农村生活污水处理典型工艺技术分析
摘要： 针对农村地区的生活污水特点, 分析了多种可行的污水处理技术。
关键词： 农村生活污水, 污染, 技术
农村地区的生活污水直接影响到重要水源地的水质安全和农户的健康卫生, 因此, 农村的水环境整治成为各级政府和广大民众关心的热点问题。为了实现对面源污染的有效控制, 遏制水环境富营养化趋势, 对农村生活污水进行收集处理已迫在眉睫[1] 。
1 农村生活污水的特点和技术要求
1. 1 农村生活污水排放特点
农村生活污水具有与城市污水不同的特点: ! 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]。① 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[ 2] 。② 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。陈能汪等通过定点监测分析发现农村生活污水总氮、总磷等各项水质指标浓度均很高, 人均年排放量为总氮1. 562 kg, 总磷0. 153 kg[3] 。
1. 2 农村生活污水处理技术要求
根据农村生活污水的具体特点, 农村生活污水处理技术要求如下: ① 低耗高效。由于大部分农村居民收入相对较低, 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, 因此生活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[ 2] 。② 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, 应尽量选择低二次污染或无二次污染的处理工艺。③ 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[2] 。④管理维护简单。农村熟悉生活污水处理技术的专业人员较少, 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 农村生活污水处理工艺技术
2. 1 河浜处理技术
采用河浜原位增氧系统, 加速水体复氧过程, 以提高水体的溶解氧水平, 恢复和增强水体中好氧微生物的活力。同时建立人工水草载体生物膜系统, 把天然过程改变成为天然与人工过程的结合体。污水在河浜内通过微生物的代谢活动, 以及相伴随的物理、化学和物理化学的过程, 使废水中的有机污染物、营养元素和其他污染物质进行多级转换、降解、去除, 从而实现废水的无害化、资源化和再利用的目的。河浜污水处理工艺流程见图1。
实施项目地陈巷浜位于江苏常州市武进区漕桥镇, 治理河段的长度为560 m, 宽度为12 m, 设计水深3. 8 m, 水体容积为25 536 m3, 总排水量840. 3 m3 / d, 污水经处理后排入漕桥河。进水水质浓度: COD 271. 2 mg /L, 氨氮26. 6mg /L, TP 4. 3mg/L, SS 151. 3mg/L, pH值6~ 9; 出水水质浓度: COD% 60 mg /L, 氨氮% 8 mg /L, TP% 1 mg /L, SS% 20 mg /L, pH 6~ 9。项目投资为2 570 元/( m3·d ), 废水处理运行成本为 0.11元/m3。
河浜处理技术具有以下优点: ①利用现场地形条件, 将缓流纳污河浜进行改造, 对污水进行生态处理, 取消农村污水管网建设, 达到了既克服在农村建设管网收集工程的困难, 又节省了大量建设资金。② 能收集流域内所有污水, 包括农业面源排水、养殖业废水、雨水和流域内工业排水。③ 可以利用荒废的河道、沼泽地、峡谷、废弃的水库等地段建设, 结构简单, 大都以土石结构为主, 具有施工周期短、易于施工等优点。④将天然废弃河浜改造成曝气鱼塘, 进行生态养殖, 可产生一定的经济效益。⑤ 河浜生态护岸、灌溉和排涝调水系统是专门设计用于利用河浜作为污水处理的设施, 也是一套水利调节系统, 具有农业养殖、农业灌溉、防洪排涝、生态调水和生态护坡等功能。(整个工程的运行采用计算机编程控制, 具有设备自动运行、水质自动监测、工艺参数自动调整、外排水量自动平衡等功能, 实现了无人值守, 维护保养费用低。) 整个工艺无污水提升, 除极少量河水复氧和计算机控制系统外, 不需要其他动力, 基本是无或微动力污水去碳、脱氮、除磷一体化生物处理系统, 降低了日常运行费用。
2. 2 生物滤池- 表流人工湿地技术
生活污水通过管道汇集于生物滤池, 生物滤池内放置微晶纳米复合滤料, 该滤料具有优良的吸附性能和比表面积, 在微晶纳米滤料表面提供优越的微生物生存空间、污水较好的营养条件下, 微生物快速繁殖, 生物量剧增, 微生物物种多样性增加, 在微生物分泌的粘性物质作用下, 微生物互相吸附, 在滤料表面形成大量高活性生物膜, 快速降解水中的污染物。在快速去污的同时, 微晶纳米复合滤料的除臭、去色功能将明显地体现, 污水臭味大大降低, 水体透明度提高, 水体感官明显改善。生物滤池的出水自流入表流人工湿地, 湿地内的有机生态系统对污水进行进一步的净化, 通过水生植物的发达根系对污水中的氮、磷以及其他有机物进行吸收以降低水体中的氮、磷以及其他的污染物指标。工艺流程见图2。
实施项目位于江苏常州市武进区潘家仁庄村, 处理污水量50 t/d。进水水质浓度: COD 380 mg/L, 氨氮30 mg /L, TP 4 mg /L, SS 200 mg/L, pH 值6~ 9; 出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B的出水标准要求。项目投资为24 275元/ (m3·d), 废水处理运行成本为 0.16元/m3。
该工艺需要布设管网, 工程投资较大, 需要简单的管理和维护。人工湿地占地面积较大, 适于中、小水量的污水处理。通过利用空旷、有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地, 可减少土方量、有利于排水, 从而降低投资和能耗。在夏季湿地可能会滋生蚊虫, 宜建在离居民居住地较远的地区。
2. 3 地下土壤渗滤工艺技术
污水先经化粪池或其他预处理构筑物去除大型悬浮物, 然后通过布水管和毛细材料的虹吸作用, 将污水均匀分布于根据现场土质人工配制的通水透气性能良好的人工土壤中, 人工土壤中聚集着大量微生物和各种微型动植物, 在这些需氧微生物和厌氧微生物的协同代谢作用下, 污水中的有机物被吸附、降解和转化为二氧化碳和水, 有机氮被分解转化为硝酸盐或氮气, 污水因此得到净化和除臭, 净化的出水通过底部集水管收集、排放或再利用。工艺流程见图3。
项目分别位于常州市武进区雪堰镇潘家城湾山区、共建村和潘家村, 服务人口分别为720、450和450人。进水水质浓度: COD 180mg/L, NH3-N 20mg/L, TP 3mg /L; 出水水质浓度指标: COD % 60 mg/L, NH3-N% 8 mg/L, TP% 1mg /L, SS% 20mg/L。工程投资3 000 元/(m3 · d) , 运行成本0.41元/m3。该工艺具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点, 适用于用地紧张、经济较为发达的农村地区。
3 结语
农村生活污水处理方式的选择涉及自然地理环境、社会人文和经济状况等方面, 应在对污水特性、经济指标、技术指标、运行管理和环境要素等主要影响因素分析的基础上, 选用造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、运行稳定高效的处理工艺。
参考文献
[ 1] 贾静, 傅大放, 马强, 等. 苏南农村地区分散式污水的处理与回用[ J]. 中国给水排水, 2007, 23( 6) : 31- 34.
[ 2] 兰虹. 上海市新农村建设中生活污水污染、管理及处理对策研究[ D]. 上海: 华东师范大学, 2008.
[ 3] 陈能汪, 张路平, 洪华生, 等. 九龙江流域农村生活污水污染定量研究 [ J]. 厦门大学学报: 自然科学版, 2004, 43( S1): 249- 253.
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