,目前北方农村的生活污水大部分为原位排放。
(二)农村污水的特点
农村污水由于其分散性的特点,其水量、水质不同于城市生活污水,具有自身的特点。其主要特点有:1.农村污水主要为生活污水和以农产品为原料的加工污水的混合污水,基本上不含重金属和有毒有害物质,含有一定量的氮和磷,可生化性好;2.农村污水水量、水质变化大,且水量、水质在不同的居住区、不同的时间段有明显的差异;3.农村地区人口居住分散,大部分农村没有排水收集管网,污水处理率较低且集中收集处理难度较大。
(三)农村污水处理的排放标准
我国关于水环境标准的体系主要有水环境质量标准、水污染物排放标准、水环境基础标准、水监测分析方法标准和水环境标准样品标准五类。污水排放标准的严格与宽松程度直接决定了水环境质量的水平和用水质量的高低,也关系着污水处理行业的发展方向。目前,我国农村缺乏相应的污水排放标准和污水处理设施的长效运行管理机制,农村污水在水质、水量以及经济发展程度等方面与大中城市截然不同,从节能减排的需要考虑,只要是污染物的减少就有利于“总量”的控制,因此,对小城镇污水处理排放标准有商酌的必要。
二、二、污水处理工艺的确定原则
(一)因地制宜
在选取处理工艺时必须因地制宜、结合当地气象条件和特点、受纳水体的功能、污水处理厂出水的去向综合考虑、尤其是排水去向属排放与综合利用相结合的情况下、可采用不同处理工艺相组合的方式。
例如某一污水处理厂的出水部分用于城市绿化及农田灌溉,部分回用于工业生产,则可以在一个处理厂的内部,一部分采用二级处理后用于城市绿化和农田灌溉,另一部分再经过深度处理达到相应水质要求后回用于工业生产。
污水处理厂规模的确定是比较复杂的,需要根据城市基础设施的总体规划、近期远期人口规模、经济实力综合考量,可采用分期建设的方式,尽量按照远期规划确定最终规模,按照现状水量确定近期规模。同时还需要考虑到污水收集管网的覆盖程度和城市建设的规划情况。
(二)满足环境功能的要求
污水处理厂工艺的确定与排放标准是息息相关的,受纳水体的环境功能质量要求、环境容量、国家和地方规定的排放标准限制了污水中污染物的排放浓度,因此污水处理厂的运行工艺需要达到设计的处理效率,能够保证稳定的处理效果,同时如果排放污水要实现综合利用,则还需要达到用户的水质要求。
在考虑受纳水体的同时,还需要考虑到污水处理厂与周边环境、景观的协调性,厂内的噪声及恶臭是否会对周围的居民等环境敏感点产生影响,污水处理厂所产生的污泥是否能实现有效的处置,防治因为污水处理厂的建设和运行产生二次污染。
(三)技术成熟可行
城市污水处理厂属于市政基础设施工程,服务于人民大众的日常生活,改善水环境质量,占地较大、投资较高,因此工艺的选择必须是成熟稳定的,尽量采取有成功运行实例的工艺,对于尚未成熟运用的新工艺需要按照国家相关政策的规定,经过试验和参数确定后方可使用。
(四)经济合理
经济合理、污水处理成本低,对于大部分城镇污水处理厂的影响是至关重要的,可能直接影响到污水处理厂的正常运行。从城市污水处理厂的功能角度考虑,一般都建设于城市近郊区,因此布置紧凑、占地合理、征地费用低已成为工艺选择的重要因素。在节省工程投资的同时,也必须考虑降低废水处理成本。一方面所选取的污水处理工艺要运行可靠、维修管理简易,另一方面处理工艺的电耗、药品损耗要相对较低。
三、污水处理技术
(一)厌氧水解―高负荷生物滤池组合工艺
厌氧水解.高负荷生物滤池组合工艺采用厌氧水解滤池取代传统的初沉池作为预处理工艺,在传统高负荷生物滤池的基础上对其进行改造,保留了该方法高负荷、高效率的优点。处理系统集初沉池、曝气池、污泥回流设施以及供氧设施等于一体,简化了污水处理流程,运行管理简单方便,且能承受较强的冲击负荷,通过采用高空隙率、高附着面积和高二次布水性能的新型塑料模块填料,取消了滤池出水回流系统,提高效率的同时降低了建设投资和运行能耗。
(二)水解―改良SBR工艺
水解―改良SBR工艺是指通过粗细格栅进行污水过滤,然后实行沉淀、水解等工序实现污水的处理工作,这种工艺流程相较于其他的工艺来说对污水的处理是比较彻底的,而且对后期的其他处理工序都是极为便利的,与此同时也对污泥做了简单的处理,这种工艺节省了不少的污水处理时间,缩短了污水处理的周期,从根本上解决了高效率、低污染、省成本的污水处理目标。
(三)UNITANK工艺
人们经过研究,在SBR技术的基础上有进一步的研发出了新的污水处理技术―UNITANK工艺,在充分的发挥了SBR优势的基础上,将不好的地方加以改进和处理,实现了不间断进水的模式,对控制系统进行整改缩短了不少的运行时间。UNITANK工艺是实现一体化污水处理技术的重要表现,与常规的污水处理技术相比,它可以不需要建立沉淀池,减少了污水处理需求的空间,大大的减少购置设备与运营中产生的费用,它实现了自动化的控制,在技术人员数量的需求上也减少了,同时各个处理池之间的管道是相通的,这也减少了资金投入,而且部分设施是可以循环使用的,这些都是其它的污水处理工艺不具备的。
结束语
我国农村生活污水的处理工作起步较晚,且目前仍存在比较大的问题)随着全国新农村建设步伐的加快和政策的倾斜,一些地方已经开始建设示范工程和规模化运行的处理设施,但只有高效、低投入、低运行成本的污水处理技术才符合国情。未来的污水处理技术会向着多方面、深层次的方向发展,可以预见多种系统的联合使用会成为今后发展的主要方向。
参考文献:
[1]李彬.城镇污水处理工艺的选择探讨[J].科技创新与应用,2014,01:143.
关键字:城市;污水;处理;
中图分类号:U664 文献标识码: A
引言
随着经济的快速发展和人们居住条件、生活要求的提高,城市污水排放对江河湖海等自然水体的污染已经达到非常危险的临界点。正所谓“无水不污”虽然我国幅员辽阔山青水秀,资源广博,但这不是我们大肆破坏污染环境的理由。我国的生态环境已被人类活动严重破坏,尤其是水的污染更为突出,我国水资源紧缺且时空分布不均,城市污水对自然水体的严重污染将严重制约我国经济的发展。随着社会的进步和人民生活质量的普遍提高,城市污水的净化和处理成了人们日益关注的问题。而所谓的污水处理就是为使有害物质转化为无害的物质、有用的物质,使水得到净化人们利用各种设备和工艺技术把污染物质从水中分离去除。
1.城市生活污水处理发展现状
我国在改革开放后,随着人口数量的增加、人均水资源量的锐减和区域水资源分布不均衡等因素,国家开始加强对水资源的保护和高效利用。1980年以后,我国的污水处理产业进入快速发展状态,但目前,我国污水处理行业仍处在初级水平。据水利部门预测估计,2030年中国将达到世界公认的缺水警戒线:人均水资源将会降低至1760立方米,总缺水量将达400~500亿m3。导致我国城市生活污水处理出现问题的原因有:
1.1存在“先污染,后治理”的环境保护思想,这种水资源保护意识的缺失是导致城市生活用水严重污染的主要因素;
1.2伴随着城市化速度的加快,人民生活水平普遍提高,对于健康、卫生等方面也有新的要求,使得城市生活用水量也随着剧增;
1.3对于居民排放的生活污水处理,其处理的硬件设施还不齐全,尚不能对各城市区域的生活污水进行有针对性的处理;
1.4我国城市污水处理技术更新缓慢和处理设备维修不及时,是城市生活污水处理的直接原因。
2.水体污染的防治措施
2.1农村生活污水治理方法
针对农村生活污水,可以进行以下处理:生活污水一化粪池一厌氧池一人工湿地(种植根系发达、喜湿、吸收能力强的美人蕉、水葱、葛蒲等植物)经‘过滤”后排放的方法进行处理庄要适用于农村分散生活污水处理建成后运行费用基本为零使用寿命在10年以上
2.2城市生活污水治理方法
针对城市生活污水河以进行以下处理:将城市生活污水输送到城市周围的农村,利用农村广阔的土地来净化城市生活污水将是一劳永逸与一举多得的好方法。以日供应生活用自来水100W立方的大中型城市为例着通的污水处理设施造价1000元/立方建设成本10亿年运营成本100W立方/天X365X0.5元/立方=-1.8亿采用土壤净化法建设成本1000元/立方,年运营成本100W立方/天X365 X0.1元/立方=0.4亿同时年节约农用水资源3.6亿立方节约化肥约1万吨/年减少农药用量5吨/年综合效益可观。
2.3生活污水处理新技术:分散式处理
生活污水涣散式生物集成处理体系是对于生活污水的一种新式、经济环保的处理体系该体系具有设备出资少、运转成本低、装置简便等优势使用生物强化技能对污染物进行高效降解,可实现对生活污水就地、就近处理并到达水资源循环再生使用的目的。该体系作为传统污水处理厂的污水处理的有效补充逐渐在乡镇寓居社区、宾馆酒店、旅行景区、新农村社区等范畴得到广泛应用涣散式污水处理技能具有设备占地面积小、无须铺设管网、设备集成度高级特点,因此基础设施费用及土建费用在全体出资中占比较小汉30%左右,而约有70%的出资首要用于对污水处理设备的采购和装置。
2.4工业污水的治理方法
一种处理工业污水的方法属于污水处理技术领域。是将污水引往集水池对集水池末尾一格调节1H用一级溶气水泵提升到一级压力溶气罐,同时吸入空气和聚凝脱色剂将在一级压力溶气罐内的一级饱和溶气水骤然释放到一级气浮池,形成一级处理水片级处理水溢入缓冲池再在控制1H用二级溶气水泵将一级处理水提升至二级压力溶气罐内,同时吸入空气和聚凝脱色剂将二级压力溶气罐内的二级饱和溶气水骤然释放到二级气浮池形成二级处理水并自溢至沉淀池沉淀后排放;一、二级气浮池中的浮泥入浮泥池压滤成滤饼滤液回引至集水池。
3.污水处理典型的工艺技术
城市污水处理是指为改变污水性质使其对环境水域不产生危害而采取的措施。城市污水处理一般分为级处理系应用物理处理法去除污水中不溶解的污染物和寄生虫卵;二级处理系应用生物处理法将污水中各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质;三级处理系应用化学沉淀法、生物化学法、物理化学法等去除污水中的磷、氮、难降解的有机物、无机盐等至于采取哪级处理比较合理应视对最终排出物的处理要求而定下面介绍几种工艺技术。化学强化生物除磷污水处理工艺污水处理过程中,我国的主要河流和湖泊由于受磷污染,富营养化严重,国家环保局为控制磷污染对磷排放制定了比较严格的标准,这是一种高效市政污水处理工艺技术满足了我国现阶段,为解决水体富营养化需要在常规二级污水处理基础上进一步除磷的要求。
4.我国城市污水处理工艺的发展方向
4.1MSBR技术
MSBR(改进型SBR)技术是集约化程度较高的污水处理技术,在体系的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、下降运转本钱和节省用地等方面均具有显着的优势。MSBR体系的运转原理如下:污水进入厌氧池,回流活性污泥中的聚磷菌在此进行充沛放磷,然后混合液进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池,有机物被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉积效果的SBR池,弄清后污水排放。此刻另一边的SBR在1.5Q回流量的条件下进行反硝化、硝化,或进行静置预沉。回流污泥首要进入浓缩池进行浓缩,上清液直接进入好氧池,而浓缩污泥则进入缺氧池。
4.2污水的再次使用
城市污水处理应思考与污水资本化方针相结,在城市污水处理过程中,污水的再使用能够作为城市第二水资本。再次使用于工业及市政清扫美化,是处理水资本紧缺的一条有效途径。在思考污水处理厂计划建造时,宜同步计划污水再使用工程的建造。在进行污水回再使用工程评估时.需分对再使用的污水用途做出剖析,探究污水再使用的可行性,并预测在污水再使用过程中也许会呈现的环境问题。城市污水处理过程中,污水再使用的途径是多方面的,大致可分为农业用水(包含林、牧、渔业).城市杂用水、工业用水、环境用水和弥补水源水。当作为农业用水、环境用水和弥补水源水时,应对也许发生的地面水、地下水、土壤及生态环境的影响作进一步的剖析。
4.3LM深度处理技术
LM领先的处理技术是一种新式的生态处理技术的基础上,增加一个改进和高效曝气泻湖湿地两个深加工单位,水的出水水质达到生活杂项规范厌氧池加好氧池。其过程是:生物厌氧池、关闭好氧池、开放式好氧池、弄清池、湿地、紫外线杀菌器、水库,或许经过触摸氧化池及生态有氧氧化池,而不是一个关闭的游泳池,打开好氧池。LM采用了领先的处理技术是污泥,运转本钱低,易于办理,并且还具有美化环境的功用。该办法更经济相比其他的水处理技术。
结束语
总之,保护环境是我国的基本国策,只有保护好环境,才能保障我国的经济不断的稳定的发展。对于污水的处理既要做到有效的预防措施,又要采取各种方法积极治理。不但要做到有效处理,防止污染,更要实现循环利用,节约水资源。
参考文献
[1]李海明.农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究[J].环境科学与技术,2013.
生活污水地下自动连续处理技术,是将每户人家的生活污水就地进行独立处理的技术,是针对每一家或者说独立用户使用的。每一户的生活污水直接排放到地下之后,通过地下装置系统,经过分离、沉淀、微生物的吸收、降解、渗滤、水解、腐化等综合作用,以达到去除污水中的病毒、细菌、磷、氮等,达到规定的排放标准之后,渗入到地下水循环系统之中。生活污水地下自动连续处理技术较为适用于农村居民居住分散的模式,该模式导致生活污水无法集中处理;或者由于居住区的人口较少,无法承担建设污水处理厂的巨额费用,而不得不采用生活污水地下自动连续处理技术。该技术的一大优势就是能够直接处理单独住户的生活污水,无能源消耗,较少的受到温度、天气的限制,在平原和山区均适用;另外,该技术具有不占用土地资源、建设快速、没有运行费用等综合优点,因而较为适合广东一些经济发展水平较低的农村地区。生活污水地下自动连续处理技术的不足之处就是对地下水深度和地下土质结构具有较高的要求,因而在设计施工之前,要对施工现场的地下土质结构进行勘察与了解,如果达不到要求,则需要在设计的过程中,追加一定的设施。使用生活污水地下自动连续处理技术要求用户定期对分离水解池中的污泥深度和水位进行检查,平均3~5年检查、清理一次,并将分解池中的污泥清走。目前,这种技术在国外已经发展得较为成熟,例如美国,有1/4的家庭使用这种技术系统,每天大约有150亿吨的生活污水经过该技术处理后,进入到地下水循环系统之中。
2采用生活污水土地处理技术
生活污水土地处理技术,是将污水有控制性地投入到具有良好的扩散性能和一定的构造结构的土层之中,利用土壤的毛细管扩散浸润原理,利用生态系统的能量流动和物质循环方式,达到逐级降解污染物、净化污水的效果。生活污水土地处理技术,顾名思义,就是利用土地的自然净化能力,将生活污水中的污染物质进行分解与吸收,从而达到净化污水的目的,某些有条件的地区利用生活污水土地处理技术能够取得较好的效果。该技术具有基础建设投资低、管理操作简捷、系统稀释性好、抗冲击负荷能力强、运作费用低等优势。因此,对于广东一些土地资源较丰富的偏远地区而言,具有很强的适用性。另外,生活污水土地处理技术能够利用污水中的水肥资源,使得污水处理与环境绿化相结合,达到改善和美化区域生态环境的目的。我国天津市某一科研单位与澳大利亚合作,在天津市武清县建立占地面积为2hm2的试验区域,将经初级处理后的生活污水进行小麦的灌溉。研究结果表明,COD的去除率为75%~86%,BOD的去除率为93%,总氮的去除率达到了82%~86%,97%~99%的磷肥通过作物及土壤而被吸收利用。
3采用人工湿地生活污水处理技术
人工湿地生活污水处理技术,是一种基于客观原理和科学技术的新方式,它模拟自然湿地的污水自动净化系统构造而成。在建筑物附近,配置一定的坡地填充配料,如常见的沙子、碎石等,在填料的表层土壤中,种植一定的水生植物,该类植物由于具有成活率高、美观、生长周期长、污水处理效果好等优势,能够自动吸收污水中的有机成分,且具有较高的经济价值。例如芦苇,它既可以成为湿地中的重要污水处理生物,又能够增加湿地的经济效益。因此,可以考虑将人工湿地处理技术作为广东地区农村生活污水处理技术的首选。人工湿地处理技术主要是通过生态污水处理系统内的水生植物和微生物的协调作用,从而实现污水中污染物的去除。污水中的不溶性有机物质通过人工湿地的过滤、沉淀,可以实现快速的截留,从而被水生生物所分解与利用。另外,湿地的水生生物具有很强的溶解性,生活污水中的可溶性物资可以很快地被分解与吸收利用;废水中的可溶性有机物质,能够通过湿地环境下的水生植物的根系,来达到吸收、吸附和生物降解的效果。随着污水处理过程的不断进行,湿地中的微生物也在不断的生长和繁殖,通过对于湿地床填料的不断更换及对湿地植物的清理与重新打理,可以实现对新生有机体的去除与清理。湿地处理技术下的出水效果较好,水质较高,因而较为适合处理饮用水源;或者结合当地的景观设计效果,种植一定的水生观赏性植物,用于改善周边的水质状况;此外,这种污水处理方式所采用的成本费用并不高,因而较为适合大规模的、常规性的污水处理区域。但是,由于其占地面积比传统工艺要大得多,并且,季节因素在很大程度上会限制湿地处理技术的运转。因而,在全国范围内推广使用这种污水处理技术并不是太现实,而广东地区恰恰具有得天独厚的优势。
4采用稳定塘生活污水处理技术
广东地区在进行农村生活污水处理中,可以采用稳定塘技术。稳定塘是一种经过人工修整而形成的污水处理塘,它的主要设施包括防渗层、围堤等,通过利用水生生物系统,依靠水生生物的自然净化功能,从而使得污水得到净化处理。因而,稳定塘技术是实施污水处理、实现污水资源化利用的好方式,它得到了国内外专家学者的广泛支持与推荐。稳定塘生活污水处理技术在处理生活污水方面,与常规的污水净化处理技术相比,具有基础建设投资小、维护管理方便、出水水质稳定、运行费用低等优点,因而可以在有条件的地区,因地制宜的采用。广东地区在进行生态村庄建设、宜居村庄建设的过程中,面临生活污水的处理难题,结合广东地区的水塘资源丰富的特点,可以考虑选择采用稳定塘技术,来实现农村生活污水处理的生物化和高效化。但是,当前,稳定塘技术也存在着一定的不足之处,表现之一就是占地面积大、净化效果很大程度上受到气温等自然因素的影响。
当前,广东已经有部分地区采用稳定塘技术来进行农村生活污水的净化处理,例如,某地利用原有的面积不足0.22hm2的水塘,进行生活污水的处理,解决了当地几十户人家的生活污水处理难题。稳定塘采用围隔布的方式进行分割,从而将池塘划分为几个功能不同的区域,具体来讲,有回用水区、水生生物净化区域、填料的强化净化区三个大的综合区域,从而实现了通过梯级净化,保证了出水的质量能够达到地表水的IV类水质标准。
5采用生活污水净化沼气池技术
广东地区在进行农村生活污水处理中,可以采用净化沼气池技术。生活污水净化沼气池技术是一种分散式的污水处理装置。它主要采用好氧过滤与生物厌氧消耗相结合的技术,集物理处理、化学处理、生物处理于一体,采用多层次净化、多种好氧过滤技术,实现对污水中多种污染物去除的目标。生活污水净化沼气池技术将生活污水处理与其自身的合理利用相结合,从而实现了污水的可循环利用。生活污水中的大部分有机物经过厌氧发酵之后,可以产生出沼气;并且,发酵之后的污水已经去除了大部分的有机物质,从而达到了净化的目的;厌氧发酵处理之后的污水在剔除了大部分的有机物质之后,作为新型的水——中水,可以用作浇灌用水或者观赏景观用水;在厌氧发酵过程中,所产生的沼气,可以用作家庭餐饮、烹饪能源。农村中,有着大量的人畜粪便及农作物秸秆,因而,可以就地取材,转化用作沼气发酵的原材料;通过厌氧发酵的沼气材料可以直接转化为活性肽养分,因为发酵之后的沼气原材料中的钾、磷、碳等植物生长所需的化学成分并没有流失,因而,可以直接作为农用沼肥,取代部分的农用化肥。结合农村已经改变的猪圈、厕所、厨房等基本的生活环境布局,可以将生活污水与猪圈污水合并处理,经过统一的沼气处理技术,进行厌氧发酵过程,转换为农用化肥,沼液经过管网收集之后,进行集中净化,其水质能够达到国家污水排放标准。
生活污水净化沼气池技术成本低、工艺简单,平均每家农户只需两千元钱,而交通运输费基本为零,因而,较为适合农民家庭采用。这种技术很适用于广东地区,因为该技术要求冬季水温在5℃以上的地区,否则当冬季温度过低时,该技术的处理效果将大打折扣;而广东地区处于我国南方,冬季气温普遍偏高,因而,可以将此技术进行广泛的推广与应用。如果偶尔冬季气温出现偏低的现象,则可以采用在沼气池上建立日光温室的方式,以使沼气池内的温度能够达到适应的发酵温度。另外,该技术主要适用于高浓度的生活污水处理,当生活污水中有机物的浓度低于发酵的标准要求时,就会导致沼气池的产气效率较低,从而影响到农户正常的生产生活。因此,就广东地区而言,可以在居民生活较为集中的农村地区,推广使用污水净化沼气池技术。
6结语
【关键词】生活污水;生态处理;应用进展
据调查,我国农村地区每年产生的生活污水高达80亿吨,大部分污水并没有得到有效处理。据建设部“村庄居住环境问题与现状”调查研究发现,96%的村庄没有一个良好的排水系统与污水处理系统。生产生活污水的任意排放是加剧农村水源地安全隐患的首要原因。因此,加快对农村生活污水的处理研究,对改善农村居住环境有着迫切的现实意义。
一、农村生活污水的危害
一方面,传统农村污水排放大多是将尿液或粪便放入旱厕,生活污水直接向路边或田边泼洒,甚至是直接倒入河流。长久以来,各类水源污染状况严重。
另一方面,疾病容易随着生活污水四处散播,造成村庄内流行疾病的产生。据统计,农村自来水的普及率还不到40%,许多农村家庭用水是靠打河水或是挖水井来解决的。但由于生活污水肆意排放,农村的地下水源也在一定程度上受到了污染,村民饮用的河水、井水中也会含有一些病菌,如皮肤病、斑牙病等,一些地区甚至由于周边化工厂的污水排放成为了“癌症高发村”,由此可见,污水若是不能经过系统的处理,危害将无法想象。
二、农村生活污水的特征
从农村生活污水的取样与分析表明,农村生活污水的水质并不是很差,但变化范围较大,如水中N、P两种微量元素含量较低、若是没有经过处理就直接排放,很容易造成水体污染。
此外,农村的生活污水分布较广,水量较大、排放不均匀;但生化性能较强,水中有毒害污染物含量几乎为零。农村生活污水增长较快,处理率极低。
三、农村生活污水的处理模式
现如今,农村生活污水主要有以下3种处理模式:分散处理、集中处理以及接入市政污水管网处理。对于不同的情况应合理选择不同的处理模式
(一)分散处理模式
分散处理模式适用于村庄人口分布较分散、地形复杂不利于集中处理、规模较小的村庄,这样的村庄由于自身条件限制,不能将污水集中起来处理,只能小块地方,例如几家村民一起组织处理污水。
(二)集中处理模式
集中处理模式适应于村民居住较为集中,布局相对密集的村庄。这样的村庄最好经济条件较好、规模较大,有能力对居民产生的生活污水进行集中处理。这种处理办法相对分散处理更为有效,也能够节约人力、物力、财力。
(三)接入市政污水管网处理
接入市政污水管网的模式具有一定的局限性,要求村庄的地理位置必须紧挨市政污水管网,一般在5千米以内,才符合高程接入要求。这种处理办法最能有效处理污水,且花费金额较少。
由于我国农村居民居住的相对分散,且经济条件水平较低,不推荐使用集中处理与接入管网处理。大规模的处理方式并不适用于这些相对落后的村庄,建议采用分散处理办法,进行小规模的生态化处理。
四、农村生活污水生态处理技术
(一)沼气池处理技术
沼气池在农村较为常见,污水净化沼气池是一种利用污水中的有机物对污水进行发酵,在接近厌氧的状态下处理污水的一种技术。经过多年实践研究,这种沼气式的处理办法在农村居民中使用最为广泛,也是最为节俭、通用的处理技术。沼气池通过将污水中的有机物发酵,产生的沼气可以提供居民洗澡、烧火的能源,而污水中的有机物也随着沼气的产生被去除大半,处理后的污水可以用来浇花浇田,实在是一种社会效益与环境效益相结合的处理模式。
在我国,传统的化粪池已被这种生态沼气池所取代。而这种沼气池的设计由于每个居民都是自行建造的,在建造过程中会有不合理现象出现。因此,在改进生活污水净化沼气池方面,研究者还需要深入分析,不断改进建造方案及工艺,为村民详细的介绍搭建方法,让污水处理更为有效。
(二)土地渗滤处理
由于农村地段的公共建筑面积较少,有大量土地不作为建筑用地,因此土壤的排污能力远远高于城镇地段。土壤渗滤系统充分利用的大自然的净化功能,将污水有计划、有条理的排入地下土层中,通过土层本身及内部有机物来吸附污水中的有害物质,对污染物进行降解。目前,常用的土地渗滤技术为慢速渗滤处理以及人工快速渗滤处理。
1、慢速渗透处理
所谓慢速渗透是指完全按照土地本身吸收状况来处理污水,将废水引入到耕作农田中,污水中的有机物能够满足部分农作物的生长需要。这种渗透技术的速度非常慢,以利用水中的营养物、深度处理污水为目标,有效利用污水,不易产生污水的二次污染。
早期,污水的慢性渗透处理多在小麦、玉米地上进行,这种工艺对磷的去除率能够达到50%,对氮的去除率更能高达70%。由此可见,慢速渗透处理系统虽说速度较慢,但具有一定的经济效益。
2、人工快速处理系统
这种处理系统充分利用了人工工艺,采用天然河沙为渗滤介质,通过参入一定的特殊填料来达到净化的目的。这种方式不仅运营成本较低、管理简单,在处理工艺上也比较简便,与传统工艺相比,它不受土地等自然环境因素的影响,还能够提高水力负荷,具有较高的实用工艺性。
人工快速处理系统采用的是干湿交替的运转方式,被认为是解决农村小流量污水的最可靠、最适合的方式。通过加大落干与淹水的频率、缩短淹水周期,能够达到明显的除污效果。迄今为止,人们尚未对这种除污的去污机理研究透彻,普遍认可是在过滤过程中吸附、截留与生物降解下三者共同作用的结果。
(三)稳定塘处理系统
稳定塘实际上是一种人工处理过后的池塘,池塘周围设有防渗层与围堤,它主要利用自然生物的净化系统与水生生物的净化功能让污水得到净化。这种系统工艺性较低,建设费用与运行费用都比前两种方式要低,且不需要进行污泥处理。但是它也存在着一些弊端,这种方式受气候条件的影响较大,且需要利用村民自家池塘,占地面积较大,有机负荷较低。
为了更进一步的利用池塘来处理污水,研究者们开始向高效藻类塘研究并取得了一定成果。这种藻类塘能够充分利用塘内藻类产生的氧气,通过菌藻的共生关系来高效处理污染物。这种高效藻类塘还处于研究阶段,并未被广泛使用。目前我国研究地点设在太湖地区,研究者们将针对太湖地区的高效藻类塘对农村污水的治理情况展开调查研究。
(四)人工湿地处理系统
所谓人工湿地,是指利用人工手段模拟出来的自然湿地系统,以构筑物形式呈现在人们眼前。在这种构筑物的底部,会铺设一层由沙子、碎石组成的填料,在填料上层的土壤中种植一些水生植物,建立一个小型的生态系统。这些水生植物的种植也是有一定要求的:首先一定要存活率高、生长周期长,这些植物是要用来完成一个生态系统的,若只是一些一年生、两年生的植物,种植不久就会枯死,影响研究者研究;其次,这些水生植物需要具备一定的污水处理能力,毕竟种植它们是为了治理农村生活污水的,植物的排污性非常重要;最后,这些植物要具有一定的美观性,美观的植物更能激发研究者的研究心态,既有一定的经济价值。
通过这个小型生态系统中的水生植物与微生物的协同作用,污染物能够被成功去除。人工湿地作为一种高效、经济的处理系统,在农村污水处理上起到了重要作用。位于太湖的水稻湿地系统,已经被研究者发现具有很好的除氮效果,并且能够减少化肥的灌溉与使用用量。同时,当地的填料部分对于磷元素的去除也颇有成效。以上海市的农村地区为例,人工湿地已经被广泛应用,多处垂直潜流的人工湿地都能达到排放标准。需要注意的是,人工湿地系统的净化机理相对复杂,对制备系统的要求较高,在自行建造时一定要注意做好可行性分析。
(五)生物滤池系统
生物滤池是一种由塑料制品或碎石等惰性材料填充,表面生长生物群落的一种过滤系统。这种系统让污水与填料表层的微生物膜间隙接触,相当于制造了一层生物膜反应器。这种滤池系统最大的特点就是将截留悬浮与生物氧化继承与一体,节省了传统污水净化中的二沉池作用,省掉了二沉池的建筑面积,具有除污效果强、占地面积小、出水水质好的特点。另外,研究者发现利用高效功能的陶粒来作为填充材料也是很好的选择。此外,一些研究者正研究将蚯蚓这种生物引入滤池中,以提高土壤的透气性与透水性,促进有机物质的分解。
结语
农村生活污水的治理随着科技的发展进步已有了很大成效。在选择处理方式时,一定要根据实际污水收集情况与经济状况,选择合适的处理工艺。研究者们也应不断研究,制定出一套去污力强、经济实惠的生活污水处理技术。
参考文献
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