農(nóng)村生活污水處理論文
時(shí)間:2022-05-05 05:00:16
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1存在的問(wèn)題
我國(guó)農(nóng)村生活污水治理還處于初期階段,農(nóng)村污水治理工作仍然十分艱巨。全國(guó)各地開(kāi)展了不少的農(nóng)村污水治理工程的建設(shè),但所建設(shè)的污水處理設(shè)施的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一,噸水建設(shè)投資費(fèi)用差距很大。上世紀(jì)末,我國(guó)在農(nóng)村配置了許多形式各異的無(wú)動(dòng)力或微動(dòng)力的低能耗型一體化污水處理裝置。一體化污水處理裝置存在占地面積小、自動(dòng)化程度較高、管理方便、工期較短等優(yōu)點(diǎn),但目前該技術(shù)也存在許多問(wèn)題。一方面,生物處理效率較低,尤其表現(xiàn)為氮磷去除率很低,氮磷污染是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。另一方面,目前實(shí)施的分散污水處理只是初步實(shí)現(xiàn)了分散污水的收集、處理和排放,遠(yuǎn)未達(dá)到再利用的目的,即達(dá)到將污水就地處理和就地回用,實(shí)現(xiàn)污水資源化的目的。因此,農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)滿足以下要求。
①基建投資少,運(yùn)行費(fèi)用低。目前城市污水處理工藝已相對(duì)成熟,但其污水處理設(shè)施基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高,不適合在農(nóng)村地區(qū)推廣。污水處理的運(yùn)行費(fèi)用一般包括:電費(fèi)、藥劑費(fèi)用、人員費(fèi)、定期修理費(fèi)用等,較高的運(yùn)行費(fèi)用最終將導(dǎo)致“建得起,轉(zhuǎn)不起”的尷尬局面。因此,基建投資少是保證污水處理設(shè)施在農(nóng)村地區(qū)推廣的前提,運(yùn)行費(fèi)用低則是保證污水處理設(shè)施持續(xù)正常運(yùn)行的重要條件。
②工藝多樣化。我國(guó)南北地域氣候差異大,且居住方式和生活習(xí)慣有很大不同,因此污水處理工藝應(yīng)呈現(xiàn)多樣化,以適應(yīng)建設(shè)地區(qū)的氣候和水質(zhì)、水量等條件的變化。
③運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定。農(nóng)村污水處理設(shè)施的日常運(yùn)行,大都需要由村民自主管理來(lái)完成。而村民的技術(shù)知識(shí)水平和管理操作水平相對(duì)較低,且缺少專業(yè)技術(shù)人員,因此農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施應(yīng)該采用運(yùn)行管理簡(jiǎn)單且成熟穩(wěn)定的污水處理工藝。
2污水處理措施
2.1污水處理模式
農(nóng)村生活污水處理大體上有3種模式:
①接入市政管網(wǎng)模式,適用于靠近城鎮(zhèn)或靠近城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)的農(nóng)村,將生活污水集中收集后輸送到城鎮(zhèn)的污水處理廠進(jìn)行處理,有這種條件的村莊,應(yīng)優(yōu)先考慮這種模式;
②集中聯(lián)片處理模式,若接入城鎮(zhèn)污水廠管網(wǎng)條件不可行,單村或者集中聯(lián)片的幾個(gè)村莊集中收集污水后,規(guī)劃建設(shè)污水處理設(shè)施;
③單獨(dú)分散處理模式,因居住分散、地形復(fù)雜、污水難以集中收集,宜以組團(tuán)為單元,分區(qū)收集污水,每個(gè)區(qū)域污水單獨(dú)處理。所以,污水處理模式應(yīng)采取“銜接地方規(guī)劃、合理利用資源、聽(tīng)取群眾意見(jiàn)、科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)”的原則來(lái)確定。
2.2污水處理工藝
目前,國(guó)內(nèi)外污水處理技術(shù)從工藝原理上基本可分為自然處理系統(tǒng)和生化處理系統(tǒng)兩類。自然處理系統(tǒng)主要是利用土壤過(guò)濾、植物吸收和微生物分解的原理進(jìn)行污水處理的系統(tǒng),或稱為生態(tài)處理系統(tǒng)。常用的有:人工濕地處理系統(tǒng)(水平流、垂直流)、地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)、塘處理系統(tǒng)等。生化處理系統(tǒng)又分為好氧生化處理和厭氧生化處理。好氧生化處理主要是通過(guò)動(dòng)力給污水充氧,培養(yǎng)好氧微生物菌種,利用好氧微生物的分解,消耗吸收污水中的有機(jī)質(zhì)、氮及磷等。常用的有活性污泥法、A/O法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法、SBR法等。厭氧生化處理主要是利用厭氧微生物的代謝過(guò)程,在無(wú)需氧氣的情況下把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物。常用的有厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。針對(duì)農(nóng)村地區(qū)特點(diǎn),常用污水處理技術(shù)有以下幾種。
1)人工濕地處理技術(shù)。有條件的村莊,可充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田灌排渠道與附近的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等,建設(shè)人工濕地處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般由人工基質(zhì)和生長(zhǎng)在其上的沼生植物(蘆葦、香蒲等)組成,是一種獨(dú)特的“土壤一植物一微生物”生態(tài)系統(tǒng),利用各種植物、動(dòng)物、微生物和土壤的共同作用,逐級(jí)過(guò)濾和吸收污水中的污染物,達(dá)到凈化污水的目的。濕地處理系統(tǒng)工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、管理方便、能耗低、工程基建低、運(yùn)行費(fèi)用低,能耐受沖擊負(fù)荷,凈化出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定。缺點(diǎn)是占地面積大,需要解決土壤和水中的充分供氧及受氣溫和植物生長(zhǎng)季節(jié)的影響等問(wèn)題。人工濕地可與穩(wěn)定塘等其他工藝聯(lián)合運(yùn)用,例如重慶大學(xué)的蔡明凱等人采用厭氧生物濾池-人工濕地-生態(tài)塘工藝處理養(yǎng)殖廢水,經(jīng)過(guò)各單元的處理,CODcr去除率約為80.30%,SS去除率約為94.69%,NH3-N去除率約為73.39%,TP的去除率約為86.78%,出水濃度能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
2)地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)。適合于農(nóng)戶居住的土地較分散,且村莊周邊往往有閑置荒地。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)是一種基于自然生態(tài)原理,予以工程化、實(shí)用化而創(chuàng)造出的一種小規(guī)模污水凈化工藝技術(shù),是將污水有控制地投配到經(jīng)過(guò)一定構(gòu)造、距地面約50cm深和具有良好擴(kuò)散性能的土層中,投配污水緩慢通過(guò)布水管周?chē)乃槭蜕皩?,在土壤毛管作用下向附近土層中擴(kuò)散。表層土壤中有大量微生物,作物根區(qū)處于好氧狀態(tài),污水中的污染物質(zhì)被過(guò)濾、吸附、降解。由于負(fù)荷低,停留時(shí)間長(zhǎng),水質(zhì)凈化效果好。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)建設(shè)容易、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、基建投資少、運(yùn)行費(fèi)用低;把整個(gè)處理裝置放在地下,不損害景觀,不產(chǎn)生臭氣。缺點(diǎn)是占地面積大,易滋生蚊蠅,冬季運(yùn)行效果差。清華大學(xué)在2000年國(guó)家科技部重大專項(xiàng)中,首先在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用地下土壤滲濾系統(tǒng),并取得了良好效果:對(duì)生活污水中的有機(jī)物和氮、磷等均具有較高的去除率,CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除率分別達(dá)到80%、90%、90%和98%。
3)好氧生物處理系統(tǒng)。好氧生物處理系統(tǒng)是現(xiàn)階段污水處理中最常用的一種處理技術(shù)。好氧生物處理工藝眾多,各有優(yōu)缺點(diǎn)。選擇時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況仔細(xì)論證和比選,注重經(jīng)濟(jì)適用。生物處理法就是通過(guò)風(fēng)機(jī)等設(shè)備給污水輸氧,培養(yǎng)生物菌種和微生物。通過(guò)菌種和微生物把污水中的大部分有機(jī)物分解為無(wú)污染的CO2、水等物質(zhì),少部分合成為細(xì)胞物質(zhì),促使微生物增長(zhǎng),并以剩余污泥的形式排出,使污水得以凈化排放。如SBR法,集曝氣、沉淀、排水功能于一體,不斷地轉(zhuǎn)換,省去了傳統(tǒng)的污泥回流設(shè)備,大大降低了建設(shè)費(fèi)用;A2O法具有脫氮、除磷功能,還有如生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理工藝、膜生物反應(yīng)器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統(tǒng)比較,占地面積小,抗氣候等外界影響的能力強(qiáng),處理穩(wěn)定、效率高,但基建投資、運(yùn)行成本要高于自然處理系統(tǒng)。
4)厭氧生物處理系統(tǒng)。厭氧生物處理技術(shù)是在厭氧條件下,兼性厭氧和厭氧微生物群體將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CH4和CO2的過(guò)程,又稱為厭氧消化。污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。厭氧消化無(wú)需攪拌和供氧,動(dòng)力消耗少;能產(chǎn)生大量含甲烷的沼氣,可用于發(fā)電和家庭燃?xì)?可高濃度進(jìn)水,保持高污泥濃度。厭氧處理工藝在我國(guó)有很長(zhǎng)的歷史,我國(guó)農(nóng)民在古代早已開(kāi)始應(yīng)用厭氧發(fā)酵技術(shù)漚制糞肥,進(jìn)行糞便無(wú)害化處理,而且至今仍在應(yīng)用。我國(guó)是世界上利用厭氧消化技術(shù)制取和利用沼氣最早的國(guó)家之一?,F(xiàn)在,厭氧沼氣池處理污水技術(shù)在我國(guó)中東部地區(qū)應(yīng)用較廣。厭氧沼氣池將污水處理與沼氣的利用有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了污水的資源化,是最能體現(xiàn)環(huán)境效益和社會(huì)效益結(jié)合的農(nóng)村生活污水處理方式。農(nóng)村地區(qū)可根據(jù)實(shí)際情況,采取沼氣池與其他污水處理工藝組合使用的模式來(lái)處理生活污水。江蘇省常州地區(qū)采用了“污水沼氣凈化處理+人工濕地”的污水處理方法,它在原來(lái)水壓式沼氣池的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和提高,采取適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾、沉淀和人工濕地的方法,目前這種污水處理模式在當(dāng)?shù)爻尚л^顯著。經(jīng)過(guò)各單位處理后,氨氮去除率達(dá)93%,總磷去除率達(dá)86%,出水水質(zhì)能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn);其建設(shè)成本每戶約2500元,年維護(hù)費(fèi)12.5元/人,非常經(jīng)濟(jì)。為此建議將厭氧沼氣池作為農(nóng)村生活污水初級(jí)處理措施與其他污水處理工藝組合使用,同時(shí)要重視對(duì)沼氣池出料口出沼液的收集和處理。
2.3污水收集系統(tǒng)
污水收集系統(tǒng)基本上由污水收集管網(wǎng)和調(diào)節(jié)構(gòu)筑物構(gòu)成。污水管道的選擇根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,建議DN<400mm的污水管道采用UPVC(硬聚氯乙烯)雙壁波紋管,500mm≤DN≤600mm的采用PE(聚乙烯)雙壁波紋管,DN≥800mm采用鋼筋混凝土排水管。下面主要對(duì)調(diào)節(jié)構(gòu)筑物中化糞池與調(diào)節(jié)池進(jìn)行說(shuō)明。
1)化糞池?;S池是污水收集系統(tǒng)中的重要單元,應(yīng)避免化糞池滲漏引起的二次污染。農(nóng)村改廁工作已成為農(nóng)村衛(wèi)生工作的重點(diǎn),大部分農(nóng)戶建有沖水式衛(wèi)生廁所,污水經(jīng)過(guò)廁所進(jìn)入化糞池,然后進(jìn)入村莊污水管網(wǎng)。但多數(shù)化糞池結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單,多采用12磚墻,沙漿抹面,從表面看做到了防滲,但由于化糞池埋深淺,經(jīng)過(guò)1a凍融后,化糞池多數(shù)會(huì)出現(xiàn)滲漏,給污水收集帶來(lái)困難。所以,村民家中化糞池應(yīng)根據(jù)實(shí)際加以維修和改造,避免滲漏,確保污水能進(jìn)入污水管網(wǎng)。
2)調(diào)節(jié)池。水量變化大是農(nóng)村污水的特點(diǎn)之一,白天幾個(gè)時(shí)段集中排水,夜間基本沒(méi)有排水。若污水收集系統(tǒng)中不設(shè)調(diào)節(jié)池,水量、水質(zhì)將都難以有效調(diào)節(jié)。水量大時(shí),一方面由于污水沒(méi)有出路,只能直排,另一方面污水處理系統(tǒng)必須根據(jù)水質(zhì)變化情況,不斷調(diào)整運(yùn)行參數(shù),增加了管理難度。所以在污水收集系統(tǒng)中必須設(shè)調(diào)節(jié)池,并且調(diào)節(jié)池容積應(yīng)足夠大,水力停留時(shí)間達(dá)到6~8h為宜。
2.4污泥處置
在污水處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污泥,污泥中含有大量的有毒物質(zhì),如寄生蟲(chóng)卵、病源微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等。污泥處理就是要使污泥減量、穩(wěn)定、無(wú)害化及綜合利用。由于農(nóng)村污水處理站規(guī)模一般較小,產(chǎn)生的剩余污泥也相對(duì)較少,單獨(dú)對(duì)污泥進(jìn)行脫水或壓榨處理既不經(jīng)濟(jì)也不合理,只能妥善儲(chǔ)存,累積到一定量后拖走處理。建議農(nóng)村污水處理站對(duì)污泥處理采用“村收集,鎮(zhèn)運(yùn)輸,縣處理”的模式,各村將剩余污泥貯存于污泥池,所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)一安排環(huán)衛(wèi)吸糞車(chē)運(yùn)走,送至區(qū)縣集中處理。建議設(shè)計(jì)一個(gè)較大的污泥儲(chǔ)存池,能儲(chǔ)存污水處理站半年左右的剩余污泥量。
3結(jié)語(yǔ)
加強(qiáng)科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。為了確保農(nóng)村生活污水治理工作的有序開(kāi)展,應(yīng)先行編制排水工程規(guī)劃。首先,應(yīng)充分考慮與周邊城鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)的排水管網(wǎng)規(guī)劃結(jié)合,避免工程建設(shè)重復(fù)投資,并根據(jù)農(nóng)村自身?xiàng)l件,制定與之相適應(yīng)的規(guī)劃方案。其次,排水系統(tǒng)需要全面規(guī)劃、近遠(yuǎn)期結(jié)合,在不同的階段突出不同的重點(diǎn),滿足農(nóng)村發(fā)展的需要。最后,合理確定規(guī)劃目標(biāo),明確水污染控制規(guī)劃依據(jù)。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,因地制宜地采用經(jīng)濟(jì)、適用的工藝、技術(shù)和方法。
作者:王保學(xué)單位:長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司
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