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农村分散式生活污水的现状及适合的处理技术

发布时间:2011-07-06 09:51 来源:于峰 编辑:王志林 点击:455次

摘要:综述了我国农村分散式生活污水的现状及特征,提出治理技术选择的原则,介绍了几种适合农村分散式污水的处理技术,为建设社会主义新农村在生态环境的保护方面及其可持续发展提供技术参考。

关键词:农村 分散式生活污水 分散式生活污水处理技术

1 我国农村分散式生活污水现状与特征

1.1我国农村分散式生活污水的现状

占全国总面积近90%的广大农村,96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统。农村生活污染源分散,不易集中,村镇居民环保意识差,加上经济水平相对落后,治理上也存在较大困难,因此,农村生活污水已成为影响水体环境质量的重要污染源。目前我国75%的天然和人工水体出现富营养化[1],而且这一趋势正在不断恶化中。

随着社会主义新农村建设在全国的陆续开展,国家对农村生态环境的重视程度也逐步提高。2006年国家环保总局颁布了《国家农村小康环保行动计划》,指出优先在我国农村水环境污染较严重的地区及水污染治理重点流域,建设农村生活污水处理示范工程;计划到2010年,完成1万个行政村污水处理设施示范建设。目前,在太湖流域及滇池流域的农村地区,已经进行了农村污水处理示范工程建设,在浙江、江苏、青岛、等省市也建设了相关的农村污水处理示范工程。

1.2我国农村分散式污水的特征

农村生活污水主要为冲厕污水和洗衣、洗米、洗菜、洗澡废水。污水中主要是生活废料和人的排泄物,一般不含有毒物质,往往含有氮、磷等营养物质,还有大量的细菌、病毒和寄生虫卵[2]。因生活习惯、生活方式、经济水平等不同农村生活污水的水质水量差异较大,污水有如下特点和问题:(1)污水分布较分散,涉及范围广、随机性强,防治十分困难,管网收集系统不健全,粗放型排放,基本没有污水处理设施;(2)农村用水量标准较低,污水流量小且日变化系数大(3.5~5.0);(3)污水成分复杂,但各种污染物的浓度较低,污水可生化性较强[3]。

2 农村生活污水治理技术选择的原则

村镇污水分散、量小变化量大,因此在选择处理技术时应充分考虑到[3]:(1)处理工艺运行稳定;(2)技术的一次性投资建设费用相对较低,应在镇、乡、村的现有财政能力可承受范围之内;(3)运行费用少,不使用化学药剂、电耗低。设备的运行费用消耗必须与村镇地区居民承受能力匹配,在对当地村镇技术员进行培训后能使之正常运营和维护;(4)应结合当地的自然地理条件,如利用当地废塘、涂滩、废弃的土地,同时注意节省占地面积,特别是不占用良田;(5)运行和管理较简单,设备具有较高的自动控制水平,依托农村地区薄弱的技术和管理能力便能够进行处理设施的管理维护工作。

3 适合农村分散式污水处理的技术

我国从20世纪80年代开始开展生活污水分散处理技术的开发和研制工作,许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用,例如,人工湿地处理技术、稳定塘、分散式污水处理装置等。

3.1人工湿地技术

人工湿地系统是在一定的长宽比及底面坡度的洼地中,由土壤和按一定坡度填充一定级别填料的混合填料床组成,废水在填料床缝隙中流动或在床体的表面流动,并在床体表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值高、抗水性强、生长周期长、美观几具有经济价值的水生植物,形成一个独特的动植物生态环境对废水进行处理。资料表明,人工湿地的工程造价与运行费用仅为传统活性污泥法的10-50%[4]。目前国内外常见的人工湿地主要有3种形式:垂直流人工湿地、表面流人工湿地和潜流人工湿地。用于农村生活污水处理的主要是表面流和潜流人工湿地2种形式。

3.1.1表面流人工湿地

表面流人工湿地对废水的处理过程也就是湿地的植物、基质和内部微生物之间的物理、化学、生物过程相互作用的过程。表面流人工湿地成熟期短,只需要3~4个月[5]。表面流人工湿地通常是利用天然沼泽、废弃河道等洼地改造而成,因而其建设费用较潜流人工湿地要低。

3.1.2潜流型人工湿地

潜流型人工湿地的水面维持在基质床的表面下,这类湿地的基质通常由矿石和粗砂组成,从而能提供较多的孔隙以使污水能迅速渗漏到整个基质床,充分利用了填料表面生长的生物膜和丰富的植物根系[6];同时保湿性又好,处理效果受气候影响小,不易滋生蚊虫;表层土和填料截留的作用,可以延长水流的停留时间,提高了处理效果和能力。潜流人工湿地成熟期相对较长,需要1~2年,且潜流型人工湿地有一定的基质组成,投资较表面流人工湿地大。但在相同水力停留时间下,自由表面流湿地的水力负荷只有潜流湿地的1/3~1/2,若要达到同样的处理规模,则需占用更多的土地[7]。

3.2稳定塘

稳定塘的净化机理:以太阳能为初始能源,通过在塘里种植水生植物,并进行水产和水禽养殖,从而形成人工生态系统。污水进入生态塘中,其中有机污染物被细菌和真菌降解,而其降解产物又被作为碳源、氮源和磷源,利用太阳能,进行新陈代谢过程。其优点:可充分利用地形,节省基建投资;运行维护费低,系统基本不耗能;无需污泥处理;可实现污水资源化。缺点:有机负荷低,占地面积大;处理效果受气候条件影响大;悬浮的藻类使出水COD较高。

下面介绍的新型塘或组合塘工艺,强化了稳定塘的优势或弥补了原有技术的不足。

3.2.1高效藻类塘。

高效藻类塘是由美国Oswald提出并发展的[8]。不同于传统稳定塘的特征主要表现在:较浅的塘的深度,一般为0.3~0.6 m,有一垂直于塘内廊道的连续搅拌的装置;比一般的稳定塘的停留时间短7~10倍;宽度一般较窄[9]。高效藻类塘比传统稳定塘相运行成本低、维护管理简单,克服传统稳定塘停留时间过长,占地面积大等缺点。

3.2.2水生植物塘。

利用高等水生植物,主要是水生维管束植物提高稳定塘处理效率,控制出水藻类,除去水中的有机毒物及微量重金属。研究表明,生长速度最快和改善水质效果最好的水生维管植物有水葫芦、水花生和宽叶香蒲。

3.2.3组合塘工艺

(1)多级串联塘。

将单塘改造成多级串联塘,其流态更接近于推流反应器的形式,从而减少了短流现象,提高了单位容积的处理效率。在设计多级串联塘时确定合适的串联级数,找到最佳的容积分配比特别重要。

(2)高级综合塘系统。

由美国Oswald教授研究开发的由高级兼性塘、高负荷藻塘、藻沉淀塘和深度处理塘4种塘串联组成的高级综合塘系统,每一个塘为达到预期目的而被专门设计。与普通塘系统相比,有水力负荷率和有机负荷率较大,水力停留时间较短;占地少,无不良气味的优点。

3.3分散式污水处理装置

污水分散处理模式,即将农户污水按照分区进行收集,每个区域污水分片收集后,采用中小型污水处理设备单独处理。目前在农村地区推广的小型装置主要有:生物滤池、无动力埋地式污水处理装置、污水净化沼气池等。

3.3.1生物滤池

(1)厌氧水解-高负荷生物滤池。

厌氧水解-高负荷生物滤池组合处理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,同时在传统高负荷生物滤池的基础上对其工艺构造进行了技术创新,通过采用具有高空隙率、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,从而在提高处理效率的同时大幅度降低了建设投资和运行能耗、简化了污水处理流程[10]。

(2)蚯蚓生态滤池。

将生物物种蚯蚓引入生态滤池,可有效解决充氧、反硝化碳源、土壤板结等传统生态滤池不能很好解决的关键性技术难题。该技术水力负荷高,耐冲击负荷的能力强,与人工湿地处理技术结合,具有较强的除磷脱氮能力。

3.3.2无动力地埋式生活污水处理装置

UUAR设备采用无动力厌氧生物膜技术,工艺流程简单,不耗能,全部埋于地下,不占地表,也无需专人管理。UUAR无动力农村生活污水厌氧生物处理技术及设备可以有效地去除农村生活污水中的有机物质。

3.3.3生活污水净化沼气池

生活污水净化沼气池具有投资分散,资金容易筹集,可就近处理,运行费用低,不需专人管理,采用地下自流形式,不占地不耗能等优点。生活污水净化沼气池是在化粪池和沼气池的基础上发展起来的,解决了化粪池处理效果差、沉积污泥多、沼气池沼气回收率低的弊端。

4  结语

为加速我国新农村的建设进程,保护农村生态环境,解决农村水污染问题势在必行。人工湿地处理技术、稳定塘、分散式污水处理装置技术具有造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、运行管理简单、维护方便等优点,其处理效果目前已在我国滇池及太湖地区的农村生活污水处理等示范工程中得到验证,适合于我国农村生活污水的处理。实际工作中应在摸清不同类型村庄污染现状的基础上,据环境污染的特点,结合地方特征,采取不同的解决方案及对策。

参考文献:

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