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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇農村污水處理,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
我國是一個農業大國,農村的總面積占了全國的一半以上,但是因為種種原因對農村水污染的治理卻一直不夠重視,污染防治基本上投入到了全國的工業和城市中,而對于農村的污染處理卻基本上不存在。在實際生活中,根據人們調查研究,我國農村的生活污水還具有以下幾個特點,其中包括:面廣、分散、來源較多、處理率較低。然而造成這些特征的因素的原因主要是:農村的地理環境,造成了這些污染源較為分散,難以收集,并且來源也較多,就造成了污水的處理率較低。
二、農村生活污水處理的模式
(一)厭氧沼氣池處理技術
在我國農村污水處理的實踐中,其中厭氧污水的處理方式能夠集中體現環境效益和社會效益結合,而且這種方式也是最通用、最節儉的。這種污水的處理方式與其合理利用有機結合,這種處理方式通過將污水中的有機物經厭氧發酵,從而產生沼氣,然后發酵后的污水被去除了大部分的有機物,從而達到凈化的目的。
在農村有大量的材料可以成為沼氣利用的原材料,其中包括秸稈和人畜糞便等。經過我們仔細研究,農作物通過沼氣發酵可以使能量比直接燃燒提高很多倍,并且通過厭氧發酵過的糞便,其中的營養成分也并沒有被損失,并且還可以代替化肥用作田地間。
(二)人工濕地處理技術
人工濕地污水處理技術,便是利用人工生態系統內多級生物的稀釋降解作用來減少水中污染物的方法。并且這種污水處理的機理是通過植物、土壤、微生物與藻類的凈化機理,通過綜合利用這些凈化機理,從而達到凈化污水的目的。在這樣的情況下,從而構成一個復合的填料床,并且污水在床內的填料縫隙中水平潛流流動。經過研究發現,我們可以在床體上種植具有處理性能好,并且還具有較高的存活率的水生植物。為了能夠更好的達到凈水的目的,在選擇水生植物的時候,還必須選擇抗水性較強、生長周期長的品種,比如蘆葦。在我國,通過利用這種技術來處理小城鎮的污水和農村污水,并且取得成功的實例也較多。
(三)生態系統塘處理技術
生態系統塘主要是通過若干自然或者人工挖掘的池塘,并且是通過菌藻互生作用或者菌藻、水生生物共同作用而達到的凈化水資源的目的。經過調查研究,在生態系統塘里面,我們可以種植經濟植物并且放養水生動物,從而實現資源化利用。根據實際計算,建設生態系統塘需要的經濟成本較少,因為根本不需要任何材料,而且動植物均為土著種類,并且在工程的造價上往往還低于土壤滲透處理系統,因此,根本不需要進行太多的管理。建設生態系統塘可以取得較好的效果,其中出水水質較好,有時候還能夠達到脫氮除磷的功能。因此,在農村地區,可以堅持具體問題具體分析的原則,結合地形條件,建設污水生態系統塘的處理方式。在建設生態系統塘的時候,還需要兼顧挺水植物、漂浮植物和沉水植物之間的合理搭配,從而能夠發揮更大的效能。
(四)土地處理技術
土地處理系統屬于污水處理的范圍之內,這種方式是在人工的控制條件下進行的,是將污水排放在土地上,然后通過物理、化學的凈化過程,從而達到污水處理凈化的目的。在這個過程中,包括了物理學中的吸附、過濾等,還包括了化學中的微生物的代謝作用。通過這種過程,便能夠去除大部分的懸浮物、有機物、病原菌等各種污染物,在有氧的條件下,便能夠使這些生物不斷新陳代謝,從而讓這些污染物質永遠處于活性的狀態里面。這種處理方式基本上分為慢速滲透土地處理系統、快速滲透土地的處理系統等等。并且這種處理方法,具有投資省、運用費用低、管理簡單、維護方便等特點。但是這種系統對土質的要求也高,必須具備通透性較強、活性較高、水力負荷大、處理效率好的特點。但是為了取得更好的效果,可以多多選用砂、草碳以及耕作土來進行人工過濾,從而能夠制成人工濾床。
三、前景與展望農村生活污水
人工濕地(Constructed Wetlands)是模擬自然濕地機理的人工生態系統,是利用人工構建的濕地系統的物理、化學和馴化的生物生化技術系統協同對污水進行綜合作用實現對污水的凈化[1]。農村地區的污水若未經處理直接排放會對周圍的水體、土地等自然生態造成污染,因此,加強農村地區的污水處理,確保農村水源安全和農民身體健康,已是當前農村人居生態改善工作中所要解決的最急需、最迫切、最突出的問題。
二 、農村污水及濕地處理現狀
1.國外污水處理現狀
1996年底日本就建成2000多座農村小型污水廠,并成為農業灌溉水源,而殘余的污泥則用作農田肥料[2]。德國也很重視污水處理,1992年時德國的污水接管率就已經達到92.2%。對于分散的農村采用分散小型污水處理設施,其主要以腐化池為主,外加生物濾池、生物接觸池、穩定塘等。韓國農村居民多分散型居住,小型、簡易的污水處理系統得到廣泛的應用,其中工藝主要為濕地處理,但缺點是占地面積大,并受供氧、水溫和植物生長影響等,這一工藝在歐洲、北美、新西蘭等農村也采用廣泛采用。澳大利亞則主要采用“過濾、土地處理與暗管排水相結合的污水再利用系統”(“FILTER”法),該系統處理后的中水能滿足作物養分的要求[3]。
2.國內農村污水處理現狀
我國農村污水處理設施建設比較晚,北方部分農村及沿海地區大部分農村配有污水處理系統,多以單村處理為主。如北京各村現在實行污水處理建設,多采單村處理模式,只有部分相對集中的村落采用集中處理;還有少數靠近城鎮的村落,污水管接入城市集中處理管網。分散布置模式采用的處理工藝主要有人工濕地、生物膜法(MBR)、智能化小型污水處理工藝(CWT)等[3]。
3.農村污水人工濕地處理現狀
人工濕地是20 世紀70 年代末發展起來的一種污水處理技術, 興起于荷蘭、丹麥、英國等國家,80年代從歐洲到美洲、澳洲等地區和國家都廣泛開展了這方面的研究工作[4]。其特點是: 出水水質好, 具有較強的氮磷處理能力, 運行維護方便, 管理簡單, 投資及運行費用低。據有關資料顯示, 人工濕地投資和運行費用僅占傳統二級生化處理技術的10~50%。比較適合于資金少、能源短缺和技術人才缺乏的中小城鎮和鄉村。
三 、人工濕地類型及去污機理
1.人工濕地類型
1.1表面流濕地
表面流濕地( Surface Flow Constructed Wetland) ,是一種污水從濕地表面漫流而過的長方形構筑物, 結構簡單, 工程造價低; 但由于污水在填料表面漫流, 易滋生蚊蠅, 對周圍生態會產生不良影響, 而且其處理效率較低。
1.2潛流濕地
潛流濕地(Subsurface Flow Constructed Wetland)一般設計成有一定底面坡降的、長寬比大于3 且長大于20 m 的構筑物, 污水流程較長, 有利于硝化和反硝化作用的發生, 脫氮效果較好。
1.3垂直流濕地
垂直流濕地(Vertical Flow Constructed Wetland),污水沿垂直方向流動, 氧供應能力較強, 硝化作用較充分, 占地面積較小, 可實現較大的水力負荷長期運行。垂直流濕地一般設計成高約1 m 左右的圓形或方形構筑物, 污水的流程較短, 反硝化作用較弱, 且工程技術要求較高。
2.人工濕地的污水處理機理
2.1濕地對有機物去除機理
不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾可以很快從污水中截留下來,被微生物和原生動物及后生動物加以利用;可溶性有機物則通過生物膜的吸附及微生物的代謝過程被去除。人工濕地成熟后, 填料表面和植物根部生長了大量的微生物形成生物膜,污水流經時,SS被填料及根系阻擋截留,有機物通過生物膜的吸附及同化作用而得以去除,因而人工濕地對有機物有較強的去除能力。
2.2濕地脫氮機理
人工濕地中氮得以去除主要是依靠微生物的硝化和反硝化作用來實現, 此外, 水生植物的吸收和氨的揮發也可以去除污水中的部分氮。脫氮機理包括: 植物和其他生物體的吸收,氨化作用,硝化和反硝化作用, 氨氣揮發,銨離子交換( 或填料吸附)。
2.3濕地除磷機理
人工濕地污水中磷的去除是依靠填料和濕地中沉積物吸附、微生物和植物的吸收、氣態磷( PH3) 揮發等來實現的[5],其中填料和沉積物吸附是人工濕地磷去除的主要因素。當填料對磷的吸附趨于飽和后,濕地對磷的去除效率明顯下降。
四、人工濕地污水處理的生態效應
1.人工濕地的空間生態效應
宏觀的生態學研究不足以引發人們對濕地在空氣凈化、水體自凈、固體污染物消融等方面的作用和意義,如果將研究尺度縮小,以某個典型人工濕地污水處理為實例,根據其水量、處理能力等定量的研究,以及濕地在污染物去除及水質凈化等功能,勢必蘊含著巨大的生態學效應。
2.人工濕地生態效應的空間變異與傳播
人工濕地的生態效應在遇到建筑體、干旱、人類活動等干擾時將產生衰減,其衰減規律將直接影響到再生生態的潛在價值,關系到區域內外人工濕地的規劃格局和未來發展。人工濕地生態效應的變異擴散在本質上是一非線性的傳播過程,除了濕地水體的水質狀況,變異與擴散還受地形、植被、氣象以及人類活動等在空間上的影響。
3.人工濕地污水處理的生態效應指標
一般認為健康的生態系統有:活力、恢復力、組織、生態系統服務功能的維持、管理選擇、外部輸入減少、對鄰近系統的影響及人類健康影響等特征[6]。生態指標包括個體指標、群落功能與結構指標、生態系統綜合指標三類。地表水體的生態系統評估指標見表1。
五、人工濕地農村污水處理應用前景及效益分析
1.人工濕地農村污水處理應用前景
1.1人工濕地是一個綜合的生態系統,在促進廢水中污染物質良性循環的前提下,充分發揮資源的生產潛力,防止生態的再次污染,獲得污水處理與資源化的最佳效益。
1.2人工濕地污水處理系統用來處理各類不潔的水體 ,包括家畜與家禽的糞水 、尾礦排出液 、工業污水、農業廢水 、垃圾場滲濾液 、城市暴雨徑流或生活污水 、富營養化湖水等等。
1.3人工濕地污水處理技術的高效率、低投資、低運行費、低維護、基本不耗電等優點適合我國廣大農村應用。
2.人工濕地農村污水處理效益分析
2.1生態效益。農村生活污水處理的最直接效果就是生態條件的改善,特別是當采用人工濕地處理技術時,通過居民區生態生態的綜合治理,可提高居民的生活生態質量。
2.2能源效益。污水處理廠需要一定的能源消耗,如果采用厭氧分解工藝,將產生的沼氣收集發電可解決部分能源問題。人工濕地或土地處理系統一般不需要消耗能源或耗能極少。分散污水處理設施需要消耗一定的電能。
2.3社會效益。污水處理既可提高水資源的重復利用率、緩解水資源供需矛盾、促進農業生產的發展,又可改善農村地區的生態生態條件、緩解城市的人口壓力、促進社會的和諧發展,對我國社會經濟的健康持續發展具有積極的作用。
參考文獻:
[1]常高峰, 人工濕地在生態環境建設及污水處理方面的發展和應用. 陜西理工學院學報(自然科學版), 2010(03).
[2]王瀅芝與趙旭雯, 人工濕地污水處理問題討論. 水工業市場, 2011(10).
[3]李貴兵等, 新農村建設中污水處理系統研究. 中國農村水利水電, 2009(06).
[4]朱偉芳, 任亞可與許丹丹, 城郊生活污水處理工藝探討——以鄭州市西流湖流域生活污水治理為例. 河南科技, 2011(09).
[5]楊俊與龔琴紅, 人工濕地在我國農村生活污水治理中的應用. 農業環境與發展, 2007(02).
[關鍵詞]生活污水 現狀原因 策略建議
中圖分類號:U284.2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)01-0322-01
近年來,隨著我國新型城鎮和農村建設政策的推行,我國農村的經濟建設和農民生活水平有了明顯的提高和改善,農民的居住環境和農村的基礎建設也得到了很大的改進。但是農村污水的排放量日益增加,主要原因在于大多數農村缺乏排水通道和污水處理系統,大部分生活污水都隨意排放,或流進村外河流、閑置的大坑,或排出室外后任意流入街內等待自然滲入地下,只有很少一部分得到人為的處理后被利用。這種現象長期得不到處理和改善,就給農村環境保護工作帶來很大的困擾,不僅污染了河水和生活用水,還直接危害著農民群眾的生存環境和身體健康,從而影響并制約了農村經濟的發展。基于以上所提到的現象,本人就結合自己多年的工作經驗,就農村環境保護和污水處理方面的內容進行了探討,僅供同行們參考。
一、我國農村生活環境污水處理的現狀
農村污水產生的渠道是居民生活過程中的廚房污水、洗浴污水和糞便的沖洗水等等,其難于處理的主要原因體現在以下幾方面:
1、大部分村民的環保意識薄弱,對生活污水所造成的危害認識不到位;
2、雖然近年來國家對新城鎮的建設投入的力量和資金有所增大,但對農村生活污水處理方面投入還有所欠缺,造成農村污水處理效率較低;
3、農村環境保護的人才缺乏,缺乏特定的負責環保的機構;
4、受農村經濟發展水平和人為因素的制約,農村生活污水處理的技術得不到很好的改進和提高;
5、 農村生活污水處理的工藝與技術在很大程度上受農村的自然地理條件的影響,不能很好的發揮其作用;
6、因農村居住地不集中,再加上人們的環保意識參差不齊,給農村生活污水處理帶來很大的不便;
二、對農村生活環境污水處理的策略和建議
1、加大農村環境保護的宣傳力度,增強農民環保意識
農民群眾的環保意識較差,是環境污染物的制造者,同時也是環境保護治理工作的受益人。因此,喚起農民群眾的環保意識和加大環保的宣傳力度至關重要。例如可以通過廣播、報紙和宣傳板報的形式將環保宣傳落實到位,深入到每個家庭,讓他們意識到農村生態環境的保護關乎到他們每個人的切身利益,關系到人們的身體健康和生活水平的提高。關注農村環境建設就是關心自己賴以生存的家園,就是為自己的子孫后代謀福利。
2、建立并完善農村環境管理機構,制定切實可行的法律法規
目前,農村的環境管理機構缺乏或者不夠健全,如果想做好農村環境保護并使農村污水處理工作做到位,做到實處,除了樹立并增強農民群眾的環保意識之外,就是要建立并完善農村環境管理機構。例如在各個鄉鎮、農村建立環保所,全權負責所管轄區的環境保護工作,做好有效的監督和管理,對出現的問題要及時解決,好的方面要做好宣傳,樹立良好的典型。除此之外,要制定關于農村環境保護的法律法規,把一些故意制造環境污染的現象納入到相應的法律法規中,從而規范人們的行為,使環境保護的意識真正植入人心。
3、加大農村生活污水治理系統建設資金的投入
若想增強農民群眾的環保意識,加大環境保護的力度,如果沒有相應的硬件建設,農村污水處理根本就不能做到位。因此加大農村生活污水治理系統建設資金的投入,就顯得尤為重要了。例如村、鎮的環境保護管理機構應投入一定的資金,在一些重要的街口或人口密集的地方發放垃圾桶或建設垃圾池,在幾個集中的街道安排一名環衛工人,及時對垃圾進行歸類和運輸,對一些污染性很強的垃圾要集中處理,嚴禁禁止人們將一些生活垃圾投放到河流中,污染河水,甚至污染了生活用水。還可以投入資金幫助人們群眾挖置下水道,集中處理生活污水,預防二次污染。
4、加強農村生活污水管網建設
農村生活污水處理應按照新農村建設的總體規劃,根據農村各方面的實際情況,具體可以采取以下措施:一是根據居民生活區的地理特點,采取相應的方法,對不能鋪設污水管網的地方,可采用明溝再加蓋板進行密封的形式,這樣雨水可以利用漫流的方式進水排水;如果是大的溝渠,可在溝渠內安裝收集管;如果居民生活區內有充足的空間可直接鋪設污水管網,但一定要注意盡量減少埋沒深度,以達到降低成本的目的。
5、處理農村生活污水時,一定要根據農村的實際情況
一是對布局密集、規模較大的村莊,處理污水時,要采用集中處理的模式。把對農戶產生的污水要集中收集在一個統一的處理設施內,然后進行統一處理。這樣可以達到占地小、運行安全、成本小、出水水質好的效果。
二是處理農村污水時,首先要對污水進行生化處理,然后還可以在污水處理池子的上方栽種一些根系發達,相對容易茁壯成長的植物。這些植物可以吸收污水中分解出的有機物,從而達到污水凈化的目的。
三是建立生活污水凈化池沼氣。在農村,建立沼氣池不僅很方便也很環保。最重要的是采用厭氧發酵技術,將生活中的污水完全凈化,并且處理過的污水還可以再次利用,對農民來說,非常經濟實用。
四是充分利用氧化塘。氧化塘具有處理污水的功效,并且構造簡單,維護起來非常簡易方便,是一種具有實效性且節能的污水凈化系統。生活中的污水在塘內經過長時間的貯存后,借助微生物的代謝,在菌藻相互作用下,使有機污染物得到分解和去除。氧化塘的有效使用,值得借鑒和推薦。
五是人工濕地生活污水處理技術的使用。濕地可根據形成的條件分為人工濕地和自然濕地。顧名思義自然濕地是在自然狀態下形成的,而人工濕地是在自然濕地的基礎上而研發的一項技術。和自然濕地相比較,人工濕地更加強化了濕地功能,它能有效地將污水分配到長有多種植物的土地上,污水中有機物通過過濾、吸附等作用,促進微生物分解,從而實現污水的高效凈化。
綜上所述,農村環境保護及污水處理,關鍵要根據具體實情選擇相應的處理方法和技術,應本著經濟、高效、節能、簡單易行的原則,實現農村污水資源化和無害化的宏偉目標。
參考文獻
關鍵詞: 農村生活;污水處理;技術
近年來,中國農村水環境污染問題尤為突出,主要包括飲用水源的污染、農藥污水與未經處理的生活污水等水污染問題。最近30 年間中國經濟發展突飛猛進,農村現代化水平不斷提高,農村生活污水的排放量成倍增加, 96%的農村沒有污水處理及收集系統,80%的村莊垃圾堆放在路邊、水源地及河流水塘邊,這直接造成了飲用水源的污染,危害農村居民的健康。 “十二五”規劃將整治農村水環境作為首要任務。因而,以村級為單位的農村污水治理工程已成為建設環境優美、設施完善和文明和諧新農村的重要內容。
一、農村生活污水特點分析
1、 農村污水面廣、分散
村莊分散的地理分布特征造成污水分散,難于收集。農村污水來源多。除了來自人糞便、廚房產生的污水外,還有家庭清潔、生活垃圾堆放滲濾而產生的污水。農村污水量增長快,隨著農民生活水平的提高以及農村生活方式的改變,生活污水的產生量也隨之增長。農村村鎮人口較少,分布廣泛且分散,大部分沒有污水排放管網。
2、農村生活污水水量小,變化大
一般農村的生活污水量都比較小,除小城鎮外,農村人口居住分散,水量相對較少,相應地產生的生活污水量也較小。居民生活規律相近,導致農村生活污水排放量早晚比白天大,夜間排水量小,甚至可能斷流,水量變化明顯,即無水排放呈不連續狀態,具有變化幅度大的特點。大部分農村生活污水的性質相差不大,水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質,含一定量的氮、磷,水質波動大,可生化性強。
二、農村生活污水處理過程中存在的問題
農村地形復雜,布局分散,這增加了對污水收集處理難度。經調查顯示,大部分農村地區沒有鋪設排水管道,尤其是經濟發展水平比較低的地區,而且污水處理設施比較簡陋。此外,污水在輸送過程中還會有一些問題,如滲水、漏水,對排水設施周邊的土壤與水體造成污染。近年來,農村大部分地區制定了一些適用于農村污水的處理技術、規程等具有指導性文件。農村污水排放具有水質水量變化大的特點,造成污水工程設計處理規模與實際污水量不匹配的問題。一些農村在規劃建設污水處理設施時,沒有對當地水質水量做出詳細調查分析,造成污水處理設施與污水量和污水水質不匹配,出水水質差的問題。中國幅員遼闊,地理地貌、氣候環境和經濟狀況等區域性差異較大,因而在污水處理工藝的選擇上也有很大不同,所以因地制宜地選擇污水處理工藝變得十分重要。對農村污水進行處理時,工藝選擇要以達到當地排水標準和滿足當地用水需求為前提。農村污水的治理過程中需要有足夠的資金來源,包括工程建設和后期的運營管理維護,這成為制約農村污水治理的一大難題。
三、農村生活污水處理技術
農村水污染特征不同于城市和中小城鎮,主要特點是污水水質區域差異大,污染源種類和數量多,污水水量小且排放分散,污染范圍大和水質水量變化系數大等特點。農村生活污水處理技術的選擇以經濟、適用和簡便為原則,綜合分析技術本身的特征和當地的特征因地制宜,采用投資少、運行費用低、除污效率高、管理簡便、容易維護、具有良好抗沖擊能力的處理工藝或技術。
1、人工濕地處理技術
人工濕地污水處理系統是在自然濕地的基礎上進行強化,形成一個生態環境,其中包括動物、植物和微生物,通過一系列的物理化學和生物作用,如吸附過濾、沉淀、植物吸收和微生物降解等,從而達到高效凈化農村污水的目的。該技術具有工藝簡單、投資少、運行管理和維護費用低等特點,適用于中國南方濕地較多、財政收入和人均收入不高、人口密度相對集中的中、小村莊。此外,人工濕地污水處理工藝運行操作簡單,對技術水平要求不高,出水常用于灌溉農田。
人工濕地污水處理工藝由預處理單元和人工濕地單元組成,凈化后的出水水質可以達到城鎮污水排放標準二級甚至三級處理水平。已有研究表明:當農村污水中污染物濃度較低時,人工濕地污水處理工藝對BOD5的去除率可達85%以上,對CODcr的去除率可達80%以上,對P和N的去除率分別可達到90%和60%。由此可知,人工濕地污水處理技術具有一定的應用前景。
2、生活污水凈化沼氣池技術
生活污水凈化沼氣池技術, 是一種分散處理生活污水的裝置, 它采用生物厭氧消化和好氧過濾相結合的辦法, 集生物、化學、物理處理于一體, 采用多種好氧過濾和多層次凈化, 實現污水中多種污染物的逐級去除。它將污水處理與其合理利用有機結合, 實現了污水的資源化。污水中的大部分有機物經厭氧發酵后產生沼氣, 發酵后的污水被去除了大部分的有機物, 達到凈化的目的; 產生的沼氣可作為浴室和家庭炊用能源; 厭氧發酵處理后的中水可用作澆灌用水和觀賞景點用水。農村有大量的農作物秸稈和人畜糞便等原材料, 可用作沼氣發酵, 通過厭氧發酵過的糞便(沼液、沼渣) , 碳、磷、鉀的營養成分沒有損失, 而轉化為可直接利用的活性態養分可農用沼肥,來替代部分化肥。結合農村改廚、改廁和改圈, 可將豬舍污水和生活污水合并處理, 經在沼氣池中厭氧發酵后作為農肥, 沼液經管網收集集中凈化后, 出水水質可達到國家標準后排放。該技術的沼氣池工藝簡單, 成本低, 一戶約需費用1 000元, 運行費用基本為零, 適合于農民家庭采用。但其應用也有其局限性, 厭氧沼氣池主要適用于高濃度生活廢水處理, 當生活廢水中有機物濃度過低時, 會導致系統產氣效率低, 從而給生產及生活用氣造成影響。此外, 該技術通常適用于冬季地下水溫保持在5 ℃ 以上的地區, 或在池上建日光溫室, 能使升溫達到該溫度的地區。當冬季氣溫較低時, 該工藝的處理效率也會降低, 出水難以實現達標排放。目前, 該技術在中國農村生活污水處理的實踐中, 是最通用、節儉、能夠體現環境效益與社會效益雙贏的生活污水處理方式。
3、穩定塘生活污水處理技術
穩定塘是一種土地經過人工適當的修整,設圍堤和防滲層的池塘,主要依靠自然生物凈化功能使污水得到凈化的污水生物處理技術。穩定塘是一個菌藻共生的系統,塘中的異養型細菌將水中的有機污染物降解成二氧化碳和水,同時也消耗水中的溶解氧,而塘中的藻類則利用太陽光能進行光合作用,將二氧化碳中的碳作為碳源,合成自身機體并釋放氧氣,大氣復氧則是穩定塘氧氣的另一個來源。COD 的去除主要依靠異養菌的新陳代謝作用; 氨氮在穩定塘內的去除主要是通過生物同化和吹脫作用,生物同化作用主要是通過藻類和細菌的新陳代謝將氨氮、硝酸鹽氮等無機氮轉化為自身的有機氮,其中藻類生長的最主要氮源是氨氮; 磷在穩定塘中的去除主要是靠藻類的同化吸收和沉淀作用; 除此以外,在穩定塘中采用適當的方法采收藻類,也可達到脫氮除磷的目的。它具有顯而易見的優點: 可充分利用地形,節省基建投資; 運行維護費低,系統基本不耗能; 無需污泥處理;可實現污水資源化。
4、 蚯蚓生態濾池
蚯蚓生態濾池,又稱蚯蚓生物濾池,是利用蚯蚓具有提高土壤透水性能和促進有機物質分解轉化的生態學功能而設計的一種生物、生態相結合技術。蚯蚓生物濾池的濾料由上部蚯蚓有機分解層、中間層和下部碎石承托層構成。蚯蚓生態濾池是一個復雜的生態系統,內部生長著蚯蚓和大量的細菌、真菌、霉菌等。濾池就是利用基質、蚯蚓和微生物這個復合生態系統的物理、化學和生物的三重協同作用對生活污水進行凈化,污染物在這些復雜而又相互聯系和制約的作用下被去除。進入系統中的有機污染物首先經過填料機械過濾、截留與吸附,其中粗大有機物能夠被蚯蚓破碎分解,使有機物更易被微生物降解利用; 隨后微生物以污水中膠體態和溶解性有機物為食物進行生存繁殖,并在載體或填料顆粒表面形成生物膜; 蚯蚓以濾床中的生物膜作為營養源,經過吸收消化和分解利用等過程實現污泥的減量化和穩定化。蚯蚓在濾池生物處理系統中與微生物存在著協同共生的作用,蚯蚓糞對微生物的生長和繁殖也提供了良好的生存基質,在蚯蚓上下運動覓食過程中,對填料起到了疏松作用,使之保持良好的通氣環境,避免了濾床內厭氧環境的出現,有利于污染物的進一步降解。同時,在濾床中增殖的蚯蚓又可作為家禽飼料,既可高效、低能耗地去除污水中的污染物質,又可產生一定的經濟效益,是一種全新概念的污水處理工藝。蚯蚓生物濾池工程造價和運行費用低,除污效能高,占地面積小,剩余污泥量少,可實現污水、污泥的同步處理,減少后續污泥的處置處理相關費用等,通過蚯蚓的運動疏通和吞食增殖微生物,還解決了傳統生物濾池所遇到的堵塞問題。
5、快速滲濾污水處理技術
快速滲濾污水處理技術是將農村污水定量地排放到滲透性能良好的土地表面,在污水向下滲透的過程中,經過吸附、過濾、沉淀、離子交換和微生物分解等物理、化學及生物的作用,使污水得到高效凈化的一種農村污水處理工藝。該工藝具有地域性、投資省、維護管理簡單等特點。適用于土質通透性能高、財政收入和人均收入不大,農戶分散、技術水平較落后的中、小村莊。
6、一體化氧化溝污水處理技術
一體化氧化溝是一種集曝氣、沉淀、泥水分離、污泥回流等功能于一體的技術,它將傳統氧化溝與沉淀分離合并一體以實現污泥的無泵回流,可以節省占地面積20%~30%。
該工藝具有占地少,構筑物和設備簡單,污泥自動回流,能耗低,管理簡便,處理效果穩定可靠等特點。一體化氧化溝污水處理技術在國內應用廣泛,適用于財政收入和人均收入較高、農戶居住分散的地區。該工藝對技術水平要求比較高,出水多排放河流、湖泊等水體。
7、接觸氧化污水處理技術
生物接觸氧化法是生物膜工藝的一種形式,即反應器內填充填料,污水浸沒部分或全部填料,在一定水流下與填料充分接觸,填料上布滿生物膜后利用氧氣在自身新陳代謝的同時,將污水中的污染物去除。
生物接觸氧化工藝對進水水質、水量的適應性強,勿需污泥回流,不發生污泥膨脹、污泥產生量少、易于沉淀,這些特點使得生物接觸氧化工藝運行方便、操作簡單、易于管理維護且不產生濾池蠅。該工藝適用于財政收入和人均收入不高、農戶居住分散的地區,對技術水平要求比較高,出水多排放河流、湖泊等水體。
關鍵詞:農村生活;污水處理;技術模式;進展
中圖分類號:U664文獻標識碼: A
引言
近年來我國城市環境不斷改善,但農村環境污染問題越來越突出,其中生活污水是農業面源污染主要的來源之一。農村生活污水的主要來源有廚房、沐浴、洗滌和沖廁等。其特點為面廣分散、來源多、隨機性強、日變化和季變化幅度大、污水成分復雜、防治困難。農村生活污染源分散,不易集中,加上經濟水平相對落后,集中治理存在較大困難,因此,以村級為單位的農村污水治理工程已成為建設社會主義新農村的重要內容。
一、農村生活污水主要來源及危害
農村生活污水是指人們日常生活中產生的各種污水,包括有人糞尿、洗滌廢水、洗浴廢水、廚房后廢水等,是污水的主要來源。
生活污水直接排入水體中,造成氮、磷的含量增加,引起水體富營養化,破壞水體環境;農村衛生設施落后,人糞尿往往直接排放,污染江河湖泊;農村習慣散養畜禽,從而畜禽糞便散落村莊,通過降水容易進入水體產生污染 假如由于各種原因的綜合作用對生活飲用水造成污染。很可能引發痢疾、蛔蟲病、血吸蟲病等病癥,嚴重影響人們的身體健康。
二、污水處理技術
生活污水處理技術的實用性是該項技術與其服務對象的匹配性。一個城鎮和鄉村只有采用了與其社會經濟發展水平相匹配的技術,才有可能建設起來并在建成后能長期堅持正常運行。評價某一類處理技術對城鎮或鄉村的實用性分四步:(1)小城鎮和鄉村特征的識別;(2)社會經濟發展狀況;(3)治理技術的性能、費用、運行條件;(4)處理技術實用性篩選。
目前我國應用于農村生活污水處理技術多種多樣,但根據生活污水的處理工藝原理分為兩類:第一類是“生物處理系統”,主要流程類似城鎮污水處理廠,以活性污泥或生物膜為生物載體;第二類是“自然處理系統”。利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理,與人工濕地或傳統氧化塘技術原理相似。
“生物處理系統”,針對污水排放量少的、居住較為分散的農村選擇是集預處理、二級處理和深度處理的一體化污水處理設備,包括化糞池、沼氣池、厭氧生物膜池、生物接觸氧化池、生物濾池、氧化溝等工藝設備。其優點是:(1)流程簡單;固液分離效果,好出水水質;好運行操作靈活,效果穩定;脫氮除磷效果
好;有效防止污泥膨脹;耐沖擊負荷。但其缺點為:在基建投資、工程造價、運行費用上較高;要求較為完善的污水管網配套,經濟要求高。
“自然處理系統 ”,利用自然系統中的植物、基質和微生物三者協同作用來實現水質的凈化作用。其優點是:建造和運行費用遠低于污水處理廠;維護簡單,技術含量要求比較低;可以有效地處理污水;出水水質優且穩定;可直接或間接提供效益,如綠化、野生動物棲息等。但其缺點有:僅能處理污染濃度或負荷較低的污水;占地面積較大;設計不當容易堵塞,處理效果受季節影響。
三、國內分散式處理現狀
(一)厭氧發酵為核心的處理技術
污水中的大部分有機物經厭氧發酵可去除部分污染物質,常用的有:生活污水凈化沼氣池、地埋式無動力生活污水處理裝置和厭氧折流板濾池等。其中最
通用、節儉、能夠體現環境效益與社會效益相結合的生活污水處理方式是厭氧沼氣池。 其投資分散、易于建造、不專門占用土地、運行不耗能和具有較好的社
會效益等特點,是現今適合我國國情的一條分散處理中小城鎮居民生活污水的有效途徑。埋地式生活污水凈化裝置是1996年度國家環保局最佳實用技術A類產品,該裝置采用A / O法污水處理工藝,以獨到的配水和通氣系統具有投資省、效果好的特點。對厭氧折流板濾池處理農村生活污水進行了研究,結果表明,在常溫下可采用消化污泥作為接種污泥,經過87d 的運行,CODCr去除率達到65%左右,完成啟動。上流室中的上升流速控制在0.116 ~0.434m/h,能培養出沉淀性能和活性良好的絮狀污泥。因此,常溫下啟動厭氧折流板濾池處理農村生活污水是完全可行的,并取得了良好的污水處理效果。
(二)好氧生物處理技術
包括氧化溝、SBBR(序批式生物膜反應器)、MBBR(好氧移動床生物膜反應器)等。其中氧化溝相當于一系列串聯的完全混合反應器,其投資省,節能性能好,污泥處理費用低,流程簡單,抗沖擊負荷,運行維護容易,但占地面積大,受氣候等因素影響大。SBBR最早由WILDERER于1992 年提出。研究4種填料的SBBR的生物膜長勢優劣情況為碳素纖維填料組合填料海綿填料立體網狀填料>表明碳素纖維填料>及組合填料,在受到進水負荷沖擊后,能相對較快適應環境,且填料上的微生物活性較高,較適合運用于我國農村生活污水的處理。MBBR是國家農業部在上世紀80年代初從意大利引進的專用于農村水污染治理的一種高效污水處理技術,對其處理效果研究表明:該工藝處理效率高、能耗低、出水水質穩定、耐沖擊負荷能力強、結構緊湊、體積小、不需要污泥回流、不發生堵塞、不需要反沖洗、維護管理相當簡單,可適用于農村生活污水的處理。
(三)生態處理技術
常用的有人工濕地系統、穩定塘系統、蚯蚓生態濾池和土地滲濾處理系統等。人工濕地處理系統運行簡單,處理效果良好。不僅能去除有機物,而且能脫氮
除磷和去除重金屬,該方法在北京深圳和天津等地均有應用實例,效果良好,在土地資源條件許可的條件下是一種可行的污水處理方法。穩定塘系統是一種土地經過人工適當的修整,設圍堤和防滲層的池塘,主要依靠自然生物凈化功能使污水得到凈化的污水生物處理技術。它可充分利用地形,節省基建投資;運行維護費低,系統基本不耗能;無需污泥處理;可實現污水資源化。穩定塘占地面積大,受氣候的影響較大,在氣候適宜、土地利用許可且污水量不大的農村可以考慮采用該技術。蚯蚓生態濾池,又稱蚯蚓生物濾池,是利用蚯蚓具有提高土壤透水性能和促進有機物質分解轉化。的生態學功能而設計的一種生物、生態相結合技術,其工程造價和運行費用低,除污效能高占,地面積小,剩余污泥量少,可實現污水、污泥的同步處理,減少后續污泥的處置處理相關費用等,通過蚯蚓的運動疏通和吞食增殖微生物,還解決了傳統生物濾池所遇到的堵塞問題。地下滲濾系統通常由化糞池和土壤滲濾裝置構成,除了物理截留、物化吸附、化學沉淀、生物降解、動植物等作用也存在一些土壤生態處理系統中的特殊機制,如光催化、光降解、植物吸取等。其具有氮、磷去除能力強,處理出水水質好,可回用,基建及運行成本低,運行管理簡單、維護容易、不產生剩余污泥且對進水負荷的變化適應性強等優點外,還對各種病原體具有很好的降解作用,適用于新興農村地區的生活污水處理,因而成為人們所關注和廣泛使用的農村污水處理工藝。張建等在滇池周邊進行地下滲濾處理農村生活污水的中試,處理規模為30~4 0 m3/ d可處理200余戶村民產生的生活污水,運行效果良好,水力負荷為8cm/d時,系統對COD、NH 4、+- N、TP和TN的去除率分別達到80 %、90%、95 %和80%以上出水水質優于建設部頒發的生活雜用水水質標準。
四、農村生活污水處理技術發展趨勢
( 1 ) 開展農村生活污水治理立法、可持續管理的組織機制研究,科學制定農村生活污水處理建設規劃以及制定農村生活污水處理工程技術規范。
( 2 ) 以實現技術創新、指標創新和管理創新為突破點,實現農村分散式生活污水工藝及裝備的標準化設備化、管理物業化、
( 3 ) 從農村農業的特點和實際條件出發,實現農村污水治理的生態化,園林景觀化,氮磷資源化,大力發展有機農業。
總之為實現農村污水處理“建得起、用得起、管得好”的目標促進新農村建設可持續發展,農村污水處理工程規劃建設應從農村實際出發,結合當地的自
然地理環境和經濟發展水平,堅持“低投入、低成本重回用易管理”的原則,從規劃方案、工藝選擇、工程實施、運行管理等各個環節做好統籌規劃,使農村水
污染防治工作步入良性發展軌道,保護和改善當地的生態環境。
結語
我們應根據村莊的具體情況選擇合適的處理工藝。生物處理系統即城鎮污水處理小型化一般適用于經濟較發達、土地資源較緊張的農村地區,而自然處理系統更接近自然凈化過程,運行費用一般較低,適合于經濟不發達但土地資源豐富的村莊。
參考文獻:
關鍵詞:凈化沼氣池 生物濾池 穩定塘 長效機制
隨著我國城鄉一體化進程的加快,農村環境污染現狀亦日益加劇,農村環境污染防治的要求日趨緊迫。農村環境整治特別是農村生活污水處理是社會主義新農村建設中的重要內容。
1. 排放現狀與特點
隨著農村城鎮化的迅速發展,農村居民生活水平的迅速提高,生活污水的排放量也不斷增加。預計至2010年,我國村鎮污水排放量將達到270億噸規模。
長期以來,經濟相對落后的農村、村鎮的污水絕大部分都沒有任何收集與處理措施,處于放任自流的狀態。歸結起來,農村生活污水的現狀是:排放量大,污染面廣,布置分散,資金缺乏,收集系統極不完善,處理率極其低下。
2. 適用技術及研究進展
結合農村生活污水排放的特點和農村經濟基本現狀,污水處理宜選擇具有“三低”( 低造價、低能耗、低維護)特點的生態型、資源型的技術和模式。
2.1凈化沼氣池
生活污水凈化沼氣池是化糞池和沼氣池的改進型式,屬于厭氧處理法。凈化沼氣池屬于無動力污水處理工藝,運行費用低廉;沼氣池亦可同時用于污水處理和農村秸稈、糞便等固廢沼氣化,并回收沼氣資源;我國廣大農村對沼氣池有成熟的應用,可利用舊有沼氣池改造成為污水處理設施,投資節省。凈化沼氣池一般分為前處理區和后處理區,前處理區一般為二級串聯圓柱形沼氣池,主要對污染物進行厭氧分解和泥水分離;后處理區為生物濾池,主要利用生物填料上的生物膜對污染物進行吸附降解和過濾截留,確保水質。
2.2生物濾池
生物濾池技術是利用陶粒、煤渣、石英砂或其它人工填料作為微生物載體,具有生物氧化與物理過濾雙重功效的技術,包括傳統的生物濾池、生物滴濾池、曝氣生物濾池和生態濾池。目前,在農村生活污水處理中見諸研究和應用的主要是生態濾池。
生態濾池是在濾床中建立人工生態系統,利用蚯蚓和其他微生物的協同作用對污水中的污染物質進行處理和轉化,又稱為蚯蚓生態濾池。濾池主要由布水裝置、生態濾床和排水裝置三部分組成,生態濾床表層為土壤層,是蚯蚓的活動場所和污染物降解的主要功能區。該技術最早在法國和智利研究開發,國外已開始產業化應用。在國內,同濟大學在上海地區的中試結果表明:生態濾池對CODCr、BOD5、SS、氨氮和總磷去除率分別達83~88%、91~96%、85~92%、55~65%和35~65%。生態濾池具有生物氧化和過濾截留雙重功能,大幅度簡化了污水處理流程,運行管理簡單方便,并能承受較強的沖擊負荷;由于蚯蚓的運動疏通,提高了土壤的通氣和透水性能,便于系統自然供氧,節省了傳統生化曝氣能耗;蚯蚓對增殖微生物的吞食作用也解決了傳統生物濾池所遇到的堵塞問題,處理系統基本不外排剩余污泥。生態濾池的缺點在于過低或過高的溫度都會影響蚯蚓的生活習性,進而影響其處理效果。該技術在太湖流域農村也建立了示范工程,并取得了很好的效果。
2.3穩定塘
穩定塘是利用天然低地或池塘等經過圍堤和防滲處理的污水處理塘,又稱氧化塘、生態塘或是生物塘。主要原理是利用藻類和浮游植物的光合作用或表層氧氣傳輸提供提供復氧作用,有機污染物質通過微生物的生命代謝降解;微生物和高等浮游動物及魚類又構成食物鏈,形成具有凈水功能的復合生態系統。穩定塘構造簡單,型式靈活(不需規則池型,依自然池型而定),造價節省,運行低耗,易于管理,可以實現污水資源化(農灌和水產養殖)。穩定塘缺點在于:停留時間長,占地面積大;處理效果受季節、氣溫、光照等自然因素影響大;防滲處理不當,可能污染地下水;易散發臭氣,滋長蚊蠅,衛生條件不佳。
高效藻類塘(highratealgaepond,HRAP)是傳統穩定塘基礎上的改進形式,最早由美國加州伯克利分校Oswald教授提出。HRAP內存在的菌澡共生體系,比一般穩定塘中的生物相更加豐富;它通過連續攪拌裝置促進污水的完全混合,調節塘內O2和CO2的濃度,均衡塘內水溫、水質,對有機物、氮和磷均有較好的去除效果。與傳統的二級生物處理技術相比,HRAP具有投資低、運行費用省的特點,在陽光充足的農村地區具有很好的推廣價值。
2.4土地處理
污水土地處理是在人工控制的條件下,將污水投配在土地上,通過土壤/植物系統,進行復雜的物理、化學、物化和生化作用,使污水得到凈化的處理工藝。土地處理包括土壤滲濾系統和人工濕地系統。前者主要利用土壤及其中的微生物系統對污染物進行過濾、吸附和生化降解;后者主要利用選載植物的根系、土壤和微生物的協同作用降解污染物,較之前者更符合生態和資源原則。人工濕地包括表流和潛流兩種型式,由于衛生要求,潛流人工濕地的應用更為廣泛。
3. 運行管理模式建議
農村污水治理的運行和管理的長效機制需要加以關注和探索。就農村生活污
水設施的具體管理而言,提出村民自治和委托運營兩種模式。
自治管理是由村委會委派專門人員對村莊內污水處理設施進行日常管理和維護。管理人員由設計和施工單位培訓上崗,并定期接受繼續教育。管理人員與村民間溝通方便,能通過村委宣傳加強村民環保意識,但農民朋友難以對系統進行專業管理,難以形成統一管理和長效機制。
委托運營是指具備資質的環保企業(服務方)接受排污單位(委托方)的委托,進行環保設施專業化運營,實行社會化有償服務,服務方自主經營、自負盈虧,承擔委托責任,保證環境保護設施正常運行和污染物達標排放。委托運營是一種積極的市場模式,可以形成長效管理機制。
4. 結論
農村生活污水處理宜因地制宜,集散結合,并根據村莊特點組合選用多種單元技術,充分考慮工藝與生態環境的相容性和系統性,務求達到環境與經濟疊加效益。
參考文獻
[1]趙璇,王琳等.適合農村生活污水處理的技術.農業環境與發展.2007,2:10-13
關鍵詞:農村生活污水;土壤溝槽;COD污染物
中圖分類號:X703.1
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)12006104
1農村生活污水處理的常用技術
隨著經濟的發展和社會的進步,農村生活中廚房、洗滌、洗浴等產生的污水排放總量和污染物含量呈明顯增加趨勢[1,2]。農村生活污水中含有機物質、氮、磷營養物質、懸浮物等污染成分[3]。若不予處理直接排放至河流、湖泊,將嚴重污染受納水體及周邊生態環境,對整個農村及周邊溪流、水庫等地表水環境產生嚴重污染[2,3]。因此,迫切需要對農村生活污水進行處理,但由于農村地區技術經濟基礎薄弱,缺少資金和專業的管理操作人員[3],因此,運行成本、投資成本以及運行維護管理成為污水處理工藝選擇時的重點[1,3,4]。
目前,農村生活污水處理技術主要分為自然生態處理工藝和污水一體化處理裝置兩大類[4]。自然生態處理工藝包括穩定塘、人工濕地、土壤溝槽系統等,技術比較成熟,投資及運行成本較低;污水一體化處理裝置的工藝包括A/O、A2O、MBR、接觸氧化池、生物濾池等在城鎮污水處理領域應用廣泛,技術相對成熟,自控性較高,處理效果好,但投資及運行成本較高,運行和維護管理較復雜。由表1可知,土壤溝槽處理技術具有處理效果好,出水水質穩定,耐沖擊負荷,投資水平低,運行成本低,無需運行管理和維護保養,無二次污染,可美化景觀等優點。因此,該技術成為農村污水處理的研究熱點。
2土壤溝槽處理技術原理
土壤溝槽處理技術是一種基于自然生態原理的人工強化污水處理技術。土壤溝槽系統內裝載有砂、土壤等構成的介質處理層,利用處理層的毛細滲透作用,使污水向四周擴散,通過物理過濾、物理吸附與沉積、污水中的污染組分與復合材料中有關組分的理化反應、微生物對有機物的降解作用以及植物對有關組分的利用等過程,使污水得到凈化。
2.1污染物的去除機理
2.1.1COD的去除機理
污水中的COD污染物,通過物理過濾、物理吸附與沉積、化學吸附與反應從污水中轉移到土壤溝槽系統中,之后主要通過好氧微生物、厭氧微生物的作用下,轉化為簡單的無機鹽、水和CO2,實現礦化,得以去除。
2.1.2氮的去除機理
土壤滲濾系統對氮的去除主要是通過微生物的氨化、硝化與反硝化作用實現的。土壤中的硝化作用主要發生在系統的表層,約150 mm,實現了氨氮的去除。總氮的去除主要集中在上層、中層。在系統底層300 mm范圍內總氮含量基本維持不變[12]。氮的去除過程中,氧氣存在與否成為除氮的關鍵。為此,要保證系統形成好氧與缺氧調節,系統中處理層的厚度不超過1 m;可在土壤溝槽系統進水前端增加了復氧環節,也可采用間歇運行方式,強化復氧,提高系統的硝化能力,提高氮的去除效率。
2.1.3磷的去除機理
除磷的方法主要有化學除磷和生物除磷兩種方式。土壤溝槽系統中磷的去除主要是通過化學除磷實現的。化學除磷的去除效果主要取決于土壤的化學成分,土壤中的一些金屬以及非金屬的離子有利于磷的去除,比如鈣離子具有較高的吸附磷的能力,鈣離子與磷元素形成磷酸鈣,使得磷元素從液相進入固相,因此,含鈣較多的土壤除磷效果更好。生物除磷是通過微生物的新陳代謝攝入磷然后再釋放的過程實現除磷。但在土壤滲濾系統中,生物作用僅起到形態轉換的作用,使得磷的形態發生改變,易于通過物理截留和化學反應得以去除[12]。影響磷的去除的因素很多,較高的pH值、較低的溫度、較高的氧化還原電位均有利于磷的去除,鈣離子、鋁離子、鐵離子等對磷都具有很好的效果。但各地土壤的物理化學特性不同,而且土壤中吸附磷的鋁、鐵、鈣等鹽離子具有吸附飽和性,所以會出現磷穿透的現象。因此,為了達到穩定除磷的目的,在土壤滲濾系統中添加有助于去除磷的物質如鐵、鋁、鈣鹽等,以強化除磷,保證處理出水滿足排放標準要求。
2.1.4懸浮物的去除機理
污水中的懸浮固體通過物理截留、吸附、化學反應、微生物作用,原生動物吞噬等作用得以去除。無機懸浮物體一般通過物理過濾、截留、吸附和化學反應而留在土壤溝槽處理系統中,并在相對穩定的條件下不再發生變化。有機懸浮固體在土壤滲濾系統中,會通過好氧、兼氧、厭氧微生物的作用得到分解進而實現礦化,部分有機懸浮物體還可以被原生動物、線蟲等直接吞噬,被植物根系或真菌吸附吸收得以去除[9]。
2.2土壤溝槽系統的微生物學特性
在土壤溝槽系統中生長著大量的細菌、放線菌、真菌、原生動物、后生動物等。其中,表層土壤中β|變形菌綱占到約40%左右,很多好氧或兼性細菌屬于β|變形菌[10]。變形菌門細菌很多有固氮和吸附氮的功能,所以能吸附污水中的氮,并進一步轉化進行徹底礦化。在40 cm與70 cm深度的土壤基|中,主要菌種為芽孢桿菌綱和放線菌綱,占比約為50%,還含有α|變形菌綱、β|變形菌綱、γ|變形菌綱,以及嗜酸菌綱[10]。芽孢桿菌屬可以分泌大量的酶,對淀粉類的物質降解能力很強。說明土壤滲濾系統中存在好氧、缺氧、厭氧3種菌。 嗜酸菌綱對維持系統的酸堿平衡具有重要作用,保證系統出水水質維持中性。
2.3土壤溝槽處理技術的影響因素
2.3.1填料
土壤溝槽系統的填料是其核心組成部分,是去除污染物的主體部件,顯著影響系統的水力負荷、去除效果和穩定性,以及是否會發生堵塞,可見,填料的選擇決定了系統的成敗。填料的成分、物理化學性質、結構、滲透系數等是填料選擇的重要參數。系統滲透系數大,可增大水力負荷,減少占地面積,但滲透系數過大,會縮短水利停留時間,影響出水水質[11]。
2.3.2水力負荷
土壤溝槽系統水力負荷增大對COD、BOD5、NH3-N、TN、TP的去除率影響不大,但對系統的飽和滲透系數影響顯著,隨著水力負荷的增大,飽和滲透系數明顯下降[12],這是由于污染物總量增加,導致吸附的污染物和快速繁殖的微生物堵塞系統填料空隙,使得系統透水能力下降,易引發系統堵塞的發生。
2.3.3有機負荷
土壤溝槽系統對進水的有機負荷有很大的緩沖能力,進水COD濃度波動較大時,出水COD濃度保持穩定[13,17]。但有機負荷增大,會促進微生物的大量繁殖,堵塞填料空隙,使得飽和滲透系數下降,嚴重時甚至因其系統堵塞。
2.3.4溶解氧
在系統調試期,增大污水中的溶解氧,有利于好氧微生物的馴化培養,可縮短調試周期[16]。在系統運行期,污水中的溶解氧含量可提高污染物的去除效果,提高出水穩定性。增大污水的溶解氧含量,可顯著提高氨氮的去除效果和穩定性,這是由于氨氮的去除需要硝化和反硝化作用,而硝化過程是需要硝化細菌在有氧條件下的將氨氮轉化為亞硝態氮和硝態氮。但溶解氧過大,也會抑制反硝化菌在無氧或缺氧條件下反硝化作用,從而降低TN的去除率[10,12]。
2.3.5溫度
土壤溝槽處理系統去除污染物主要是依靠微生物的作用,微生物作用受溫度影響較大。微生物都具有最適溫度范圍,超過這個范圍,溫度過高會使微生物處于受抑制狀態甚至死亡,溫度過低會使大部分微生物的新陳代謝作用受到抑制。溫度過高或過低時僅少量嗜高溫菌或嗜低溫菌具有較高的活性,降低了污水的處理效果。寒冷地區,對土壤滲濾系統進行保溫是是否必要的,以減少冬季時的低溫對處理效果的不利影響。
2.3.6運行方式
土壤溝槽系統采用間歇方式運行時,具有兩方面的好處:一是有利于系統表層的復氧,形成好氧環境,有利于好氧菌的生長和繁殖,顯著提高氨氮的去除率。 二是防止系統堵塞。系統停止進水期間,有利于減輕生物堵塞,恢復系統滲透系數,提高系統透水性能的長期穩定性。但落干時間太長,會破壞系統內部的生物群落[14]。
2.4土壤溝槽處理系統的堵塞問題及對策
堵塞問題已成為限制土壤溝槽系統技術應用的瓶頸,在土壤溝槽系統運行過程中,由于物理、化學以及生物的共同作用,使得土壤的空隙率變小,嚴重時出現堵塞,甚至系統表面發生溢流現象。土壤溝槽系統堵塞的主要原因可分為物理堵塞和生物堵塞。污水的懸浮固體是造成系統物理堵塞的主要元兇。懸浮固體堵塞土壤中的空隙,致使系統滲透率降低,滲濾過程阻力增大,導致系統堵塞。生物堵塞是指土壤溝槽系統中的微生物在分解污水中的污染物質的過程中,自身體積增大,數量增多,并且代謝過程中可能生成胞外聚合物,堵塞土壤空隙。對于生物堵塞,可采用間歇運行方式解決[10,12]。當系統處于停止配水時,土壤中的微生物處于內源呼吸狀態,形成芽孢或其他休眠體,消耗內在儲存的物質,使得微生物自身體積和菌膠團體積減小,釋放空隙。由于污水中存在較多的污染物,為土壤中的細菌提供了富足的營養,所以表層土壤中微生物處于對數增長期,由于微生物的過度生長使得土壤中的細菌增多。根據研究顯示,物理堵塞和生物堵塞都主要發生在配水層與土壤層的分界處,也就是淺表層。隨著深度的增加,物理堵塞將會大大減小。但系統內的微生物量最終會達到動態平衡,因此,微生物增長造成的堵塞不會像物理堵塞那樣持續增加,所以,相較于物理堵塞,生物堵塞對系統堵塞的貢獻相對小些,有時甚至可以忽略不計[15]。
2.5土壤溝槽處理系統的特點
處理效果好,出水穩定:抗堵塞土壤溝槽處理技術處理生活污水的處理效果好,耐沖擊負荷,出水穩定達標[16]。處理出水水質穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B排放標準。
節能:該技術在地勢條件允許的條件下,可在無動力條件下,利用污水重力自流進入處理場地,在不消耗任何電能的情況下,使污水達到符合環保要求的處理。當無地勢條件,在運行時,僅采用1臺水泵,可使出水達標。
構建成本低:可節約昂貴的污水管網收集與輸送費用,其設施成本僅相當于普通生物法污水處理廠建設費用1/3~1/2。
污泥產生量極少:主體處理設施(滲濾系統)沒有污泥產生[16];污泥僅為厭氧池的少量沉渣。
無臭味,不滋生蚊蟲[16],無環境污染問題。
維護方便:系統基本上不需專人管理,日常維護、管理工作量很少。
設施運行穩定:設施對污水的處理效果好,運行穩定,出水能優于一級B排放標準,且具有良好的脫氮除磷效能。
設施美觀:處理設施淺埋于地下(約1.0 m),地表可種植草坪以及一些淺根系的經濟作物和觀賞性植物;還可作為人們的活動休息場地。
3幾種土壤溝槽系統填料組分及其處理效果
USEPA(1991)建議純土壤填料的土壤溝槽系統的水力負荷不宜超過土壤飽和滲透系數的10%,一般在1.0~4.0 cm/d左右[16]。因此,為了提高水力負荷,通過改變土壤溝槽系統填料的配方,改變填料結構,提高系統飽和滲透系數,增大水力負荷。表2中列舉了幾種土壤溝槽系統填料及其處理效果。從表2可知,土壤溝槽處理系統的填料對CODCr、NH3-N、TN、TP的去除效果和水力負荷影響很大。復合填料以及分層填料可提高污染物去除效果,也可提高水力負荷。可見,土壤溝槽系統填料的選擇和投配方式是系統成敗的關鍵。
工程進水為浙江省某鄉村農村生活污水,經格柵自流進入調節池,污水經水泵提升至厭氧池,經砂濾后自流到土壤溝槽系統。土壤溝槽系統自上至下由三層組成。第一層為配水層,穿孔配水管置于礫石和粗砂中,穿孔配水管實現一級配水,礫石和粗砂實現二級配水,通過兩級配水實現均勻配水的目的。第二層為填料層,填充由土壤、砂、高分子聚氨酯材料,鐵礦石,麩皮等復配的填料。高分子聚氨酯材料具有輕質、多孔、耐腐蝕、持水性好的特性。高分子聚氨酯材料和砂的添加可增加系y的空隙率和滲透率,防止堵塞的發生。高分子聚氨酯材料的添加還具有增加微生物活性的作用,給微生物提供良好的棲息地。鐵礦石的添加起到強化除磷的作用。麩皮在系統啟動階段有利于微生物的繁殖,促進系統形成穩定的微生物群落。填料層是微生物的棲息地,通過微生物作用、物理截留、化學反應、離子交換等作用實現對污水中COD、氮、磷等污染物質的去除,使得出水達標。填料層是系統實現污染去除的主體部分。第三層為排水層,由礫石和粗砂組成,實現處理后污水的收集和排出作用。
處理設施由格柵、調節池、厭氧池、砂濾、土壤溝槽系統、排水井等組成,構筑物均為鋼筋混凝土結構。格柵與調節池合建,設在調節池進水口處,設置一道粗格柵。調節池內設置2臺水泵,1備1用。厭氧池水力停留時間為24 h,利用厭氧微生物的作用,對污水中的有機物進行部分分解,降低有機負荷,增加污水中速養分的含量。厭氧池出水端設置砂濾,填充礫石和粗砂,去除對污水中的懸浮物,水流方向為向下流,采用人工清掏方式去除表層的截留的漂浮物。土壤溝槽系統承接砂濾出水,土壤溝槽系統設置2座,單座面積為70 m2,配水層厚度為20 cm,填料層厚度為70 cm,排水層厚度為20 cm,水力負荷為25 cm/d。處理后出水經排水井排放。
本工程于2016年7月建成并投入使用。工程運行費用僅為電費,折算到噸水運行成本為0.07元/m3。2016年8~9月對系統出水進行了監測,出水CODCr、NH3-N、TN、TP均能達到《城鎮污水處理廠污染物綜合排放標準》(GB18918-2002)的一級B標準。出水CODCr、NH3-N、TN、TP平均濃度分別為28.5、1.9、6.4、0.2 mg/L。
5結語
土壤溝槽系統處理農村生活污水,對COD、NH3-N、TN、TP都具有良好的去除效果,出水水質滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B排放標準。但土壤溝槽系統的填料和水力負荷是該技術的關鍵,對處理效果和系統滲透系數影響極大,不當填料配方和水力負荷可能會導致滲透系數急劇下降,嚴重時甚至出現堵塞。土壤溝槽系統動力消耗少,操作管理要求低,適于在農村地區生活污水處理領域工程中推廣應用。
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關鍵詞:農村生活污水,環境污染,處理技術,方法與模式
中圖分類號: TV664 文獻標識碼: A
引言:隨著我國工、農業生產的發展,人口的增長,環境污染問題日益嚴重,,由于我國農村經濟發展落后,相應的基礎設施建設薄弱,導致農村地區生活污水隨意排放,污染嚴重,農村生態環境問題口益突出。為了從根本上保護生態環境,提高農村地區生活水平,我們必須加強農村生活污水處理,實現污水的凈化與循環利用。污水處理包括生活污水的收集、處理,這不僅是現代新農村建設的需要,也是避免水土、土壤和農產品受到污染的根本途徑,是促進社會發展的重要手段。
1、我國農村污水處理的模式
1.1 集中處理模式
農村地區農戶村民居住的地方比較集中,地勢也高低不同,但可以利用這一優勢,將各戶產生的生活污水經隔柵井收集匯流,再集中進行處理。集中式污水處理模式有生物處理技術和生態處理技術,生物處理技術主要有生物接觸氧化法、生物濾池、SB R工藝等,這些技術處理系統凈化效果好、占地面積較小、生態環境效益顯著,但投資和運行費用較高、維護管理需專業。生態處理技術可對農村地區的廢棄池塘、洼地充分利用,采用生態塘處理系統和濕地處理系統,以減少資金投入,同時,還控制土地面積的占用。
1.2分散處理模式
在一些農村地區,需采用分散式的處理模式。農戶基本是單獨的住戶和獨立的社區,應分別進行污水收集、處理、排放。這些分散居住的農村地區,使用先進、集中的污水處理技術明顯不現實,加上農村地區的技術人員缺乏,因此,要因地制宜的采取方便管理、成本低廉、技術簡單的污水處理方式。對于住戶分散,較難通過管網收集自流污水的村莊,有單戶或幾戶就地處理模式:“三級化糞池+小型人工濕地”、“沼氣凈化池” 等。
1.3關于污水處理的思考
我國農村地區經濟落后,人才缺失,在考慮污水處理時,要結合農村實際,科學合理地利用農村地區的天然凈化能力,輔助使用現代化的污水處理技術,這樣才能高質量的實現污水處理。加強濕地污水處理技術的推廣,利用農村地區的自凈能力,開展清淤清潔的生態系統建設。如果一些農村的化糞池設施建設完善,則應該增加污水凈化設施,并有針對性的采取集中或分散處理。污水處理的高效,不僅需要完善的技術設施做支持,還應有嚴格、具體的管理規范,上下級部門要加強溝通,了解污水處理的真實情況,并制定有效處理措施。農村生活污水處理不當的原因,主要是資金不足,因此,要廣開渠道,增加資金投入,以及政府部門需建立專項資金,集中建立完善的污水處理設施。
2、農村生活污水處理技術
2.1 生態處理技術
生活污水的處理,是基礎保護生態環境,減少資源浪費而采用科技手段進行的控制污染的措施。我們通過污水處理,將有用的水資源應用到土地中,利用土壤!植物!微生物復合系統的物理、化學、生物學和生物化學特征,對污水中的水、肥資源加以回收利用,降低污水中的污染物,預防水土、土壤的污染。現代污水處理技術以土地為基礎,以土壤介質的凈化作用為核心,在污水處理中,重視污染成分的分離,關注植物、微生物共存體系與處理環境或介質的相互關系,從生態的角度去考慮污水處理。
2.1.1慢速滲濾生態處理系統
這種技術是將污水分配到種植農作物的土壤中,讓污水流過土壤,而植物系統的垂直滲濾就能達到凈化污水的作用,那些有用的成份還能被用作肥料,促進植物的生長。在污水處理時,所分配出去的污水一部分被修復植物吸收,還有的在滲入底土時,其中污染物被土壤介質截獲,或者被植物吸收、固定,或被土壤中的微生物轉化、降解,最后污染物成為無毒成份。
2.1.2快速滲濾生態處理系統
與上述污水處理方式相似,將污水分配到具有良好滲濾性能的土壤表面,污水經土壤表面向土壤底部流動,逐漸被土壤中的生物氧化、硝化、反硝化、過濾、沉淀、氧化和還原,最后,實現凈化污水污染物的目的。這種污水處理方法已經成為生活污水處理的主要方式,不僅被用于大城市,一些中小城市、城鎮、農村也得到廣泛使用,尤其是農村地區,利用農村地區資源豐富的優勢,達到生物污水處理的目的。
2.1.3人工濕地處理系統
人工濕地是對自然濕地的模擬,主要利用自然生態系統中植物、基質和微生物三者的協同作用,實現水質的凈化。我們利用土壤和按一定級別充填的填料組成人工濕地,并在濕地表面組建一個植物生長的自然生態系統,人工濕地雖然要占用大量土地面積,但工藝簡單、維護管理方便、運行費用低,生態環境效益顯著,因此,很適合遠離城市,地勢空曠的農村地區,也由于其投入資金少,不需要高級管理人才和技術人才,可被農村地區廣泛應用。
2.1.4穩定塘系統
在農村污水處理中穩定塘是一種高效的處理系統,它是一種利用天然凈化能力的生物處理構筑物的總稱,主要通過微生物降解、有機物吸附、有機顆粒的沉降和截濾作用去除,對
BOD5的去除率通常較高。穩定塘污水處理系統具有基建投資和運轉費用低、維護和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機物和病原體等優點,在我國,特別是在缺水干旱的地區,是實施污水資源化利用的有效方法,所以穩定塘處理污水近年來成為我國著力推廣的一項新技術。
2.2阿科蔓生態基處理技術
該技術與生態處理技術完全不同,但卻有著相同的目的。該技術是將具備高生物附著表面積、適宜的孔結構,仿生水草形態設計、純惰性的食品材料應用于污水處理中。通過這種材料,可以有效去除污水中的有機物,大量微生物附著在阿科蔓生態基表面,然后,將營養有機物進行生物氧化,最后,將有害物質逐漸轉化,從而去除水體中的有機物。根據阿科蔓生態基處理原理,對城鎮生活污水有積極作用,加上其在微生物附著材料上的創新,值得廣泛推廣。這是一種新型的污水處理辦法,只要合理調整好生態基的分布密度,挑選、培養好處理微生物,就能在污水處理中達到較好的效果。阿科蔓技術之所以能在農村生活污水處理中得到廣泛應用,還在于該技術能實現地處理,設備用量少,成本低,應用自然化的處理模式,減少了管理環節,同時,還能利用當地較少的用地,就能對農村地區各種污水及降雨引起的面源污染進行生態性處理。
結束語
農村生態環境污染的問題日益嚴重,究其原因,主要是農村生活污水處理不當,導致水體、土壤等各領域的污染。為了建設新農村,控制環境污染,必須加強農村地區的污水處理。由于農村地區各有特點,應因地制宜地選擇污水處理模式。近年來,我國已經發展了諸多適合農村的污水處理方法,但還存在不少問題,仍然需要我們在管理體制上不斷完善,以及在處理技術上積極借鑒國外先進技術,發展適合自己的處理方法。總之,在處理農村污水的問題上,依然是任重而道遠。
參考文獻:
一、指導思想
以黨的十七大和十七屆三中全會精神為指導,深入貫徹落實科學發展觀,全面推進“環境立縣”戰略,進一步加大農村環境污染綜合整治,全面改善農村群眾居住生活環境,提升群眾生活品質,促進我縣經濟社會與環境保護的全面協調可持續發展。
二、總體目標與要求
2009年,完成現有101家農家樂污水治理、30個行政村農村生活污水處理整村推進試點工作。同時,同步推進農村改廁工作,30個農村生活污水處理整村推進試點村改廁率達到80%(含)以上。
三、推薦模式
(一)農村生活污水處理模式:以分散式人工濕地為主,無動力厭氧、戶用沼氣等其它處理模式為輔。
1、人工濕地處理模式:采用植物根系吸收處理水污染物。特點是工藝簡單、投資少、見效快、實用性強,一戶或幾戶農戶生活污水處理效果較明顯,經過反復實踐探索,目前已經有較成功的處理模式,居住較分散和農戶房前屋后有空地的村適宜推廣使用。
2、無動力厭氧處理模式:人口密度大、居住集中,地勢平坦但有一定落差的村莊,將全村生活污水通過管道網絡格柵井收集匯流到地埋式處理池,采取無動力厭氧工程實行統一處理。經無動力厭氧工程處理后的生活污水,有條件的農村可以配套人工濕地吸收處理,以達到更好的處理效果。
3、小型沼氣池處理模式:村莊內養殖戶較多,實行一戶單建或多戶聯建沼氣池處理模式,所產沼氣作為能源有效利用,沼液用做農林作物有機肥。
(二)農家樂污水處理模式:農家樂污水以餐飲污水為主,廢水中含有較多的固體物和動植物油,其污水處理設施必須建設格柵裝置和隔油池,濾去廢水中的固體物質和動植物油,將固體物和隔油池浮油收集于生活垃圾中統一處理,廢水經無動力厭氧或人工濕地的方式進行處理。
(三)糞便無害化處理模式:采用雙斜管三格式化糞池,可以一戶或多戶聯建形式,一般生活污水不排入化糞池,糞尿經三格式化糞池處理基本達到衛生學無害化處理要求,然后接入污水處理設施進行再處理。
四、補助方式
將農村生活污水、農家樂污水治理以及農村改廁工作列入縣生態資金補助范圍。污水處理工程經驗收合格、改廁率符合要求后,按以下標準予以補助:農村生活污水處理工程資金由縣財政統籌省、市、縣項目資金,按350元/人(村實際在冊人口)的標準補助到村,不足部分由鄉鎮、村自行解決;農家樂污水處理工程由業主投資建設,政府實行以獎代補,補助標準按實際投入規模大小,驗收合格后按工程投入量的50%進行獎勵,最高不超過2萬元/家;農村改廁工作補助按現有標準執行。同時,對完成農村生活污水、農家樂污水治理以及農村改廁工作任務出色的鄉鎮、村給予一定的獎勵,具體獎勵補助標準另行制定。小型沼氣池處理工程補助政策另行制定。
五、具體安排
農村生活污水處理整村推進試點、農家樂污水治理工作具體分三個階段實施:
1、宣傳發動階段(2009年3—5月)
建立組織機構,開展調查摸底,召開動員大會;編制試點方案,完成試點工程。
2、全面推進階段(2009年6—10月)
確定治理方案,逐村(家)落實治理工作;召開推進會,全面推進農村生活污水處理試點、農家樂污水治理工作;完成治理目標與任務,并組織驗收。
3、總結完善階段(2009年11月)
加強檢查,查漏補缺,提出整改措施;總結經驗,完善長效管理機制。
六、工作要求
1、要明確主體,加強領導。農村生活污水、農家樂污水治理、農村改廁工作是一項涉及面廣、工作量大的系統工程,也是一項社會效益和生態效益十分顯著的民心工程。為切實加強對治理工作的領導,成立農村生活污水處理與農村改廁整村推進試點暨農家樂污水治理工作領導小組,領導小組下設辦公室(以下簡稱治污辦),辦公室設在縣環保局,全面負責農村生活污水處理與農村改廁整村推進試點、農家樂污水治理工作的指導與協調。同時,分別成立農村生活污水、農家樂污水治理和農村改廁工作指導督查小組,具體負責農村生活污水處理試點、農家樂污水治理以及農村改廁工作的指導與督查。各鄉鎮(街道)、庫管委也要建立相應的工作機構,落實專人負責此項工作,確保治理工作的穩步有序推進。
2、要科學規劃,分類指導。各鄉鎮(街道)、庫管委要根據城鎮建設規劃、經濟發展現狀和污水排放量,結合全縣規劃布局的城鎮(鄉)污水處理廠(站),按照凡能納入城鎮污水處理廠(站)的農村,原則上納入城鎮(鄉)污水處理管網系統;對未能納入城鎮(鄉)污水處理管網系統的農村,綜合考慮農村人口分布密度、自然環境和經濟條件等因素,對轄區內各行政村污水處理方式作好一次全面系統調查與規劃。同時,根據我縣農村實際,按照分步實施、有序推進的原則,確定年度實施計劃與任務,科學合理選擇農村生活污水處理模式,力爭2012年基本實現農村生活污水治理全覆蓋。
【關鍵詞】農村;生活污水;技術
一、前言
農村生活污水是指農村居民生活過程中糞便及其沖洗水、洗浴污水和廚房污水以及一些農村分散養殖過程中所產生的污水。一般來說,農村生活污水與城市污水不同,在排放方式、水質和水量等方面具有其自身特性,主要特點是:成分復雜,含有一定量的氮、磷,可生化性較高,基本不含重金屬和有毒有害物質。目前我國農村生活污水治理的處理技術比較多,名稱也多種多樣,但從技術上通常可歸為兩類:第一類是自然處理系統,常用的有人工濕地處理系統、地下土壤滲濾凈化系統等;第二類是生物處理系統,可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。
二、農村生活污水處理設施綜合技術
1、生活污水凈化沼氣池處理技術
厭氧沼氣池將污水處理與其合理利用有機結合,實現了污水的資源化。污水中的大部分有機物經厭氧發酵后產生沼氣,發酵后的污水被去除了大部分有機物,達到凈化目的。生活污水凈化沼氣池是采用厭氧發酵技術和兼性生物過濾技術相結合的方法,在厭氧和兼性厭氧的條件下將生活污水中的有機物分解轉化成 CH4、CO2 和水,達到凈化處理生活污水的目的。其處理工藝:生活污水格柵池前處理區[一級厭氧發酵、二級厭氧發酵(掛膜)]后處理區(兼性生物濾池)排放生活污水沼氣凈化池在全國很多地區得到了推廣,它的優點是:不消耗動力、運行穩定、管理簡便、剩余污泥少、還能回收能源(沼氣),建在綠化或菜地下,不占地,產生的沼氣可作為浴室和家庭用炊能源;厭氧發酵處理后的污水可用作澆灌用水和觀賞用水。在農村有大量可以成為沼氣利用的原材料:農作物秸稈和人畜糞便等。研究表明,農作物秸稈通過沼氣發酵可以使其能量利用效率比直接燃燒提高 4-5 倍;沼液、沼渣作飼料可以使其營養物質和能量的利用率增加 20%;通過厭氧發酵過的糞便(沼液、沼渣),碳、磷、鉀的營養成分沒有損失,且轉化為可直接利用的活性態養分——農田施用沼肥,可替代部分化肥。沼氣池工藝簡單,成本低,運行費用基本為零,適合于農民家庭采用。而且,結合農村改廚、改廁和改圈,可將豬舍污水和生活污水在沼氣池中進行厭氧發酵后作為農田肥料,沼液經管網收集后,集中凈化,出水水質達到國家標準后排放。
2、人工濕地處理技術
人工濕地是通過模擬和強化自然濕地功能,將污水有控制地投配到土壤(填料)經常處于飽和狀態且生長有蘆葦、香蒲等水生植物的土地上,污水沿一定方向流動的過程中,在耐水植物和土壤的物理、化學和生物的三重協同作用下,污水中有機物通過過濾、根系截留、吸附、吸收和植物光合、輸氧作用,促進兼性微生物分解來實現對污水的高效凈化。按水流方向可將人工濕地又分為水平流濕地床和垂直流濕地床。垂直流濕地床的水流通過導流管或導流墻的引導,在濕地床內上下流動,多個垂直流濕地床串聯起來稱之多級垂直流濕地。水平流濕地床的水流是按一定方向水平流動。在實際過程中有時將垂直流濕地床與水平流濕地床組合起來使用,這種濕地床稱之組合式濕地床。垂直流濕地床較水平流濕地床負荷高。農村生活污水經化糞池處理后,上清液通過集水管道進入進水井,經過格柵流入沉淀池,經沉淀的上清液用泵揚入一級人工濕地,而后再進入二級人工濕地,二級人工濕地的出水回流至清水池,可供綠化、灌溉,也可溢流至附近坑塘。該系統主要是利用有機質、礫石、沙以及礦物質等人工介質分層填充,表面栽種處理性能好、成活率高、耐水性強、成長周期長的植物蘆葦,形成一個獨特的生態系統。穩定運行后,填料和植物根系以及附著生長的微生物形成復雜的根脈生態系統。通過物理的沉降、過濾,化學的沉淀、吸附和分解,微生物降解代謝,植物的吸收等過程進行去除污染物。具有效率高、投資和運行費用低、維護管理簡便等特點,在高程合適的條件下可以實現零能耗。
3、土壤滲濾生態處理系統
該技術為生物-生態組合技術,適用于有土地較少,但土壤條件適宜的農村點。土壤滲濾包括慢速滲濾、快速滲濾兩種方法,對于不同的農村可以根據情況選用不同的滲濾方法。污水就地土壤滲濾處理系統由前期處理化糞池和土壤滲濾兩部分耦合而成。該系統的基本原理是:生活污水在化糞池中經過沉淀、厭氧處理后,進入分配箱,分流入各土壤滲濾管中,管中流出的污水均勻地向厭氧濾層滲濾,再通過表面張力作用上升,通過虹吸現象連續地向上層好氧濾層滲透。在上述過程中,水與污染物分離,水被滲濾并通過集水管道收集,污染物通過物理化學吸附被截留在土壤中;碳和氮由于厭氧和好氧過程,一部分被分解為無機碳、無機氮留在土壤中,另一部分變成氮氣和二氧化碳散入空氣中;磷則被土壤物理化學吸附,截留在土壤中,為草坪或者其他植物所利用。其工藝流程如下污水厭氧沼氣池配水池土壤滲濾處理工藝集水井出水土壤滲濾生態處理系統與其他污水處理系統相比,特點有:(1)系統運行穩定、可靠,抗沖擊負荷能力強;(2)出水水質好,對有機物尤其對有機氯化物和氨氮有較好的處理效果;(3)一次性投資小,運行費用低,節省能耗;(4)在土地處理槽上栽種植物,不但能提高系統凈化污水的效率,還可以增強景觀效果。
4、穩定塘處理系統
穩定塘處理系統的污水凈化過程類似與天然水體的自凈過程,主要通過在污水中存活的微生物的代謝活動和塘內水生植物及多種生物的共同作用,使有機污染物得到降解。穩定塘處理系統具有基建投資省、年運行費用低、管理維護方便、運行穩定可靠等諸多優點,不足之處就是地面積大、污水處理效果受季節、氣溫、光照等自然因素影響較大且處理效果不夠穩定;隨著研究的深入,開發出了多種高效塘處理工藝,在一定程度上彌補了傳統穩定塘的不足之處。(1)高效藻類塘。高效藻類塘是對傳統穩定塘的改進,其充分利用菌藻共生關系,對污染物進行處理。正因其最大限度地利用了藻類產生的氧氣,塘內一級降解動力學常數值比較大,故稱之為高效藻類塘。高效藻類塘較傳統的穩定塘停留時間短,占地面積少,建設容易,維護簡便,基建投資少,運行費用低。(2)水生植物塘。利用高等水生植物主要是水生維管束植物提高穩定塘處理效率,控制出水藻類,除去水中的有機毒物及微量重金屬。研究表明,生長速度最快和改善水質效果最好的水生維管植物有水葫蘆、水花生和寬葉香蒲。(3)組合塘工藝。將單塘改造成多級串聯塘,其流態更接近于推流反應器的形式,從而減少了短流現象,提高了單位容積的處理效率。由于不同的水質適合不同的微生物生長,串聯穩定塘各級水質在遞變過程中,會產生各自相適應的優勢菌種,因而更有利于發揮各種微生物的凈化作用。
三、結語
總之,由于農村生活污水中的污染物是以有機物為主,其生化性較好,所以通常情況下生活污水的處理都是采用生物處理的方法。上述介紹的是常見的農村生活污水處理設施綜合技術,具體使用時要立足實際情況,因地制宜的選擇適合的處理技術。
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關鍵詞:人工快速滲濾污水處理
中圖分類號:G812.42 文獻標識碼:A 文章編號:
目前我國大多數農村都沒有排水渠道和污水處理系統,污水處理率低,大部分生活污水都隨意排放,直接進入河流,或排出室外空地后任意滲入地下,少部分經化糞池簡單處理后滲入地下,嚴重污染河水和井水,危及農村地區的飲用水供水安全。農村生活污水已成為目前我國農村地區水污染的主要污染源之一。因此,尋求適于農村地區生活污水處理的實用技術,已經迫在眉睫。
1人工快速滲濾的相關概述
1.1定義
人工土層快滲系統(Constructed Rapid Infiltration,簡稱 CRI)為土地處理污水的一種類型,通過采用滲透性能較好的滲濾介質代替天然土層處理污水,與其它生態處理工藝相比,具有水力負荷較高,占地面積較小等特點。
1.2特征
1)滲濾介質一般選擇既具有一定的滲透性能,又具有一定的陽離子交換性能,主要是以天然砂為主,其砂徑比傳統的生物濾池要小,通常是0.2mm-2mm之間。濾層厚度一般為1-2米。滲濾介質一般為河沙、礫石、卵石和大理石等滲濾介質容易獲取,且價格便宜。2)一般不需要曝氣和反沖洗,人工快速滲濾池之后不需要再設計二沉池,結合地形可以做到處理系統無動力,若地形自然落差不夠,則需要一次提升布水,能耗也很低,平面布置靈活,工藝簡單,運行管理方便。3)人工快速滲濾系統,主體結構可以建于地上也可埋于地下,選址機動靈活,不受場地條件限制,不會因為滲漏而造成對地下水的污染。4)運行管理方便,基本不需要人操作,若水力負荷較大,為避免堵塞現象,則需定期翻動表層填料。
2人工快速滲濾系統有機物降解試驗
2.1試驗概述
室內試驗研究主要以河流沖積沙和大理石作為滲濾介質,以農村生活污水為研究對象,應用人工試驗土柱模擬人工快速滲濾系統,研究其有機物(COD)的遷移、轉化、降解規律,掌握有機物在人工快速滲濾系統中的降解機理,應用這些規律和機理指導對人工快速滲濾系統池體結構、運行方式、運行參數等的工程設計,促進人工快速滲濾系統在農村生活污水處理中的推廣應用。
2.2試驗設計
1)試驗進水:試驗用水取自某農戶的生活污水,沉淀1-2h后使用。距土柱頂端300mm處設置一環形布水管,布水管前安裝一個轉子流量計,污水由上至下通過滲濾介質而得到凈化處理。
2)滲濾介質:選用不同粒徑范圍的河流沖積沙、大理石砂和碎石
3)試驗的運行:一個水力負荷周期6h,投水1.5h、落干4.5h;采用時間繼電器控制水泵的起停,以達到定時和定量布水的目的"啟動階段每三天取樣一次,穩定運布武價段每周一次不同深度的采樣分析
2.3試驗結果分析
圖1試驗土柱COD進出水濃度及去除率圖
CODcr去除率隨時間變化趨于穩定,從初期的94. 3%逐漸降低至最小值57.8%,兩周以后去除率逐漸升高,最終穩定在85%以上。啟動過程中,去除率先降后升現象,主要原因在于:人工快速滲濾系統對有機物的去除機理,主要是有機物在淹水期被濾料過濾截留和吸附,在落干期被濾料上的微生物好氧分解。由于新濾料的空隙度較高,淹水期系統育翻吐濾截留和吸附較多污水中的有機物,表現為啟動初期CODCr去除率很高,達94.7%,而此階段由于濾料上的生物膜還未形成,落干期大部分有機物并不會及時的被好氧分解,因此,鍵瞇斗空隙空間逐漸被占據,濾料的過濾截留和吸附作用逐漸陽氏,而不能有效截留新的有機物,表現為去除率出現下降的趨勢:隨著啟動過程的進行,濾料上生物膜逐漸形成,落干期生物膜的好氧分解作用逐漸增強,最后達到一個穩定的狀態,表現為兩周后去除率基本穩定在85%以上。綜上所述,人工快速滲濾系統的生版哪毗過程比較簡單,翻毗杖程不需要接種污泥,采用原水即可,幾乎不需要調試成本,調試周期短,約2周時間即可掛膜成功,系統穩定性能好。
3人工快速滲濾系統脫氮試驗
3.1試驗概述
室內試驗研究主要以河流沖積沙和大理石作為滲濾介質,以農村生活污水為研究對象,應用人工試驗土柱模擬人工快速滲濾系統,研究其氮的遷移、轉化、降解規律,掌握氮在人工快速滲濾系統中的降解機理,促進人工快速滲濾系統在農村生活污水處理中的推廣應用。
3.2試驗設計
同2.2
3.3試驗結果分析
圖2 人工試驗土柱不同深度處出水氨氮的濃度及去除率
CRI系統中氨氮的來源主要包括進水中的氨氮、進水中的有機氮氨化產生的氨氮、生物細胞有機氮氨化產生的氨氮和滲濾介質上解析出的氨氮。CRI系統中氮氮的轉化或遷移途徑包括:滲濾介質的吸附、生物細胞合成變成有機氮、硝化作用和被出水帶走。其中占主導作用的硝化作用,主要發生在好氧段和兼氧段。由于在人工試臉土柱中填料層0-1200mm中pH值范圍在6-9之間,溫度通常控制在10-20℃,落干期通過自然復氧,溶解氧較為充分,因此氨氮的去除率高,約占總去除率95%。由于填料層中深度越淺,復氧效率越高,硝化反應效率越高,因此氨氮降解效率越高,反之亦然。
4人工快速滲濾系統除磷試驗
4.1試驗概述
室內試驗研究主要以河流沖積沙和大理石作為滲濾介質,以農村生活污水為研究對象,應用人工試驗土柱模擬人工快速滲濾系統,研究其磷的遷移、轉化、降解規律,掌握磷在人工快速滲濾系統中的降解機理,促進人工快速滲濾系統在農村生活污水處理中的推廣應用。
4.2試驗設計
同2.2
4.3試驗結果分析
表1人工試驗土柱和改進型人工試驗土柱進出水總磷濃度及去除率
研究表明,污水中的磷99%以上可以被土壤吸附而貯存于土壤中。不過,不同的土地處理工藝,對磷的去除機理是有差異的,如人工濕地對磷的去除主要是通過植物的吸收、填料床介質與磷的物理化學作用以及微生物的積累等作用共同完成的。關于磷的去除機制,一般說來主要有:植物吸收、滲濾介質的吸附、化學沉淀和微生物的積累等。 對CRI系統而言,由于一般沒有植物,其除磷機制主要是介質的吸附、化學沉淀和微生物積累。但是,在CRI系統中,介質的吸附和化學沉淀對磷的去除效果與傳統的污水土地處理工藝相比是有差異的。為保持較高的水力負荷,CRI系統所用滲濾介質往往是河流沖積砂,其中粘粒較少,介質的陽離子交換容量較小,因此,對磷的吸附效果較。同時,由于介質的滲透性能好,水力負荷高,水在系統中的停留時間短,因此,通過介質中含有鐵、、鋁和鈣等礦物與水中的磷酸根反應而沉淀處理磷的效果也會較差。此外,借助微生物對磷的正常同化吸收和聚磷菌對磷的過量積累,在CRI系統中對去磷所作的貢獻也是很有限的。所以,從磷的去除機理上分析,CRI系統對磷的去除效果較差,特別是當進水磷濃度較高,而出水對磷要求嚴格時,磷可能會成為系統限制性設計因素。
5結語
根據農村生活污水的水質水量特征及我國農村地區的實際清況,農村生活污水處理工藝必須具有工藝靈活、投資省、能耗小、運行費用低、維護管理方便等特點。人工快速滲濾系統滿足上述要求,適于農村生活污水的處理。
參考文獻
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[2]張建,黃霞等.地下滲濾系統在污水處理中的應用研究中的進展[J].環境污染治理技術與設備,2002,3(4):47-51.
【關鍵詞】生活污水處理;現狀;對策
近年來,浙江省實施了“千村示范、萬村整治”工程,新農村的深入開展,農村人居和生態環境方面取得了明顯的成效。但農村環境問題還沒有得到根本改變,尤其是生活污水隨意排放現象十分普遍,與新的生活方式、村容村貌形成了強烈的反差,成為當前農村突出的問題。
平陽縣10個鄉鎮共有600個行政村,生活污水接入現有或規劃城鎮污水處理廠的行政村有188個,其余412個行政村無法具備接入城鎮污水處理廠的條件。經調查,在市政管網納管范圍外的行政村中,絕大多數村未實施雨污分流,除人糞尿外的其它生活污水都是未做任何處理進行直排,嚴重污染周邊環境。因此,開展農村生活污水處理設施的建設,避免因生活污水直接排放而引起的農村水體、土壤和農產品污染,確保農村水源的安全和農民身心健康,是當前需要解決的迫切問題。
一、平陽縣農村生活污水處理具體做法
近年來,平陽縣委、縣政府高度重視農村環境保護工作,2010年在溫州市率先提出“十二五”末實現農村生活污水處理基本全覆蓋的工作目標,到2015年城鎮污水處理廠納管范圍外的行政村要建設和完善生活污水處理設施,對生活污水進行統一收集處理,達標排放,受益人口將達到42萬人,總投資約1.2億元。通過五年的建設,實現農村生活污水處理基本全覆蓋,達到農村環境整潔、生態和諧的目標。主要做法有以下幾個方面。
(一)出臺政策,明確實施辦法。一是專門成立平陽縣農村生活污水處理基本全覆蓋工作領導小組(縣農污辦),指導全縣農村生活污水處理工作。出臺了《平陽縣農村生活污水處理工作實施意見》、《平陽縣農村生活污水建設實施方案》和《平陽縣農村生活污水建設實施細則》等一系列政策辦法。二是從平陽縣實際出發,根據生態縣建設規劃的要求,結合水源地保護以及污染整治等工作,因地制宜分批推進全縣農村生活污水工程建設,通過五年的有序建設,實現全縣農村生活污水處理基本全覆蓋的目標。三是明確資金補助政策。縣財政每年安排1600萬元專項資金,對位于集中式飲用水源地上游行政村,按工程投資總額的90%予以補助;其它地方則按工程投資總額的70%予以補助。補助資金經鄉鎮財政補助到村,專款專用。
(二)實地調研,篩選處理工藝。項目啟動之初,縣農污辦邀請省環科院專家在南雁鎮堂基村開展生活污水處理試點工作,確定了以人工濕地為主的處理模式。完成試點后,根據實施方案的要求,選擇條件成熟的行政村先行開展工程建設,并報縣發改局統一立項。工程設計人員多次深入項目實施村進行實地踏勘,根據村莊所處區位、人口規模、集聚程度、地形地貌、排水特點及排放要求、經濟承受能力等具體情況,確定工程選址、污水處理模式以及處理能力等相關問題。目前平陽縣采用的農村生活污水處理模式有:集中式人工濕地、分散式人工濕地,原有沼氣池改造、微動力厭氧曝氣處理等等。
(三)程序到位,確保工程質量。按照“統一立項,統一設計,統一驗收,統一補助”的原則,建立從工程設計、項目預算、招投標、工程施工、工程驗收、項目決算到資金補助等一系列比較完善的工作程序。縣農污辦統一委托有資質的專業環保公司進行工程設計,統一聘請專業監理公司對工程項目進行全程監理。各鄉鎮負責轄區內農村生活污水處理工程的招投標、組織落實和工程質量監督,項目實施村作為業主單位負責工程的具體操作和實施。工程建設完工后,由縣農污辦牽頭組織鄉鎮、設計單位、監理單位、施工單位以及縣有關部門進行環保綜合驗收,并對出水水質進行監測。驗收合格后,由縣農污辦和縣財政局聯合發文,統一下達資金補助計劃。
二、存在的問題和困難
(一)思想認識不足。個別鄉鎮領導干部對該項工作不夠重視,缺乏主動性,認為這是縣里的建設項目,存在“等靠要”思想,導致工程建設整體推進緩慢。村級業主意識不強,由于村民認識有偏差,認為污水處理池里的污水會散發臭氣,滋生蚊蠅,不愿建在離自家近的地方,造成處理池落地難,甚至個別村還存在阻撓工程施工的現象。
(二)資金困難。雖然目前平陽縣對農村生活污水處理工程的補助力度很大,對位于集中式飲用水源地上游行政村給予投資額90%的補助,其它行政村給予投資額70%的補助,但是大部分行政村集體經濟薄弱,安排30%的自籌資金和其它建設費用也是一筆不小的負擔。這也是影響該項工作進一步推進的一個不利因素。
(三)建設難度大。一是有些工程在山區半山區或海島地區實施,受地理位置、交通條件和氣候條件等因素的影響,施工難度大。二是污水管網鋪設難度大。農村生活污水處理工程收集率要達到60%以上,而大多數村房屋參差不齊,有些分布較為分散,導致在管網鋪設時,管路走向復雜,開挖水泥路面較多,涉及農戶數也較多,部分村民不愿意配合管網鋪設,工作難以推進。
(四)處理技術有待改進。農村生活污水處理工程在平陽縣剛剛起步,在全國也還沒有處理工藝運行穩定、造價和維護費用低、處理效果好的成熟技術,設計單位尚處于摸索階段,很難設計出一個符合各村實際、布局合理、造價低的生活污水處理設施。
三、對策和措施
農村生活污水處理工程是一項造福社會和群眾的好事,是一項功在當代,利在千秋的公益性事業,需要全社會共同的努力。針對存在的問題和困難,需要做好以下幾方面:
(一)充分認識工作的重要性。平陽縣大部分平原河網水質為劣五類,水環境質量狀況不容樂觀。加強農村生活污水處理,能有效改善農村水環境質量,對推進節能減排,改善農村人居環境、提高農民生活質量具有十分重要的意義,也是社會主義新農村建設的重要內容。
(二)調整資金補助政策。資金緊缺是困擾各實施村的一個難題,可以根據實際情況,適時調整資金補助政策。對位于集中式飲用水源地上游的行政村,給予工程投資額100%的補助,以鼓勵該地區保護和改善生態環境的積極性。對其它地區的行政村給予工程投資額70%的補助,30%的自籌資金由所屬鄉鎮承擔,并做好土地政策的處理,減輕實施村的資金負擔,解決其后顧之憂。
(三)加強運行維護管理。要抓緊出臺農村生活污水處理工程運行維護管理辦法,加強對已建污水處理工程運行維護管理,及時進行清掏、清理、補種等日常維護,發現污水管網破損或堵塞,要立即組織進行維修,保證污水處理工程良好運行,進出水水質定期進行監測。縣委縣政府要借鑒農村生活污水處理先進縣市的經驗做法,堅持政府主導,加大對農村生活污水處理工程日常運行維護管理的資金投入,確保發揮工程效益。