第一篇:农村生活污水净化池技术
农村生活污水净化池技术
该技术采用多级自流工艺,适合分散处理生活污水,具有投资省、无运行费用、管理方便等特点。该技术不同于传统的沼气池技术,污水经处理后可达标排放。1.用途和功能
生活污水净化沼气池是分散处理生活污水的新型构筑物,适用于近期无力修建污水处理厂的农村。生活污水包括厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲洗厕所用水,其特点有三:一是冲洗厕所的水中含有粪便,是多种疾病的传染源;二是生活污水浓度低;三是生活污水可降解性较好,适用于厌氧硝化制取沼气。生活污水净化池是根据生活污水的上述特点,把污水厌氧硝化,沉淀过滤等处理技术融于一体而设计的处理装置。2.池型结构和工作原理
生活污水净化沼气池是一个集水压式沼气池、厌氧滤器及兼性厌氧塘于一体的多极折流式消化系统。粪便经格栅去除粗大固体后,再经沉沙池进入前处理区1,在这里粪便进行沼气发酵,并逐步向后流动,生成的污泥悬浮固体在该区的后半部沉降并沿倾斜的池底滑回前部,再与新进入的粪便混合进行沼气发酵。清夜则溢流入前处理区2,在这里与粪便以外的其他生活污水混合,进行沼气发酵,并向后流动经过厌氧滤器部分,附着于填料上生物膜重点细菌将污水进一步进行厌氧硝化,再溢流入后处理池。前处理区1和前处理区2都是经过改进的水压式沼气池,后处理区为三级折流式兼性池,与大气相通,上部装有泡沫过滤板拦截悬浮固体,以提高出水水质。
根据粪便污水和其他生活污水管道为分流制或合流制,将污水流程分成两种。Ⅰ合流制
室内污水管道为合流制的污水流程如下:生活污水---->格栅截流井---->沉砂井---->前处理区60%---->后处理区40%---->排出或接好氧处理。Ⅱ分流制
适用于粪便污水和其他生活污水分流的污水处理,污水流程如下:其他生活污水---->格栅截留井---->沉砂井---->粪便污水---->格栅截留井---->沉砂井---->前处理区1(40%)---->前处理区2(30%)---->后处理区(30%)---->排放或接好氧处理。3.工艺参数
生活污水净化沼气池设计依据每天所处理的污水量,污水量按100L/(人•日)左右计算,其中冲洗厕所用水量按20~30L/(人•日)计算,其他生活污水量为70~80L/(人•日)。污水滞留期为2~3天,污泥清掏周期为300天。4.运行管理
合理设计、可靠施工、精心管理是确保生活污水净化沼气池正常运行的三个主要环节。其中日常管理工作必须做到以下几点:a.设立生活污水净化池的地方,应实行专业化施工和承包管理,以保证正常运转;b.建立工程档案和管理记录;c.每年清掏污泥一次;d.每4~5年更新聚氨脂过滤泡沫板,每10年更新软填料(半软填料可不更换);e.注意安全,避免发生火灾,窒息事故。
二、无动力多级厌氧复合生态处理系统
该技术适用于分散户厨房、洗衣、洗澡等低浓度农村生活污水的处理,尤其适合有地势差异的分散户或2~5联户的农村生活污水处理。眉山市青神县黑龙镇罗出村及龙女村可以使用该技术。
厌氧生物专家G.lettinga教授断言,厌氧处理生物技术如果有适合的后处理方法相配合,可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段,这一模式比传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力,尤其适合发展中国家的情况。1.基本原理
针对我国当前资金短缺、能源不足与污染日益严重的现状,厌氧处理技术是特别适合我国国情的一项技术。但因为单独的厌氧对氮、磷等营养元素基本上没有去除能力,污水中的氮、磷会使水体富营养化。同时单独的厌氧处理也不能很好地去除病菌,厌氧出水通常情况下不能达到国家的排放标准。因此,单独的厌氧处理还只能作为一种预处理,必须选择合适的后续处理单元。
基于上述背景,针对独户或联户生活污水的处理,基本形成一套成熟的厌氧处理与生态床相结合的处理方法,简称无动力多级厌氧复合生态处理系统。该系统主要由2~3格厌氧池和1格比表面积较大的砂砾石、细土等为基质的复合生态床组成,其中各池之间靠管道连通,污水在池内停留的时间为5~7天。生活污水经过厌氧处理,生活污水中悬浮物可以沉淀,难降解有机污染物被厌氧微生物转化为小分子有机物。复合生态床表面可种植水生生物。
复合生态床除起到过滤作用外,有机物的床体还能够提高处理效果。一是植物的生长改变生态床的流态,生长的植物根系和茎杆对水流的阻碍作用有利于均匀布水,延长水力停留时间;二是植物的根系创造有利于各种微生物生长的微环境,植物根茎的延伸会在植物根系附近形成有利于硝化作用的好氧微区,同时在远离根系的厌氧区里含有大量可利用的碳源,这又提供了反硝化条件;三是植物生长对各种营养物尤其是硝酸盐氮具有吸收作用。
污水经厌氧“粗”处理后,后续“精”处理单元的负荷相对较小,这样可以节省生态床的占地面积,污水中的悬浮物经厌氧反应器处理后,大部分能被有效地去除,这样也可以防止生态床堵塞。因此,这种组合不但能有效地去除有机物,还能有效解决目前污水处理中难以做到的氮、磷皆能达标的难题。2.技术流程
无动力多级厌氧复合生态处理系统工艺流程如下:
污水-污水收集系统(管道)-3格厌氧发酵处理池 复合生态床 工艺说明如下:(1)污水收集系统
该系统处理对象一般为厨房和洗浴房产生的污水,将下水道等与污水管道之间采用暗槽连接,并在入井口处设一格栅以去除较大的颗粒物。(2)处理池由厌氧发酵池和复合生态系统床组成,形成一体化结构 厌氧发酵池由3个格组成。厌氧发酵的第1格主要是用来调节水量,同时在某种程度上也具有均匀水质和初沉的作用;第2、3格对污水中有机物进行有效降解,有利于复合生态床处理。处理池总容积的计算 V=Q*T 式中 V-升流池设计容积(m)Q-预计升流池处理水量(m /h)T-污水在升流池中停留时间(h)
T一般取为6~7天,V-目前在农村示范成功的池型有3 m 和4.5m。(3)复合生态床结构 复合生态床是处理系统中的主要构筑物,是一个或两个渗滤池组合而成的矩形的砖结构物。池内装有沙砾和人工土等基质。(4)沙砾和人工土的组成和厚度
Ⅰ沙砾层由不同粒径沙砾组成,一般分为3~4层 沙砾采用多孔、比表面积大的无机基质。Ⅱ人工土的选配
土壤中存在种类繁多,数量庞大的各种细菌、真菌、放线菌、藻类、原生动物等,是维持土壤、完成生态系统功能中物质和能量转化不可缺少的组成部分,它们是土壤生态系统中物质和能量循环的分解者和转化者。因此,人工土应选择沙、高肥力的耕层壤质土和草炭为原料。人工土的厚度一般为10~20cm。3.技术特点
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。
三、土壤渗滤生态处理系统
该技术为生物-生态组合技术,适用于有土地较少,但土壤条件适宜的农村点。土壤渗滤包括慢速渗滤、快速渗滤两种方法,对于不同的农村可以根据情况选用不同的渗滤方法。
污水就地土壤渗滤处理系统由前期处理化粪池和土壤渗滤两部分耦合而成。1.工作原理
该系统的基本原理是:生活污水在化粪池中经过沉淀、厌氧处理后,进入分配箱,分流入各土壤渗滤管中,管中流出的污水均匀地向厌氧滤层渗滤,再通过表面张力作用上升,越过厌氧滤层出口堰之后,通过虹吸现象连续地向上层好氧滤层渗透。在上述过程中,水与污染物分离,水被渗滤并通过集水管道收集,污染物通过物理化学吸附被截留在土壤中;碳和氮由于厌氧和好氧过程,一部分被分解为无机碳、无机氮留在土壤中,另一部分变成氮气和二氧化碳散入空气中;磷则被土壤物理化学吸附,截留在土壤中,为草坪或者其他植物所利用。2.工艺流程
污水-厌氧沼气池-配水池-土壤渗滤处理工艺-集水井-出水 3.工艺特点
土壤渗滤生态处理系统与其他污水处理系统相比,具有以下特点:(1)系统运行稳定、可靠,抗冲击负荷能力强;
(2)出水水质好,对有机物尤其对有机氯化物和氨氮有较好的处理效果;(3)一次性投资小,运行费用低,节省能耗;
(4)在土地处理槽上栽种植物,不但能提高系统净化污水的效率,还可以增强景观效果。4.存在问题(1)化粪池的问题
化粪池作为污水土壤渗滤系统的预处理装置,为后续土壤渗滤系统提供污染物浓度较低、生化降解性较高的进水,起着降解污染物和消灭有害细菌的作用,使污水中的粪便得到了一定的无害化处理。目前国内多采用砖砌或混凝土浇筑,造价高,密封性差,生化效果差,施工不方便。随着人们使用的化学用品增加,生活污水成分也变得更加复杂,为了提高污水的净化效果,这些化粪池有待改善。(2)土壤渗滤问题
污水从渗滤管道中流出进入渗滤沟内的土壤中,一部分向地表移动,可达到植物根系,另一部分向下渗滤,污水在这两部分移动时到达哪部分的深度更深一些,关系到渗滤管在土壤中埋藏的深度问题。(3)温度对系统的影响
由于土壤渗滤生态处理系统中的微生物基本处于天然的环境状态下,随环境温度气候变化而变化。夏季气温高时,微生物活性大;冬季气温低时,微生物的活性大大降低,系统的污水处理能力大大降低。尤其在北方地区,冬季如何正常运行值得研究。
(4)降水对系统的影响
在进行系统排水设计时必须考虑降水量的影响,以保证及时低将进入系统的降水排出,减少其对水力负荷的影响。5.发展前景
土壤渗滤生态处理系统是一种适合于处理分散排放生活污水的使用技术,它充分利用了土壤-植物-微生物系统的净化能力,具有不影响地面景观、运行操作管理简单、建设费低、出水水质好等优点。随着我国农村的不断发展,这种污水处理系统可由单纯的“处理型”转化为处理与利用相结合的“利用型”,污水经处理后可用来灌溉等,以缓解农村缺水的问题
第二篇:新型碳素纤维污水净化技术
新型碳素纤维污水净化技术
新型碳素纤维污水净化技术实现高效水处理
来源:谷腾环保网 阅读:292 更新时间:2014-04-09 15:11 ——专访北京市水处理环保材料工程技术研究中心主任海热提教授
近年来,碳纤维被广泛应用于湖沼和海岸水质净化以及人工养殖海藻等领域。碳纤维的作用机制如何?其在水污染领域产业化应用如何?谷腾环保网近日采访了国内碳纤维研发做的较为成功的研究机构——北京市水处理环保材料工程技术研究中心。工程中心主任海热提教授向笔者揭开了碳纤维污水净化技术的神秘面纱。
谷腾环保网:请简要介绍下工程中心的背景?在水质净化方面研发了哪些新技术?
海热提教授:随着经济社会的快速发展,北京市水资源日益匮乏,水污染不断加剧已成为制约北京社会经济可持续发展的重大“瓶颈”问题。为了改善北京市的水环境质量,提高水资源利用效率,“十二五”期间,北京市将落实减排目标责任制,强化污染物减排和治理,推行最严格的水资源管理制度。在此背景下,我科研项目组依托北京化工大学,联合中国通用机械工程总公司等3家科研企业单位共同建立了北京市水处理环保材料工程技术研究中心,以期通过环保材料的研发、技术的创新、以及装备的研制,为北京市的水环境质量改善提供有力的技术保障。
在水质净化方面,工程中心已成功进行了多项材料的研发、技术的创新和装备的研制。主要包括生态碳纤维、生物相容性碳纤维、生物碳纤维双层过滤平板膜、微生物挂膜菌剂以及微纳米气泡发生装置的研发;碳纤维接触氧化、碳纤维MBR、碳纤维生态浮岛、碳纤维SBR、碳纤维A2/O、强化人工湿地等污水净化技术与相应的净化装备等。
谷腾环保网:你们推出的新技术——碳纤维材料净化装置,核心就是碳素纤维,请介绍下应用这种材料净化的机理以及去除效果如何?
海热提教授:碳素纤维是由聚丙烯纤维经过特殊的高温处理后形成的。通常,一束碳素纤维中含有12000根,每一根直径7微米,只有头发直径的十分之一。碳素纤维具有丰富的微孔结构;比表面积大,一般都在1000m2/g以上,具有较大的吸附容量;其微孔直接分布于纤维的表面,因而吸附质扩散的路径短、时间短,其吸附和再生的速率快,可在较温和条件下再生。整体而言,碳素纤维具备优良的亲水性、生物兼容性和生物附着性。
将碳素纤维其用于污水处理中时,由于其比表面积大、孔径分布合理、高吸附和高生物相容性的特点,能为微生物生长提供良好的环境。在水中,碳素纤维受到紫外线、电磁波等外界能源照射后,会发出超声波,周围的好碳素菌等多种微生物会受其影响,快速吸附在碳素纤维上,并且迅速繁殖,形成有粘着性的生物膜,吸附水中的有机物、氨氮等污染物。此外,除吸附作用外,微生物在材料表面附着形成的生物膜,以有机污染物为能量来源,通过自身的新陈代谢作用降解水体中的有机污染物,把这些污染物分解成二氧化碳和水,从而使水质提高,透明度增加。碳纤维材料的污水净化效果极好。对于污水排放量最大的生活污水,当其COD为500-1000mg/l,氨氮30-50mg/l,使用该材料能使其COD去除率达到90%以上,出水COD降至 45 mg/l左右;氨氮去除率达到80%以上,出水降至4 mg/l左右。完全达到国家关于城镇污水处理厂一级A的提标改造标准。在处理水产养殖废水和微污染水方面,该材料的应用可使水中COD、氨氮、总磷和浊度分别去除50%、45%、40%、65%,养殖水体使用寿命延长至90天,使河道的水质按地面水环境质量标准由V类提高到III-IV类。除此之外,该材料还适用于各种有机废水的处理,可对含氯废水、制药厂废水、有机染料废水、造纸黑液、苯酚废水、四苯废水、己内酰胺废水、二甲基乙酰胺和异丁醇废水进行处理。其中,对制药废水的处理结果表明,采用该材料可以使总排水出水达到生物工程类制药工业水污染物排放标准(GB 21907—2008)一级标准,净化效率达86%以上。同时,碳纤维材料对金属离子具有较好的吸附还原能力,可吸附水中的银、铂、汞、铁等多种离子并能够将其还原。
谷腾环保网:对比其他技术设备,碳纤维材料净化成套装置技术特点和优势在哪?对比国内外同类技术有何差异?
海热提教授:碳纤维材料与其他作为接触氧化池内的填料相比,具有高孔隙率、高吸附能力、易挂膜等优点。将其与污水处理工艺相结合所形成的的碳纤维污水净化技术和装备的特点与优势主要体现在以下几点:①生物碳纤维属新一代环保型材料,在国内外是首创,填料污水净化性能达到了国际领先水平,为技术领先填料,普通活性碳纤维无论从成本上还是性能优越性上都无法与之匹及,因此该技术中碳纤维材料先进性突出;②通过碳纤维污水处理技术与装备在各污水处理领域中的应用,表明了该技术在节能减排方面效果显著;③该技术的应用不仅实现了污水的资源化,提升了企业废水达标排放水平,还为我国污水资源化提供技术支持,有利于促进我国可持续发展和控污减排,环保性能强;④由于碳纤维材料具备稳定性高、质轻、机械强度大、寿命长、安装维修方便、单位用量少和价格便宜的优势,可以实现节省工程投资和运行费用的目的,其经济效益显著;⑤该技术不仅可用于水产养殖池体净化、石化废水净化、养猪废水净化、生活污水处理厂提标、制药污水水净化、河道湖泊微污染水体生态修复,同时也可以推广到其他污水处理等领域,用途广泛。
相对于国内外同类技术,以碳纤维为核心的污水净化技术设备在集成碳纤维填料之后,其生物亲和性更强,因而对有机物的降解能力更强,效率更高。同时,由于碳纤维材料所具备的的显著的经济优势,其相应的技术装备成本控制更好,因而更加便宜。经对比,处理1gCOD所需碳纤维材料的成本为0.92元,相比日本生态草(2.4元)和美国阿科曼(1.54元)具有绝对价格优势,使用该材料为核心的反应器与工艺,在工程上五年内可节省500万-2000万。因此,碳纤维材料净化水处理关键技术及其成套装备从处理效果、投建成本与运行成本上都具有绝对优势。
谷腾环保网:碳纤维材料使用寿命如何?整个系统成本用户可以接受吗?
海热提教授:前面提到过,碳纤维材料的强度极高、耐酸耐碱,可以保证安装使用20年不更换而不会造成明显的性能退化。考虑到填料本身价格并不高,而寿命很长,所以整个系统成本用户是绝对可以接受的。
谷腾环保网:碳纤维材料净化装置适用于哪些环境水质?介绍下典型的项目,运行情况如何? 海热提教授:工程中心将该材料广泛用于生活污水处理、微污染水体修复、水产养殖废水处理、养猪废水处理、印染废水处理、石化废水处理、制药废水处理、高盐度废水处理中,效果良好。工程中心已将该材料和技术及装置成功应用于北京小汤山鸿羽水产养殖水质净化与废水处理、北京通州碧水污水处理厂水质提标中试、绍兴兴越小区大山池水质净化工程、绍兴水务公司污水处理厂水质提标中试、汕头澄海区莲上镇涂城村农村污水处理工程、汕头铁洲社区农村污水处理工程、北京通州张家湾鑫淼渔场水质净化与利用示范工程、北京昌平常兴庄渔场水质净化与利用示范工程中,运行效果良好。
北京通州张家湾鑫淼渔场水质净化与利用示范工程是我们材料和技术应用的一个典型项目。该项目自2012年起开始运行,计划于今年7月份结束。通过前期调研,针对该厂目前在水质净化工艺中存在的问题,我中心提出了对其净化填料进行更换、采用碳纤维生态浮岛工艺对水体净化工艺进行改进的技术和工艺,并且运用碳纤维一体化膜反应器实现其水循环。自2013年2月起,我们对该厂的填料进行调研,发现该厂原先采用的是传统的毛刷填料,该填料质地坚硬,比表面积小,不利于微生物的生长附着。并且,若长期安置于水中,可能存在部分化学物质释放对鱼类造成危害的隐患。此外,毛刷填料虽然价格低廉,但需经常更换,经济性并不明显。因此,我中心将自主研发的高科技碳纤维材料应用于该厂中,替换了其原有的填料。随后,中心研究人员通过大量的技术论证和对比试验后,决定采用碳纤维生态浮岛净化工艺对水产养殖水体进行原位修复。在工程示范中,共制作大型浮岛11座,共158 m2,占整个水面面积的27.8%。分为泡沫浮岛和聚丙烯浮岛,其中泡沫浮岛共80平米,每平米16个花盆,16束生物碳纤维材料;聚丙烯浮岛78平米,每平米9个花盆,12束生物碳纤维材料。浮岛种植植物品种包括小香蒲、紫花梭鱼草、美人蕉、慈姑、狐尾藻、菖蒲、千屈菜、黄花鸢尾等,浮岛按照植物种类进行种植。浮岛完成后总体呈长方形,横放于池子当中,两边用尼龙绳固定在岸边,防止浮岛随着水流移动。经初期的稳定运行,碳纤维生态浮岛上的植物生长旺盛,鱼苗生活正常。对池内水质进行定期检测发现,COD、氨氮和亚硝酸盐保持在较理想状态,池内的溶解氧浓度保持在8.0 ppm以上,pH在7.5~8.1的范围内。该结果表明,通过植物与碳纤维材料的多重吸收降解,碳纤维生态浮岛对影响鱼群免疫力的非离子氨等具有明显的去除效果,是养殖水体净化的优选工艺。除了对其养殖水体进行净化,针对目前渔业发展中的集约化养殖趋势,我中心将自主创新的生物碳纤维+气升循环一体式MBR组合工艺应用于该工程中,以实现渔场的循环用水需求。经前期设计、安装与调试,在最佳工艺参数的条件下,该反应器的出水已能完全满足鱼池用水循环的水质要求,谷腾环保网:河湖富营养化现象已成为世界上重要的水环境污染问题。目前我国十大流域都已经受到不同程度的污染。贵中心提出的一系列河湖生态治理方案中,碳纤维材料做为核心设备,其技术治理路线是怎样的?
海热提教授:总体路线从目标层、方案层、保障层3个方面进行设计。目标层解决污染、突破瓶颈,实现人与环境和谐共存。
方案层确定“一个核心”与“三大重点”两项根本任务,“一个核心”即以河道生态综合治理为核心,“三大重点”即以排污口截污治理、面源污染防治、河流断面水质达标治理为重点,进行河道综合治理。同时,利用多项关键技术实施方案保证任务的顺利实施。
保障层设置健全科学的管理运行体系,同时包含应急技术方案等技术保障,全程保障项目方案从设计到施工以及运行进程的正常顺利运转。
谷腾环保网:时下,国家对生态环境保护、生态修复日益关注,并采取了一定的措施加强这方面的治理,您认为你们技术的前景如何? 海热提教授:由于生态修复技术在达到污水净化效果的同时不但不会造成环境的二次污染,还具有良好的景观效果,其显著的生态友好性使得此类技术在我国生态环境保护和生态修复领域中日渐得到了认可和推广。
我中心所研发的以碳纤维材料为核心的污水净化技术可以实现对环境的零负荷与完全的生物安全,是净化受污染水域、修复水环境生态的优良选择。将其应用于城镇污水处理厂升级改造、小区景观水体水质净化、农村污水处理、水产和畜禽养殖废水处理、石化和制药废水处理、受污染河流和湖泊水体水质改善等,工程应用结果均显示了其显著的污水净化效果,为相关技术的推广应用提供了支撑。由于该技术所具有的显著的经济、社会和环境效益,在国家水专项所支持的水体污染治理与修复研究中具有广阔的推广应用前景,是国家水处理、水质净化与提标、河湖污染治理等领域的最佳选用技术。
谷腾环保网:您对工程中心未来发展有何规划?
海热提教授:目前中心已经研发几项关键生态修复技术,获得了多项相关国家发明技术专利授权,并联合几家科研企业单位进行了技术交流和应用推广,进行了相关工程示范,初步建立了环保关键技术交流共享平台。下一步工程中心计划将中心网站平台逐步开放,积极引入更多的环保企业、环保科研单位,巩固平台建设,继续推进技术交流与共享。同时,工程中心将继续加大力度进行环保新技术研发,积极为中国环境保护事业做出应有的贡献。
第三篇:农村生活污水处理技术探讨
农村生活污水处理技术探讨
摘 要:农村的生活污水, 是造成农村水环境污染的原因之一, 也是造成湖泊富营养化的重要因素。针对中国农村生活污水排放分散、污染物浓度低的特点, 介绍了生活污水净化沼气池技术、稳定塘生活污水处理技术、人工湿地处理技术、土地渗滤处理系统和生物滤池技术等, 以及几种工艺先进、具有推广价值的生活污水处理技术的原理、技术特点, 为农村地区污水治理提供参考。
关键词:农村生活污水 现状 处理技术 对策
随着我国农村经济的发展和农村生活水平的不断提高,农村生活污水引起的环境污染日趋加重。目前,我国农村生活污水排放量每年约为80亿~90 亿t,且不断增加,但处理情况却不容乐观。96 %的村庄没有排水渠道和污水处理系统,生活污水随意排放,造成农村环境的严重污染,成为农村水源地潜在的安全隐患,加剧了淡水资源的危机。因此,对农村生活污水处理技术进行研究,寻找适合农村生活污水的处理工艺和运行模式,具有迫切的现实意义。农村生活污水概述
农村生活污水是指居民生活过程中粪便及其冲洗水、洗浴污水和厨房污水等,此外,还包括一些农村分散养殖过程中所产生的污水。农村生活污水含有机物质、氮(N)磷(P)营养物质、悬浮物及病菌等污染成分,各污染物排放质量浓度一般为: CODCr为250 ~ 400 mg/L,氨氮为40 ~ 60 mg/L,TP 为2.5 ~ 5.0mg/L。与城镇污水处理相比,农村生活污水处理有其自身特点。首先,农村地区技术经济基础薄弱,缺少重组的资金和专业的技术管理人员,污水处理设施的日常运行和维护难以保证。其次,农村生活污水在排放方式、水质和水量方面具有自身特性,主要表现在:面广分散,收集困难;水量变化大,排放不均匀;可生化性好,几乎不含有毒有害有机污染物。农村生活污水处理现状
近年来国外的专家学者对农村生活污水的处理越来越关注,农村生活污水处理技术逐渐成熟,工艺呈现出多样性。现阶段,我国小城镇污水处理率还不到10%,农村地区生活污水的处理率更低,绝大部分生活污水未经处理直接排放。国内对农村生活污水的治理随着三河、三湖污染的加重才刚刚兴起,但农村生活污水治理工程较少,很多处理技术也仅仅处在示范研究阶段。目前农村生活污水的治理存在一个较大的难点,即基建投资以及运行费用较大,农村经济实力以及技术力量很难满足常规城市生活污水处理厂技术要求等。因此,急需要开发高效、低能耗、低成本的污水资源化技术,引进适合我国国情的国外发达国家的先进技术与工艺,解决农村生活污水污染问题。农村生活污水处理技术
3.1 技术选择原则
农村地区经济技术薄弱,缺少充足的资金和专业的技术管理人员,因此农村生活污水处理方式不能照搬或套用城镇污水处理模式,须结合农村实情和生活污水特点科学决策。在具体选择农村生活污水处理方式时,一般应遵循以下原则。
(1)因地制宜
农村生活污水处理不能拘泥于一种或几种模式,关键要根据镇村的功能、人口、地形地貌、地质特点、气候、排放要求和经济水平等,通过技术经济分析和比较,因地制宜地选择简单、经济、有效的处理技术。如在经济发达、用地受限的镇村,可以选择由厌氧、好氧组合而成的一体化处理设备;在用地充裕、气候适宜的镇村,可以选择人工湿地、稳定塘等生态处理技术。
(2)维护管理简便
我国农村地区经济技术相对落后,缺乏专业技术人员,往往发生农村生活污水处理设施建成投产后无法实现科学维护与管理的现象。因此,在农村宜选用维护需求量少、日常管理简单的处理技术。
(3)运行费用低廉
目前,我国农村生活污水处理设施运行费用十分有限,缺少稳定经费来源,城镇污水处理中最常采用的好氧处理技术因运行费用高,在农村地区推广应用受到一定局限。因此,在条件允许的地区,应尽可能采用生态或厌氧处理法,做到污水处理能耗的最小化。
(4)工艺流程简单
农村生活污水处理设施规模小,维护管理不容易到位,因此其工艺流程不能太过复杂,要尽量减少工艺环节,以便于运行管理。一般来说,农村生活污水处理系统最好不设初沉池和二沉池,可采用较大体积的均化池代替调节池和初沉池,利用生态处理法或生物膜法省去二沉池。
3.2 技术方法
根据以上农村生活污水处理技术的选择原则,目前适合农村生活污水处理技术主要有生活污水净化沼气池处理技术、土地渗滤处理系统、稳定塘处理系统、人工湿地处理系统、生物滤池技术等。
3.2.1 生活污水净化沼气池处理技术
生活污水净化沼气池处理技术是利用有机物厌氧发酵的原理,在厌氧和兼性厌氧的条件下对污水进行处理的一种技术。这种技术在我国农村生活污水处理的实践中,是最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式。污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气,发酵后的污水被去除了大部分有机物,达到净化目的;产生的沼气可作为浴室和家庭用能源;厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。
在我国,生活污水净化沼气池主要用于取代传统的化粪池,漆贯学等的课题研究认为生活污水净化沼气池技术的主要问题包括工艺设计不合理,运行稳定性
难以保证,处理效果不及二级污水厂等。毛华海对生活污水净化沼气池池型、工艺改进进行了初探,提出了改进生活污水净化沼气池处理效果的3 个方向。目前,生活污水净化沼气池工艺已较为成型,曹军等对其工艺流程及施工流程进行了详细的介绍。
3.2.2 土地渗滤处理系统
土壤渗滤处理系统是利用自然系统的净化功能,将污水有控制地投配到土层中,通过“土壤- 植物”系统的生物、化学、物理的吸附、固定,对污水资源及N、P 等营养元素再利用,对污水中的污染物进行降解。常用的技术有慢速渗滤处理系统和人工快速渗滤系统。
3.2.2.1 慢速渗滤处理系统
慢速渗滤处理系统将废水利用到耕作土壤中,达到处理的目的,同时可以满足作物生长的需要。慢速渗滤处理系统渗滤速度慢,以污水的深度处理和利用水、营养物为主要目标,故污水净化效率高,出水水质优良,基本不产生二次污染。早期的慢速渗滤处理系统的研究主要以玉米- 小麦系统的研究为主,这种工艺对氮的去除率达到70%,磷的去除率达到50%,且具有良好的经济收益。但考虑到传统的慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低,赵建芬等进行了污水慢速渗滤土地处理系统改进的试验研究,研究表明改进的慢速渗滤土地处理系统对悬浮物、有机物(CODCr)、氨氮、总氮、总磷有很高的去处效果,分别达到了51. 55%、84. 76%、97. 92%、91. 78%、98. 83%。
3.2.2.2 人工快速渗滤系统
人工快速渗滤系统是在传统快速渗滤基础上发展起来的一项技术,它采用天然河沙作为主要渗滤介质,并掺入一定量的特殊填料,不仅继承了土地处理工艺建设成本和运营成本低,操作方便,管理简单的优点,和传统工艺相比,还大大地提高了水力负荷,不受土地等自然环境的影响,具有较高的工艺实用性,被认为是解决小流量生活污水的最适合、最可靠的途径。人工快速渗滤系统采用干湿交替的运转方式,传统的快速渗滤系统,一般采用1 ~ 3 d 淹水和4 ~ 10 d 落干的方式运行。邵坚等对人工快渗系统的运行方式进行了研究,研究表明通过缩短淹水周期,加大系统淹水和落干的频率,可以明显改善人工快渗系统的污染物去除效果。至今,人工快速渗滤系统污染物的去除机理尚未研究清楚,但普遍认为是在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用。
3.2.3 稳定塘处理系统
稳定塘是一种经过人工修整而且设有围堤和防渗层的池塘,它主要利用水生生物系统,依靠自然生物净化功能,使污水得到净化。这种工艺基建费用低,运行费用低,无污泥处理,但同时存在有机负荷低、占地面积大、处理效果受气候条件影响大的缺点。为了提高稳定塘的处理能力和效果,研究者们提出并发展了高效藻类塘,最大限度地利用藻类产生的氧气,充分利用菌藻共生关系,对污染物进行高效处理。目前我国已在太湖地区建立了高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水的试验研究。
3.2.4 人工湿地处理系统
人工湿地,是一种为处理污水而采用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物,在构筑物的底部,按一定的坡度填充选定级配的填料,如碎石、沙子等,在填料表层土壤中种植一些对污水处理效果好、成活率高、生长周期长、美观以及具有经济价值的水生植物,通过生态处理系统内的微生物和水生植物的协同作用,实现污染物的去除。人工湿地是一种经济、高效的处理系统,可用作处理农村生活污水。它的净化机理比较复杂,植被系统起着重要的作用。Li 等在太湖地区建立了水稻湿地系统,研究表明水稻湿地系统不仅具有对氮有很好的去除效果,而且还能节省化肥的使用和灌溉的水量。同时,填料也是人工湿地的重要组成部分,对于净化磷素污染物有重要作用。以上海市农村地区为例,人工湿地得到了广泛应用,9处垂直潜流人工湿地出水皆能达标排放。
3.2.5 生物滤池技术
生物滤池,是一种内部由碎石或塑料制品等惰性过滤材料填充,材料表面生长生物群落,污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触,得以去除的生物反应器。其最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体,节省了后续沉淀池,具有池容小、占地面积小、出水水质好和流程简单等优点。童晶晶等研究表明,高效功能陶粒用作填充材料,生物滤池能取得更好的效果。此外,有研究者将生物物种蚯蚓引入生物滤池构成蚯蚓生物滤池,它是根据蚯蚓具有吞食有机物、提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分解转化等生态学功能而设计的。在我国最早是陈旸等对其进行了研究,利用蚯蚓生物滤池处理城市生活污水初步试验的结果表明,当表面水力负荷为1 m3 /(m3·d)时,以细木屑、泥炭、石英砂为滤料,污水的CODCr、BOD5、SS去除率分别为72. 4%、72. 8%、90. 5%;以粗木屑、泥炭、石英砂、谷壳为滤料,污水的CODCr、BOD5、SS 去除率分别为80. 5%、87. 5%、93. 2%。
3.2.6 组合工艺
任何农村生活污水处理技术都有它的不足之处,为了取得更好的农村生活污水处理效果,往往将两种或多种处理技术进行联用,以期达到处理效果和经济性的最佳组合。唐晶等将生物和生态技术进行组合,对处理农村生活污水进行了研究,利用厌氧/跌水充氧接触氧化/水生蔬菜型人工湿地组合工艺处理农村生活污水取得了较好的去除效果,且处理效果很稳定。在云南泸湖当地的农村地区,也使用到了生物/生态技术,将氧化沟与人工湿地联用处理农村生活污水。吴迪等将厌氧工艺与生物膜技术结合,处理农村生活污水,出水水质良好,可用于农业灌溉和观赏性景观河道用水。武汉大学也有关于组合工艺处理农村生活污水的研究,研究证明了IST(Innovative Septic Tank)+ CMFB(Compound Media Filter Bed)系统是一种处理生活污水可行的工艺。建议与对策
4.1 加紧相关政策落实
大力推行乡村清洁工程和生态家园富民工程等农村生态环境综合整治工程的实施,落实国家关于新农村建设以及改善农村生态环境的有关政策、规划和措施,为农村生活污水处理提供有力的政策支持和保障。
4.2 加强应急处理能力建设
对农村环境问题上加强组织领导和应急保障,完善应对方案和措施,搞好组织协调、应急物资保障和现场应急处置,积极开展污染源受损情况排查和环境风险评估判断,确保生活污水污染控制在最低限度。加强相关应急能力建设,建立相关组织协调体系,为农村污水处理提供有力的制度保障。
4.3 加快相关技术研发
农村生活污水污染是一个不可忽视的问题,需要迫切解决。目前国内农村生活污水处理技术主要还处于实验模拟阶段,因此,需要联合高等院校以及科研院所科研攻关力量,进行技术交流与合作,加快开发高效、低能耗、低成本的污水资源化技术,提高污水处理效率;引进适合我国国情的国外发达国家的先进技术与工艺,为农村生活污水处理提供有力的技术支持。
4.4 加大资金投入力度
农村生活污水的处理只靠单户农民很难实现,政府部门更需要加大农村环境综合整治的投资力度。除了采取国家扶持、地方资助的方式外,还需要多渠道筹集生活污水处理设施与运行的资金,建立专项资金,形成多元化投入,为保证农村生活污水处理工程的顺利运行提供有力的资金支持。小结
为改变农村生活污水无序排放现状,积极开展农村生活污水治理研究是十分必要的,农村生活污水的管网收集是农村生活污水处理的前提,开发投资节省、运行费用低、操作管理简便的适用技术是农村生活污水处理的关键,落实建设资金和运行费用是农村生活污水处理的保障,政府部门应高度重视农村生活污水的有效治理,尽快建立相关标准及技术规范,加大投资力度,确保农村污水治理工程的长期稳定运行。
参考文献
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第四篇:农村生活污染防治技术政策
环境保护部文件
环发[2010]20号
关于发布《农村生活污染防治技术政策》的通知
各省、自治区、直辖市环境保护厅(局),新疆生产建设兵团环境保护局:
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》等法律法规,推动社会主义新农村建设,保护和改善农村环境,防治农村生活污染,提高农村生活质量和健康水平,现发布《农村生活污染防治技术政策》,请结合本地区实际认真执行。
附件:农村生活污染防治技术政策
二○一○年二月八日
主题词:环保 农村生活 污染防治 技术政策 通知
抄送:发展改革委,科技部,住房城乡建设部,农业部,中国环境科学研究院,中日友好环境保护中心,南京环境科学研究所,华南环境科学研究所,环境保护部环境规划院。
附件:
农村生活污染防治技术政策
一、总则
1.为落实《中共中央国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见》,有效防治农村生活污染,改善农村生态环境,根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和《中华人民共和国大气污染防治法》等相关法律法规,制定本技术政策。
2.本技术政策适用于指导农村居民日常生活中产生的生活污水、生活垃圾、粪便和废气等生活污染防治的规划和设施建设。
3.地方人民政府是农村生活污染处理处置设施规划和建设的责任主体,乡镇政府和村民委员会负责农村生活污染防治工作的具体组织实施;鼓励村民自治组织在区县或乡镇人民政府的指导下进行生活污染处理处置设施的建设和日常管理工作。
4.应根据不同地区的农村社会经济发展水平、自然条件及环境承载力等差异,按照因地制宜、循序渐进和分类指导的原则,统筹城乡生活污染防治基础设施建设,推动农村生活污染防治工作。
5.农村生活污染防治的技术路线是在源头削减、污染控制与资源化利用的基础上,遵循分散处理为主、分散处理与集中处理相结合的原则,对粪便和生活杂排水实行分离并进行处理,实现粪便和污水的无害化和资源化利用。
6.在沼气池推广较好的地区,应将已建成的大量沼气池与生活污染物的处理和利用相结合,采用污水、粪便和垃圾厌氧发酵,沼气能源利用及沼液、沼渣农业利用的新型农村生活污染治理技术路线。
7.充分利用现有的环境卫生、可再生能源和环境污染处理设施,合理配置公共资源,建立县(市)、镇、村一体化的生活污染防治体系。
8.加强饮用水水源地保护区、自然保护区、风景名胜区、重点流域等环境敏感区域的农村生活污染防治。对环境敏感区域内的农村生活污水,须按照功能区水体相关要求及排放标准处理达标后方可排放。
二、农村生活污水污染防治
1.农村雨水宜利用边沟和自然沟渠等进行收集和排放,通过坑塘、洼地等地表水体或自然入渗进入当地水循环系统。鼓励将处理后的雨水回用于农田灌溉等。
2.对于人口密集、经济发达、并且建有污水排放基础设施的农村,宜采取合流制或截流式合流制;对于人口相对分散、干旱半干旱地区、经济欠发达的农村,可采用边沟和自然沟渠输送,也可采用合流制。
3.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,在上述地区鼓励推广非水冲式卫生厕所。
4.对于分散居住的农户,鼓励采用低能耗小型分散式污水处理;在土地资源相对丰富、气候条件适宜的农村,鼓励采用集中自然处理;人口密集、污水排放相对集中的村落,宜采用集中处理。
5.对于以户为单元就地排放的生活污水,宜根据不同情况采用庭院式小型湿地、沼气净化池和小型净化槽等处理技术和设施。
6.鼓励采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。
7.对于经济发达、人口密集并建有完善排水体制的村落,应建设集中式污水处理设施,宜采用活性污泥法、生物膜法和人工湿地等二级生物处理技术。
8.对于处理后的污水,宜利用洼地、农田等进一步净化、储存和利用,不得直接排入环境敏感区域内的水体。
9.鼓励采用沼气池厕所、堆肥式、粪尿分集式等生态卫生厕所。在水冲厕所后,鼓励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。
10.污水处理设施产生的污泥、沼液及沼渣等可作为农肥施用,在当地环境容量范围内,鼓励以就地消纳为主,实现资源化利用,禁止随意丢弃堆放,避免二次污染。
11.小规模畜禽散养户应实现人畜分离。鼓励采用沼气池处理人畜粪便,并实施“一池三改”,推广“四位一体”等农业生态模式。
三、农村生活垃圾处理处置
1.鼓励生活垃圾分类收集,设置垃圾分类收集容器。对金属、玻璃、塑料等垃圾进行回收利用;危险废物应单独收集处理处置。禁止农村垃圾随意丢弃、堆放、焚烧。
2.城镇周边和环境敏感区的农村,在分类收集、减量化的基础上可通过“户分类、村收集、镇转运、县市处理”的城乡一体化模式处理处置生活垃圾。
3.对无法纳入城镇垃圾处理系统的农村生活垃圾,应选择经济、适用、安全的处理处置技术,在分类收集基础上,采用无机垃圾填埋处理、有机垃圾堆肥处理等技术。
4.砖瓦、渣土、清扫灰等无机垃圾,可作为农村废弃坑塘填埋、道路垫土等材料使用。
5.有机垃圾宜与秸杆、稻草等农业废物混合进行静态堆肥处理,或与粪便、污水处理产生的污泥及沼渣等混合堆肥;亦可混入粪便,进入户用、联户沼气池厌氧发酵。
四、农村生活空气污染防治
1.鼓励农村采用清洁能源、可再生能源,大力推广沼气、生物质能、太阳能、风能等技术,从源头控制农村生活空气污染。
2.推进农村生活节能,鼓励采用省柴节能炉灶,逐步淘汰传统炉灶,推广使用改良柴灶、改良炕连灶等高效低污染炉灶,并应加设排烟道。
3.以煤为主要燃料的农村应减少使用散煤和劣质煤,推广使用低氟煤、低硫煤、固氟煤、固硫煤、固砷煤等清洁煤产品。
五、新技术开发与示范推广
1.鼓励加大研发投入,推动科技创新。研发适合农村实际的生活污染防治技术及设备,开展农村生活污染防治新技术、新工艺的开发、示范与推广,为农村生活污染防治提供技术支持。
2.鼓励通过“以奖代补”、“以奖促治”等多种途径加大农村生活污染防治资金投入,促进农村生活污染防治工作。
3.鼓励建立农村生活污染防治专业化、社会化技术服务机构,完善县(市)、镇、村一体化农村生活污染防治技术服务体系,鼓励专业技术服务机构运营维护农村污染防治设施,提高农村生活污染防治水平。
4.加强农村环境污染防治科技知识普及和传播,提高农村居民环保意识。
第五篇:15种农村生活污水处理技术详解
根据住建部2012年5月发布的《中国城镇排水与污水处理状况公报》显示,我国60余万个行政村,对生活污水进行处理的仅占6.7%。污水的直接排放造成严重的“脏、乱、差”现象。据测算,全国农村生活污水排放量约为2300万d/t,BOD为530万d/t,COD为860万d/t,总氮为96万d/t,总磷为14万d/t。我国近3亿的农村人口饮用水不合格,其中1.9亿人的饮用水中有害物质含量超标。
针对农村环境问题,我国提出农村连片整治政策,并出台了《全国农业和农村经济发展第十二个五年规划》、《农村环境连片整治技术指南》和《农村生活污水处理项目建设与投资指南》等指导性文件。
目前我国尚未制定针对农村生活污水处理的国家排放标准,但是地方性标准相继制定和实施,如河北省《农村生活污水排放标准》(DB13/2171一2015)、福建省《农村村庄生活污水排放》(征求意见稿)和浙江省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(征求意见稿)等。
由于我国农村地区自然条件、生活习惯、经济发展等方面差异性大,故需要根据不同地区的具体现状。
水质、水量、排放去向等因地制宜确定处理技术,这样,增加了工作量和处理难度。农村生活污水特点和存在问题 1.1 农村生活污水特点 农村生活曰渐城市化,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。根据水中污染物浓度高低,可分为黑水(冲厕水)和灰水(其余排水)2部分。农村生活污水主要特征见表1。
1.2 存在问题
1.2.1 收集难度大
96%以上的村庄没有排水管道,乱泼乱倒现象严重,雨水、污水和尿液大多一起排入坑塘。农村生活污水的收集问题是制约农村污水治理的直接原因。
1.2.2 管理不到位
近年来,我国虽然已经制定了一些农村生活污水处理技术,以及建设了一些污水处理工程,但正常运行的较少。由于管理不到位和技术人员的缺乏,建好后无人看管,导致大部分工程处于瘫痪状态。
1.2.3 地域广阔和资金不足 据统计,截止2013年底,农村人口占全国总人口的50%,表明全国50%的生活污染负荷分布在农村。由于农村经济落后,农村污水的治理过程中需要有足够的资金来源,用于工程建设和后期的运营管理维护,从而成为制约农村污水治理的一大难题。
1.2.4 政策不完善和观念落后
农村环境保护的相关机构不健全和政策不完善,大多是理论性文件,实际操作性能差。
同时,由于生活习惯问题,在起步阶段,由于村民的环境保护意识较差,故实现观念的改变仍需要较长时间。农村生活污水处理模式
我国农村风俗习惯、人口、自然、经济及社会条件差异大,单一的污水处理模式不能达到农村生活污水达标处理的目的。根据我国农村基本国情,生活污水处理大致形成3种模式,即分散处理模式、村落集中处理模式和纳入城镇排水管网模式。
2.1 分散处理模式
分散处理模式,即单户或几户,采用小型污水处理设备或自然处理形式处理生活污水,其适用于人口密度稀少、地形条件复杂、污水不易集中收集的村庄污水处理。目前,庭院式分散处理-街道式局部集中就地处理采用较多。昌平崔村镇南庄村采取完全分离的生态卫生系统处理生活污水,灰水经简单的土地处理后可回用,尿液与粪便分离后可直接用于农作物施肥,干粪便堆肥返回农田。
2.2 村落集中处理模式
2009年,我国提出“连片治理”模式,连片村庄有如下3种形式:(1)对地域空间相连的多个村庄,通过采取措施实施综合治理。(2)围绕同类环境问题或相同环境敏感目标,对地域上互不相连的多个村庄进行同步治理。(3)通过建设集中的大型污染防治设施,利用其辐射作用,解决周边村庄的环境问题。该模式适用于污水排放量较大、人口密度大、远离城镇的地区。该处理模式,与污水处理站类似,通常采用生物与生态组合处理等工艺形式。
沼山镇采取“五村”环境连片,集中处理生活污水,实现肥田目标,卫生饮水合格率达到98%, 清洁能源普及率达85%。
2.3 纳入城镇排水管网模式
城镇近郊区的农村,经济条件较好,能直接接入市政污水管道的生活污水,可选择纳入城镇污水管网,进行统一集中处理。该方法具有投资省、施工周期短、见效快和统一管理方便等优点。
据统计,截止2011年底,浙江义乌市60%的农村污水已纳入污水处理厂处理,人居环境得到很大改善。农村生活污水单元处理技术近年来,农村生活污水处理工艺各异,但都是各单元处理技术的不同组合。农村污水处理实用技术包括化粪池、污水净化沼气池、普通曝气池、序批式生物反应器、氧化沟、生物接触氧化池、人工湿地、土地处理和生态塘等。根据受纳水体功能要求,结合农村地区经济状况、基础设施、自然环境条件完备情况和排水去向等,选择适合当地的处理技术。
3.1 预处理技术
农村生活污水来源多且分散,建议遵循雨污分流原则。雨水通过管道或排水沟单独收集,然后直接排入生态系统进行处理或灌溉农田等。生活污水的收集和预处理,建议保留化粪池或村民门口附近的坑塘。化粪池不仅可以起到收集污水的作用,同时还可以通过微生物新陈代谢作用除去部分有机质。
于慧卿等开发了新型化粪池,工艺流程为分离池-腐化池-酸化池-氧化池-排放。该工艺无动力、低能耗、占地面积小、出水水质好。但是化粪池存在清掏困难、产生恶臭气体和堵塞管道等缺点。四川的排水主管部门建议用格栅沉砂池代替化粪池,在污水接入市政管网之前起到清除大的杂物和防止堵塞的预处理作用,而污水的可生化性并不受到影响,对村民门口附近的坑塘进行合理的改造,可以较容易实现这一目标。
青志鹏等设计了格栅沉砂池预处理装置,清除大的杂物和沉砂,不仅取得了较好的效果,而且降低了建设成本。
3.2 生物处理技术
生物处理技术是利用微生物的代谢作用,使污水中呈溶解态或胶体态的有机污染物转化为稳定的无害物质。农村生活污水有机物含量相对偏高,有毒有害物质含量少。处理工艺常常以生物处理为核心。目前生物单元处理生活污水技术已经较成熟, 而且很多新型工艺不断被研制出来。生物处理技术包括厌氧处理、好氧处理2大类。
3.2.1 厌氧生物处理技术
厌氧生物处理技术无需曝气充氧,产泥量少,是一种低成本、易管理的污水处理技术,能够满足农村生活污水处理的技术要求。农村污水处理中常见工艺有厌氧生物滤池和复合厌氧处理技术。
3.2.1.1 厌氧生物滤池
厌氧生物滤池是密封的水池,池内放置填料,污水从池底进入,从池顶排出。该工艺能耗少,操作简便,处理能力较强,滤池内可以保持很高的微生物浓度,不需另设泥水分离设备,出水SS较低。存在问题是滤料费用高,滤料容易堵塞,生物膜很厚,须严格控制进水悬浮固体浓度。马传军等在春季低温条件下采用牡蛎贝壳为滤料,研究厌氧生物滤池处理生活污水效果。结果表明,污水温度为14〜16°C,进水COD浓度为500〜600mg/L, HRT为14h时,COD去除率可达83%。
3.2.1.2复合厌氧处理技术
复合厌氧处理技术结合了厌氧污泥床反应器和厌氧生物滤池2种反应器的优点,用于处理集中居住区生活污水的新技术。该技术处理效果好、能耗少、运行费用低、操作管理方便。上海市政工程设计研究总院利用厌氧处理组合工艺模式针对上海农村生活污水所开发的复合厌氧反应器处理效果良好。3.2.2 好氧生物处理技术
好氧生物处理技术是在有氧条件下,利用好氧微生物(包括兼性微生物)的作用对污染物进行处理的方法,去除率可达到90%以上,一般比较 适合经济条件较好或对出水要求较高的村庄。适合农村生活污水处理的好氧工艺有生物转鼓、生物转盘、SBR、生物滤池、氧化沟等。
3.2.2.1 生物接触氧化池
生物接触氧化池是生物膜法的一种。该技术将污水浸没全部填料,氧气、污水和填料三相接触过程中,通过填料上附着生长的生物膜去除污染物。生物接触氧化池操作管理方便,比较适合农村地区使用。
日本针对分散式农村污水开发的净化槽,其好氧单元采用了生物接触氧化技术。我国在一些用地受限、冬季气温较低、经济条件较好或出水要求较高的镇村,已研究应用了生物接触氧化技术,如广州市萝岗区埔心村、江苏泰州戴南镇董北村和赵家村、宁夏平罗县渠口乡等。
3.2.2.2 SBR
序批式活性污泥法(SBR)也称间歇性活性污泥法,集调节池、曝气池、沉淀池为一体,不需设污泥回流系统。该工艺操作方便、节省投资、效果稳定,污泥不易膨胀,耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力,适于经济较为发达、用地紧张、水量变化大和需要较高出水水质的农村中小型生活污水处理。
张冰等设计类一体化空气提升SBR处理低C/N农村生活污水,出水COD、NH/-N、TN和TP水质指标均可满足GB18918—2002的二级要求。闫立龙等以稻壳为载体的SBR对有机物和氨氮的去除率分别为90.46%和95.64%,表现出良好的同步硝化一反硝化特性。浙江省温州市瓯海区南白象金竹村采用SBR法处理生活污水,工程运行2a的监测结果表明,出水COD、BOD5、NH3-N和TP的去除率分别达到80.0%、93.3%、90.1%和91.1%,总体运行效果稳定。
3.2.2.3 曝气生物滤池
曝气生物滤池简称BAF,是集生物膜法与活性污泥法两者优点于一身的第3代生物滤池。BAF具有去除有机物、有害物质、脱氮、除磷的作用;占地面积小、基建投资少、能耗及运行成本低。
杨文澜等采用升流式曝气生物滤池对农村生活污水进行处理,研究表明,在HRT为3.2h、气水比为5:1的工艺条件下,CODcr、NH3-N、BOD5、SS均达到GB 8978—1996一级排放标准。
3.3 生态处理技术
生态处理工艺能够很好地结合广大农村地区的自然地理条件,如当地的废塘、滩涂、废弃的土地,因而基建投资低;运行过程无需投加药剂,运行费低;污泥产量少,适当处理还能够达到农业回用标准,减少了2次污染;工艺运行相对稳定,抗冲击负荷能力强,能够使污水稳定达标排放,出水可以直接回用于农田灌溉或农村杂用水。国内外用于农村生活污水处理的工艺主要有人工湿地、地下渗滤、人工快渗、生态塘。
3.3.1 人工湿地 人工湿地主体由土壤和按一定级别充填的填料等组成,并在床表面种植水生植物而构成一个独特的生态系统。国内外已经有很多成功实例。
桂双林等利用生物滤塔-人工湿地组合工艺处理农村生活污水,对有机物及氮、磷去除效果比较明显。
在欧洲应用较多的则是地下潜流系统,种植有芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物,此类系统趋向于近1000人口当量的乡村级社区二级处理。
3.3.2 地下渗滤
地下渗滤是将污水有控制地投配到距地表一定深度、具有一定构造和良好扩散性能的士层中,使污水在土壤的毛细管浸润和渗滤作用下,向周围运动达到净化目的。
上海市宝山区罗店镇张墅村采用地下渗滤系统处理生活污水,出水达到GB 18918—2002 一级B标准,且整个处理系统建造成本低,基本上无需维护。
3.3.3 人工快渗
在快速渗滤系统运行中,污水周期地向渗滤田灌水和休灌,在土壤层形成的厌氧、好氧交替运行状态有利于氮、磷的去除。
陈鸿汉等采用三级串联人工快渗系统处理生活污水,COD和氨氮平均去除率分别为79.65%和94.47%,出水达到GB 18918—2002 一级A排放标准。
3.3.4 生态塘
生态塘是从氧化塘发展而来的污水生态化处理技术,主要进行污水的二级深度处理。它是利用水体自然净化能力处理污水的天然或人工池塘,在太阳能作为初始能源的推动下,借助菌藻共生强化系统去除有机物,以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生水资源予以回收利用,实现污水处理资源化,是生态处理的发展方向。李旭东等采用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水,COD的平均去除率在70%以上,氨氮的平均去除率高达93%,磷的平均去除率为55%。
生态处理技术处理农村污水的优缺点见表2。农村生活污水组合处理工艺
在农村生活污水处理中,单元技术往往都有一定局限性。
目前,国内外由不同技术组合而成的农村生活污水处理工艺形式很多,主要分为4种:“厌氧+生态”工艺、“好氧+生态”工艺、“厌氧+好氧”工艺和“厌氧+好氧+生态”工艺。目前生活污水处理工艺较成熟,各种一体化设备、组合处理技术很多,但我国农村生活污水因其比较分散, 规模较小且不易集中,使其处理不能延用和照搬大、中型规模城市污水处理工艺及设计参数,造成工程投资和运行费用过高。
农村生活污水的处理技术必须遵循“低投资、低能耗、简便、高效”的原则,采用智能化、傻瓜化的运行方式。日本早在20世纪60年代初兴起一种处理中小型分散生活污水的一体化净化槽技术,对改善当时的乡村水环境起到重要作用。
澳大利亚近几年开发出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再生利用系统”称之为“Filter”技术,集污水处理与农田灌溉需求为—体。
根据报道,目前欧洲和北美有20%〜30%的人口利用小型污水处理系统处理乡镇生活污水,工艺多为改进型氧化沟、A/A/0及其变形等组合工艺。我国农村生活污水处理起步较晚,但发展速度很快。
我国部分农村生活污水处理示范工程运行情况见表3。结语
目前,农村生活污水已经成为农村主要污染源。随着环境污染的加剧,农村已成为我国环境整治的新阵地。因此,应根据村庄所处地域、人口规模、聚集程度、地形地貌、排水特点及排放要求,结合当地经济承受能力等,采用适宜的污水收集和处理模式进行农村生活污水处理。
靠近城市的城镇或村庄生活污水可以并入城市集中式污水处理厂,远离城市的村庄因其独立性和分散性等特点,可以灵活组合生物+生态处理技术,如“化粪池+潜流式人工湿地”工艺的庭院式污水处理技术或“强化一级处理+生物处理+人工强化生态净化”工艺的分散式处理技术等。
因地制宜,选择合适的工艺,做到“建得起、用得起、管得好”应注重设备美观化,综合生态效益和环境美学效应也是发展趋势。