关于生态技术处理村镇污水的研究与应用
摘要：分析了适合南方地区的村镇污水处理工艺,具体推荐生物接触氧化池+水生植物综合处理工艺处理村镇生活污水。给出了该工艺处理村镇生活污水的主要参数,提出了应该注意的问题。
加强农村生态保护是建设生态文明的必然要求。随着我国市、县级生活污水处理厂纷纷建成投产,村镇生活污水如何得到切实可行的处理将成为推动农村环境保护和节能减排工作的一个重要环节。村镇的基础设施建设落后,污水往往未经处理便直接排入地表水系,除生活污水外,还包括畜禽养殖、水产养殖、农药及化肥等污水,这些污水已成为新的区域性水环境的重要污染源,也是湖库富营养化的重要原因之一,因此合理地处理村镇污水措施,对保护有限的淡水资源,改善农村地区环境质量,解决农村地区的饮用水安全问题有着重要的意义。
1 适合南方地区特点的村镇污水处理工艺
村镇污水处理应结合实际情况确定切实可行的处理工艺,普遍应用于市县污水处理厂的管网收集废水,进入传统污水处理厂处理达标排放的思路,因为存在着基建费用高、能耗大、剩余污泥量大、运行费用高等问题,在绝大多数的村镇很难得到广泛的应用。村镇污水的处理应遵循“三低一少”的思路,即投资低、运行费用低、操作管理要求低,产泥量少的污水处理技术应重点考虑。同时要结合南方地区的具体情况,选择适合广大农村地区的工艺因地制宜地进行。我国南方省份的特点是降雨量大,水系发达,池塘鱼塘众多,水生植物种类繁多,四季常青,这为生态技术的广泛推广应用提供了极为有利的条件。污水的生态处理技术是指运用生态学原理,采用工程学手段对污水进行治理的方法。该技术在国外已得到相当规模的应用,我国的环境科学研究单位也多采用此技术处理村镇污水。但是如何通过不同的污水处理单元的优化配置,把微生物、水生植物进行有序的组合,构建一个多元生物生态净化系统,充分利用生物的净化功能和多元生物协同作用去除污染物,并达到我国对生活污水脱氮除磷的要求,却是该技术面临的关键问题。
比较广泛应用的人工湿地处理技术和稳定塘处理技术,均存在着一些技术缺陷,如湿地在连续运行数年之后,易产生淤积、阻塞现象,使水力传导性、湿地处理效果和运行寿命降低。稳定塘虽然构造简单,维护管理容易,但是作为主处理单元,很难达到国家要求的标准。因此,结合我国南方区域的特点,推荐采用一种新型的村镇污水处理模式,即利用农村闲置的鱼塘对污水采用生物接触氧化曝气处理+水生植物综合处理的工艺。该工艺的处理设施由污水沉淀—调节塘—推流复合式接触氧化池—二级水生植物净化塘组成。其净化系统全部利用村镇的沟塘,对原有农村的生态环境及功能的破坏极小,在原有的水塘或者鱼塘的基础上,增加环保材料载体的浮岛湿地,并镶嵌优选植物种类,如在浮岛湿地、塘边及浅滩种植菖蒲、水芹、鸢尾梭鱼草、再力花等挺水植物,塘底则种植苦草、伊乐藻等沉水植物,形成四季常绿,保持持续的生态系统净化能力。
2 接触氧化—水生植物塘综合处理工艺介绍
2·1 工艺流程简介
该工艺是采用接触氧化与植物净化为核心技术的生态净化工艺。村镇生活污水可利用当地的排水沟经格栅进入污水沉淀塘,污水沉淀塘可利用当地鱼塘改造。污水在沉淀塘中沉淀,去除部分悬浮物,经潜污泵提升至折流式接触氧化池,在该池中利用好氧微生物进行生化反应,去除有机物并硝化除氨氮,然后流入植物净化系统。污水经前面工艺处理后, NH3-N、SS、COD基本都能达到排放标准,但是TP浓度仍偏高,并且仍有一些残留的硝态氮。植物净化塘的主要作用就是去除TP和残留的N,利用植物的根本吸收作用以及根系周围的微生物消化分解作用,去除N、P,使之达标排放。
2·2 主要构筑物功能与污水净化机理
2·2·1 污水调节沉淀塘
针对整个镇区的污水,根据农村生活污水的特点和排放规律,对SS等进行初步的沉淀,均匀水质,均化水量,同时起到对污水中的泥沙等物质的沉淀作用。
2·2·2 折流式生物接触氧化池
为方便构筑物的布置采用折流式,构筑物的水的流态采用推流式,池底设微空曝气软管,容积负荷为0·76kgCOD/m3·d,水力停留时间为2~2·5h。主要去除COD、氨氮等污染物,单元处理后污染物浓度大为降低,为后续的水生植物净化塘提供低负荷的水质条件。
2·2·3 水生植物净化塘
该塘分两级,一级由生态浮岛湿地滤床和塘底镶嵌组合种植的沉水植物组成。接触氧化池出水进入环保填料载体浮岛湿地滤床区,经过填料载体中的挺水植物及湿生植物根系、微生物、动物等代谢吸收、酶解、吸附、沉淀、过滤等作用,污水被进一步净化。二级为挺水植物和沉水植物净化塘,同样采用可自我演替的镶嵌种植技术,植物量采用一级的60% ~70%。该塘还兼有二次沉淀池的作用。该工艺的运行效果决定于水生植物的选取,选取水生植物时应尽可能优选当地品种适当考虑引进外来优良品种,并考虑以下因素:
(1)具有较好的水质净化功能,应选择水生植物对污水中的污染物质去除能力强的,根系比较发达的水生植物;
(2)应选择耐污能力强、抗冻抗热能力强、抗病虫害能力强的植物;
(3)考虑物种间的合理搭配,应根据环境条件和植物群落的特征,按照一定比例在空间分布和时间分布方面进行镶嵌种植,使一年四季均有优势物种存在,确保整个系统稳定可持续运转。优选并合理搭配各种植物是该工艺取得良好处理效果的关键。
2·3 经济技术分析
该工艺的建设成本低廉,以5000t/d的处理能力计算,总投资在120万元左右,仅相当于同等规模的污水处理厂投资的1/3,因为利用村镇的原有沟渠收集污水,可以完全省去管网建设的投资,符合村镇建设污水处理设施的实际情况。运行费用0·26元/,t大大低于传统污水处理厂的运行费用。设施建成投产后,可以明显控制污染物质向自然水体排放,以3000t/d处理污水能力计算,每年大致可以减少COD 142350kg,氨氮8870kg,总磷3066kg,对全省的节能减排工作有较大帮助,同时减少了生活污水对村镇居民赖以生存的地表水源的污染,有效控制水体的富营养化,可节省国家对水环境的整治费用。
3 该工艺相对于传统污水处理工艺的优势分析
该工艺首先由南京市环境环境保护科学研究院应用于南京市附近的一个村镇做为试点,取得理想的处理效果。在引入福建省后,经重新筛选镶嵌当地优势植物后用于镇污水处理,取得较好的处理效果,相对于传统的污水处理工艺在处理村镇废水方面优势明显。除具备投资省,运行费用低的资金优势外,还有一些其他的优点:操作简便,不需要复杂的自控系统;若设计合理,植物镶嵌搭配得当,其处理废水的效果稳定、有效、可靠,出水的BOD、SS明显优于二级生物处理出水,可与三级处理媲美,完全可以稳定达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标准,而且具备较强的脱磷能力;更适合小流量及间歇排放的污水,耐污能力及水力负荷强,抗冲击负荷性能好;处理污水的同时也可以美化景观,为野生动植物提供良好的环境。
4 结语与建议
随着节能减排工作的不断深入,以及国家对农村生态保护要求的不断提高,农村生活污水处理被日渐重视,现行的污水处理厂采用的工艺不适合村镇使用,因此研发适合村镇的污水处理方法与技术势在必行。该工艺因建设费用低、运行管理费用低、操作管理简便而适合村镇的污水处理,并且在我国已有成功投产运行的实例,技术可靠。建议在当地相关科研设计部门对该工艺进行认真的研究论证的前提下,重点筛选出适合当地气候条件的水生植物,并建设一至两套示范工程,总结该工艺在当地运行的经验,为将来大规模处理村镇污水做好技术储备。
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