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      農(nóng)村生活污水處理研究進(jìn)展

      2020-09-16 12:01白楊雷星星來(lái)有煒
      鄉(xiāng)村科技 2020年23期
      關(guān)鍵詞:生活污水處理技術(shù)農(nóng)村

      白楊 雷星星 來(lái)有煒

      [摘 要] 農(nóng)村生活污水排放是造成農(nóng)村水環(huán)境污染的原因之一,為改善農(nóng)村居住環(huán)境,必須加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村生活污水的治理,分析不同污水處理方法的適用性,因地制宜地選擇處理工藝。本文分析農(nóng)村污水排放特點(diǎn),探討農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)和一體化處理技術(shù),詳細(xì)介紹人工濕地、污水土地、穩(wěn)定塘、生物濾池、一體化處理技術(shù)的處理效率及適用性,并提出農(nóng)村生活污水處理的幾點(diǎn)建議。

      [關(guān)鍵詞] 農(nóng)村;生活污水;處理技術(shù)

      [中圖分類(lèi)號(hào)] X703 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909(2020)23-117-2

      “十三五”規(guī)劃指出,推動(dòng)城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展,加快建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村,將農(nóng)村環(huán)境綜合整治作為工作重點(diǎn),整治的主要任務(wù)中農(nóng)村污水處理工作被提到重要位置。根據(jù)2017年發(fā)布的《全國(guó)農(nóng)村環(huán)境綜合整治“十三五”規(guī)劃》指出,截至2015年年底,我國(guó)農(nóng)村生活污水的年處理量已達(dá)7億t,22%的建制村生活污水得到處理?!笆濉逼陂g,經(jīng)過(guò)整治的村莊生活污水處理率要≥60%。目前,如何發(fā)揮經(jīng)過(guò)處理的農(nóng)村污水的最大價(jià)值,是大家需要深入考慮的一個(gè)難題。

      1 農(nóng)村生活污水特征

      農(nóng)村生活污水主要包括生活雜排水(洗衣、廚房、清潔、洗浴污水)和廁所污水。我國(guó)幅員遼闊,南方和北方經(jīng)濟(jì)、自然地理?xiàng)l件差異較大,農(nóng)民生活習(xí)慣和用水習(xí)慣不盡相同,從而導(dǎo)致我國(guó)農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量差異較大、處理方法較多、出水用途多樣。

      1.1 水質(zhì)特征

      農(nóng)村生活污水一般不含重金屬和有毒有害物質(zhì),而且污水可生化性較好。農(nóng)村生活污水所需考慮的水質(zhì)指標(biāo)有化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)、懸浮物(SS)和pH值。不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)本地區(qū)污水特點(diǎn)或相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定水質(zhì)指標(biāo)的選取。生活雜用水COD一般在150~400 mg/L,氨氮在20~40 mg/L,TN在20~50 mg/L,TP在2~7 mg/L。

      1.2 水量特征

      由于農(nóng)戶(hù)生活比較規(guī)律,而且生活習(xí)慣較一致,污水排放大致分為早、中、晚3個(gè)時(shí)段;在排水時(shí)段內(nèi),水量較大,但不均勻,均有排水高峰時(shí)段,其余時(shí)間段污水排放量較少,可能出現(xiàn)斷流。根據(jù)不同地區(qū)的差異,我國(guó)農(nóng)村居民日用水量為40~180 [L/(人·d)]。

      1.3 排放特征

      農(nóng)村污水主要有3種排放方式,即生活雜用水主要進(jìn)入了污水管道(渠),農(nóng)戶(hù)習(xí)慣于把污水潑灑于地面或明渠,廁所污水進(jìn)入化糞池等。由于管道及化糞池設(shè)備基本無(wú)人維護(hù),老化嚴(yán)重,導(dǎo)致大部分污水滲入地下,對(duì)地下水造成污染。

      2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

      2.1 生態(tài)處理技術(shù)

      2.1.1 人工濕地污水處理技術(shù)。人工濕地主要由基質(zhì)、植被、水體、微生物4個(gè)基本要素組成,通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、硝化和反硝化作用,植被對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和微生物分解等物理、化學(xué)和生物作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。人工濕地處理生活污水費(fèi)用較低,一般作為二級(jí)處理后的穩(wěn)定處理或與其他工藝聯(lián)用。人工濕地處理效果受溫度影響較大,溫度較低時(shí),可能導(dǎo)致結(jié)冰、堵塞、濕地植物死亡,影響處理效率,甚至造成二次污染;而且人工濕地占地面積較大,導(dǎo)致濕地使用受限。楚昊等利用預(yù)處理和水平潛流人工濕地處理農(nóng)村生活污水,處理后出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn),而且投資和運(yùn)行費(fèi)用較低,適宜在農(nóng)村地區(qū)使用[1]。

      2.1.2 污水土地處理技術(shù)。污水土地處理系統(tǒng),是以土地處理法為核心,利用土壤—植物—微生物的相互作用,實(shí)現(xiàn)區(qū)域中污水的循環(huán)處理和資源化利用,同時(shí)達(dá)到對(duì)污水中污染物“去除”和“再利用”的功能。馬文潔等以河砂、粉煤灰、鋼渣和煤渣為滲濾介質(zhì),模擬研究了在不同水力負(fù)荷條件下人工快速滲濾系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村生活污水的處理效果,當(dāng)水力負(fù)荷為1.6 m/d時(shí),對(duì)污染物平均去除效果最佳,對(duì)TP、NH3-N和COD的去除率可達(dá)90.06%、89.32%和91.51%[2]。污水土地處理技術(shù)具有能耗低、基建投資低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn),比較適合農(nóng)村污水處理。土地占地面積大、土壤堵塞、對(duì)于地下水的二次污染等問(wèn)題是今后農(nóng)村污水處理需要解決的重點(diǎn)。

      2.1.3 穩(wěn)定塘處理技術(shù)。穩(wěn)定塘作為一種經(jīng)濟(jì)有效的污水處理方式被廣泛用于農(nóng)村污水處理。污水在塘內(nèi)停留過(guò)程中通過(guò)微生物的好氧與厭氧作用進(jìn)行處理,氧氣來(lái)源為大氣復(fù)氧作用和藻類(lèi)的光合作用,也可采用人工曝氣給塘內(nèi)充氧。傳統(tǒng)穩(wěn)定塘具有工程簡(jiǎn)單、建設(shè)費(fèi)用低、處理污水能耗低、易于維護(hù)和管理等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)存在如水力停留時(shí)間長(zhǎng)、占地面積過(guò)大、塘中污泥積累嚴(yán)重、散發(fā)臭味等缺點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的不足,經(jīng)過(guò)不斷對(duì)傳統(tǒng)穩(wěn)定塘進(jìn)行改良,出現(xiàn)了許多新型穩(wěn)定塘,包括生物濾塘、高效復(fù)合厭氧塘、超深厭氧塘等。為提高污水處理效率,又提出了許多組合塘工藝,包括與傳統(tǒng)生物法的組合和各種塘型的組合。

      2.1.4 蚯蚓生態(tài)濾池。蚯蚓生態(tài)濾池是一種生態(tài)污水處理技術(shù),在普通生物濾池中引入蚯蚓來(lái)提高濾池的處理效果。蚯蚓在濾池中具有對(duì)有機(jī)物的吞食、增強(qiáng)土壤對(duì)空氣水分的通透性、延展原有微生物代謝鏈、增強(qiáng)與微生物的協(xié)同作用等功能。蚯蚓生態(tài)濾池是一種基建和運(yùn)行管理費(fèi)用低、氮磷去除效果好、出水水質(zhì)好的污水生態(tài)處理技術(shù)。

      蚯蚓生態(tài)濾池一年四季均能有效處理生活污水,在極端溫度下仍能對(duì)污水進(jìn)行處理,但處理效率降低。在蚯蚓生態(tài)濾池處理生活污水的中試試驗(yàn)中,運(yùn)行期間BOD5去除率超過(guò)90%、COD為80%~90%、TDS為90%~92%、TSS為90%~95%。蚯蚓生態(tài)濾池存在的問(wèn)題是因蚯蚓有冬眠和夏眠的習(xí)慣,會(huì)造成階段性處理效果不穩(wěn)定。

      2.2 小型一體化處理技術(shù)

      近年來(lái),農(nóng)村生活污水一體化處理技術(shù)專(zhuān)利中,小型一體化處理工藝占比達(dá)35%,小型一體化設(shè)備大多是緊湊型設(shè)備,具有集不同傳統(tǒng)構(gòu)筑物功能于一體、占地面積小、管理操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn),使得一體化設(shè)備在農(nóng)村發(fā)展?jié)摿薮蟆R惑w化處理技術(shù)主要采用的工藝有生物接觸氧化法、MBR、SBR、A/O、A/A/O等。

      Adam Mas? on等在傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器中,加入一種由高密度聚丙烯組成的生物球填料作為生物膜載體,設(shè)計(jì)出移動(dòng)床序批式生物膜反應(yīng)器(MBSBBR),MBSBBR處理系統(tǒng)以生物球表面的活性污泥和生物膜微生物為基礎(chǔ)[3]。研究表明,在負(fù)荷為0.84~0.978 gCOD /(L·d)條件下,COD、TN和TP平均去除效率為97.7%±0.5%、87.8%±2.6%和94.3%±1.3%,硝化效率為96.5%~99.7%。

      一體化處理設(shè)備可通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣等參數(shù)來(lái)改變反應(yīng)器內(nèi)生物環(huán)境,可適應(yīng)不同水質(zhì)特點(diǎn),可在不同地區(qū)使用;一體化設(shè)備整體性較好,占地面積小,可進(jìn)行埋地處理;自動(dòng)化程度高,運(yùn)行無(wú)須人工過(guò)分操作,處理效果好。其不足在于運(yùn)行過(guò)程需要機(jī)械曝氣,設(shè)備造價(jià)高;一旦出現(xiàn)設(shè)備故障,需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行維修,后期維護(hù)費(fèi)用高。

      3 農(nóng)村污水處理存在的問(wèn)題與建議

      3.1 農(nóng)村污水處理存在的問(wèn)題

      3.1.1 污水收集系統(tǒng)不完善。良好的污水收集系統(tǒng)是開(kāi)展污水處理工作的前提,部分已經(jīng)建成的農(nóng)村污水收集管渠,由于農(nóng)村污水的排放特點(diǎn)以及排污系統(tǒng)不健全,導(dǎo)致大量管道堵塞老化和滲漏,難以有效收集污水;排水渠內(nèi)污水長(zhǎng)期淤積,夏季散發(fā)出臭味嚴(yán)重影響農(nóng)村環(huán)境;化糞池老化嚴(yán)重,農(nóng)戶(hù)不及時(shí)清掏導(dǎo)致污水滲漏,長(zhǎng)此以往造成地下水水質(zhì)污染。

      3.1.2 處理標(biāo)準(zhǔn)及出水去向難落實(shí)。大部分省份已制定農(nóng)村生活排放污水標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)于工藝的選擇有一定的導(dǎo)向作用。農(nóng)村污水處理后大多未經(jīng)檢測(cè)直排水體,且不加利用,違背了污水處理的初衷,造成資源浪費(fèi)。

      3.1.3 處理工藝選擇標(biāo)準(zhǔn)缺失。污水處理工藝選擇較多,但目前尚未有相應(yīng)的農(nóng)村污水處理工藝選擇的國(guó)家或地方標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致工藝選擇較為困難。

      3.1.4 運(yùn)行管理問(wèn)題突出。設(shè)備的維護(hù)管理是保證設(shè)備壽命、處理效果的前提。由于村民對(duì)于污水處理的相關(guān)知識(shí)比較匱乏,對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行情況難以做出準(zhǔn)確判斷,只限于操作設(shè)備的啟停,導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)困難,處理效果不穩(wěn)定。

      3.1.5 環(huán)保意識(shí)較差。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,村民生活質(zhì)量普遍提高,但環(huán)境保護(hù)意識(shí)卻未得到提升,村民難以準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)到污水對(duì)環(huán)境所造成的危害。

      3.2 農(nóng)村污水處理的有效建議

      第一,對(duì)于城鎮(zhèn)周邊的村落,可以考慮把污水管接入市政管網(wǎng)進(jìn)行收集;對(duì)于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)管網(wǎng)的村落,可以建設(shè)村級(jí)污水處理站或者處理設(shè)備;對(duì)于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)且住戶(hù)較少的村落,可以采取一戶(hù)或者幾戶(hù)為一個(gè)單位進(jìn)行污水收集,可采用一體化設(shè)備進(jìn)行處理。

      第二,地方政府要加快推出適合本地區(qū)的農(nóng)村污水排放標(biāo)準(zhǔn)。目前,北京、浙江、陜西等省市已經(jīng)出臺(tái)相應(yīng)的地方排放標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)當(dāng)?shù)厮媾R的主要水污染問(wèn)題和造成這些問(wèn)題的關(guān)鍵因子來(lái)確定水質(zhì)指標(biāo)及排放限值。

      第三,選擇因地制宜選擇處理技術(shù)。目前,多數(shù)農(nóng)村污水處理技術(shù)并不適合當(dāng)?shù)厍闆r,處理效率較低,處理效果不穩(wěn)定。因此,要遵循建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便、處理效果好的原則選擇處理工藝。

      第四,考慮污水中營(yíng)養(yǎng)元素的資源化利用和出水回用。農(nóng)村生活污水中氮、磷元素可被植物吸收利用,根據(jù)處理出水水質(zhì)不同,出水可用于農(nóng)田灌溉、綠化澆灑、建筑中便器沖洗等,體現(xiàn)資源化利用和可持續(xù)發(fā)展理念。

      第五,加快推進(jìn)農(nóng)村污水處理過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè)。目前,市面上各種農(nóng)村污水處理設(shè)備質(zhì)量參差不齊,處理效果差異很大,政府應(yīng)主導(dǎo)各有關(guān)單位積極參與,共同推進(jìn)性?xún)r(jià)比高的處理工藝的選擇和相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立。

      第六,對(duì)于運(yùn)管問(wèn)題,建議采用低維護(hù)免操作傻瓜式處理設(shè)備,政府應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)此類(lèi)設(shè)備,并通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行管理維護(hù)的對(duì)比,挑選出性能最好的設(shè)備在該地區(qū)加以推廣應(yīng)用。

      參考文獻(xiàn)

      [1]楚昊,王倩.水平潛流人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2015(9):78-79.

      [2]馬文潔,張衛(wèi)民,戴強(qiáng),等.人工快速地下滲濾系統(tǒng)處理農(nóng)村生活污水的實(shí)驗(yàn)研究[J].水處理技術(shù),2014(12):91-94.

      [3]Mas?oń A,Tomaszek J A.A study on the use of the BioBall? as a biofilm carrier in a sequencing batch reactor[J].Bioresource Technology,2015(196):577-585.

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