农村生活污水处理探讨(58页).doc
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1、-农村生活污水处理探讨-第 58 页我国村镇生活污水处理途径探讨浙江万里学院环境科学系,浙江宁波 作者:白春节 随着我国经济的快速增长,城市化进程加快,农村生活水平的不断提高以及农村畜禽养殖、水产养殖和农副产品加工等产业的发展,村镇的生活污水、废水产生量与日剧增。而这些污水大部分未经任何处理就近直排放河道、湖泊,使得水体污染严重越来越严重,民众要求对此加强控制与治理的呼声越来越高。在此背景下,我国“十一五”规划中提出了建设社会主义新农村的重大历史任务,并明确了“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的建设目标。而加强农村生活污水的处理,是村容整治的组成部分,也是社会主义新农村建设的
2、重要内容,也是农村人居环境改善需要解决的迫切问题。 由于我国村镇地域范围广且分散,社会组织结构、经济发展状况和生活水平与生活习惯等千差万别,这不仅决定了村镇生活污水的来源、水质、水量的多样性,而且决定了其处理工艺选择、工程建设与投资、运行管理的模式等方面的复杂性。因此,如何控制与治理我国农村生活污水问题,是需要不断实践探索与探讨的过程。1 国内外村镇生活污水处理现状1.1 国外农村生活污水处理技术现状鉴于农村生活污水污染面广、较分散的特点,国外一些发达国家进行了大量的试验研究与实践。如澳大利亚1利用污水直接灌溉土壤地,利用耕种的作物来吸收分解污水中污染物质与水分,有效实现了污染物去除和污水减量
3、的目的,降低了污水中的氮、磷、钾含量, 避免污水直接排入水体后,导致水体富营养化。美国、日本、澳大利亚、以色列、俄罗斯和西欧等国,采用2将污水投配到土壤表面具有一定构造的渗滤沟中, 污染物通过物理、化学、微生物的降解和植物的吸收利用得到处理和净化。该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的去除率均较高, 一般可达70%90%。欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等国家广泛应用人工湿地处理系统,该系统一般由人工基质和生长在其上的沼生植物组成,是一种独特的“土壤植物微生物”生态系统,利用各种植物、动物、微生物和土壤的共同作用,逐级过滤和吸收污水中的污染物,达到净化污水的目的【3】。德国、法国、美国采用
4、氧化塘处理农村生活污水,该技术4主要是利用菌藻的共同作用来去除污水中的污染物,具有基建投资少、运转费用低、维护简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体以及无需污泥处理等优点。 除此之外,一些国家将城市污水处理工艺组装成一体化装置,应用于分散的污水处理系统。如日本研究的一体化装置主要采用厌氧好氧二沉池组合工艺,兼具降解有机物和脱氮的功能,其出水BOD5 20mg/L、TN99:TOC85;TN:40-80;SS80Mikael Pell3*1.5*1.50.067COD90;TP:70;TN:433.3蚯蚓生态滤池处理系统本系统将农户现有的化粪池改造后或直接加以利用,用强化沟替代农户的沟
5、渠或排污管,出水进蚯蚓生态滤池,其工艺流程如图1。本技术在国内外研究的还不多, 同济大学在其处理城市生活污水方面进行了一些研究4 。 图1. 生态滤池系统简易工艺流程图滤池主要有布水装置,生态滤床和排水装置三部分组成。生态滤床从下层依次往上是:大石头(鹅卵石,直径4 -7 c m),小石头(直径1-3 c m),沙子和土壤层,此层也可以说是蚓粪层 (vermi -casting ),是蚯蚓活动的主要场所,土壤上面可以种植一些植物。3.4集中型污水处理厌氧-好氧工艺在较为发达的农村,也可以考虑河海大学提出的滴滤床技术,它适用于200户左右集中型农户的污水处理系统,主要工艺流程为:生活污水 化粪池
6、 厌氧好氧滴滤床 深度处理生物塘 回用或排放此工艺特点:土壤自净过程的人工强化;利用虹吸作用 ,无需单独充氧,节省运行费用;可与其他技术组合使用。3.5改良SBR化学沉淀工艺序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Sludge Process, SBR)是一种新型的、在国内外得到广泛使用的水处理技术。与常规的厌氧缺氧好氧(A2/O)或氧化沟等污水脱氮除磷工艺相比,SBR具有明显的优点:(1)可省去初沉池、二沉池和污泥回流系统,流程简单,占地面积小,基建投资省,维护管理也较为方便;(2)氧转移速率高,工艺运行能耗较低;(3)运行方式灵活,同时具有除碳和脱氮除磷的功能;
7、(4)污泥沉淀在静止或接近静止状态下进行,泥水分离效果较好,处理水质优于连续式活性污泥法,出水 SS 一般可小于10mg/L;(5)剩余污泥产量较少。因此,SBR 是一种具有广阔应用前景的水处理技术。现有针对碳、氮、磷的水处理方法中,有机物和氮可以通过厌氧-好氧 (A/O)、同时硝化反硝化 (SND)、短程硝化反硝化 (如 SHARON工艺)或者厌氧氨氧化(ANAMMOX)等方法加以去除,而如何去除废水中的磷一直是一个难点。 国内外研究人员针对磷的去除开展了大量研究,证实生物除磷辅助化学除磷是运行稳定、最为有效一种。城市污水除磷方法(彭永臻,2005;郑兴灿,2000)。因此,考虑到废水中磷的
8、去除,并结合SBR的工艺特点,拟开发改良型 SBR-化学沉淀工艺, 为节能省地型城镇污水资源化处理技术提供一种可选择的技术路线。改良型 SBR-化学沉淀工艺流程如图2所示。图2. 改良型SBR化学沉淀工艺流程图改良型 SBR-化学沉淀工艺中,整个运行过程包含两次厌氧和好氧交替的循环过程。采用分段进水的进水方式,保证脱氮效能,采用化学沉淀法作为辅助手段来确保出水磷浓度的达标排放。部分原水首先进入 SBR 的厌氧段,在此条件下,污泥中的聚磷菌水解体内聚磷摄取有机物的同时将磷酸盐释放于水体中。 待释磷过程充分完成后,将一定比例的废水引至化学沉淀池,加铁盐或者铝盐等形成磷酸铁(FePO4)、磷酸铝(A
9、lPO3)等沉淀而达到除磷的目的,经沉淀处理后的废水经中间水池调节后,流回SBR池进行好氧处理。为解决碳源缺乏对反硝化的不利影响,在第一个循环的好氧阶段结束后,再次引入一定比例的原水,进入第二个厌氧与好氧交替的循环。增强脱氮效果,最终实现除碳、脱氮和除磷的达标排放。与目前国际上较为流行的UCT(University of Cape Town,南非开普敦大学开发)和 BCFS(biologisch chemisch fosfaat stikstof verwijdering,荷兰Delft 理工大学开发)等污水脱氮除磷处理新工艺相比,改良型 SBR-化学沉淀工艺具有独特的优势:(1)工艺流程短,
10、利用单一SBR池实现废水 BOD去除和脱氮除磷,减小了占地面积;(2)处理成本低,在确保废水达标排放情况下,针对部分废水进行除磷,降低了药剂成本和污泥处理负荷;(3)化学除磷单元减轻了后续生物除磷的压力,解决了除磷和脱氮在泥龄控制和碳源供求等方面相互冲突和制约的问题。因此,通过改良 SBR-化学沉淀工艺的开发,在确保能够使碳、氮、磷均达标排放的前提下,可以减小占地、降低处理成本,切实达到了节能省地的目的,为城镇污水处理提供了新的方法。上述方法各有优劣,人工湿地法比较经济,管理方便,但是占地面积较大;砂滤处理系统经济但是量较为有限;蚯蚓生态滤池处理系统中滤池能耗低,高效,可是受到蚯蚓生理活动的影
11、响;集中型污水处理系统效果好,但是生物处理效率较低,尤其表现为氮磷去除率很低,在一定程度上限制了其应用;序批式活性污泥法管理方便,处理效果也很好,但经济性不高。实践证明,以上方法都能很好的解决农村生活污水治理的问题,但在运用中要考虑到建设与运行成本等费用,要根据实际情况加以选择。国外农村生活污水处理新技术简介 农村生活污水处理是当前新农村建设中的重点,国内缺少投资省、运行费用低、管理方便的污水处理技术又是一个很大的瓶颈。发达国家在处理农村生活处理方面进行积极探索,也取得了明显的成效。因此,学习国外先进经验,积极创新,加快城乡生活污水的治理速度,势在必行。当然国外的污水处理技术同样需要完善,不加
12、研究直接照搬和完全套用国外污水处理技术难以取得成功。 1、澳大利亚“FILTER”(非尔脱)污水处理系统 澳大利亚科学和工业研究组织(CSIRO)的专家于最近几年提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”,称之为“非尔脱”高效、持续性污水灌溉新技术,其目的主要是利用污水进行农作物灌溉,通过灌溉土地处理后,再用地下暗管将其汇集和排出。该系统一方面可以满足农作物对水分和养分的要求,同时降低污水中的氮、磷等元素的含量,使之达到污水排放标准。其特点是过滤后的污水都汇集到地下暗管排水系统中,并设有水泵,可以控制排水暗管以上的地下水位以及处理后污水的排出量。 澳大利亚CSIRO与我国水利水
13、电科学院和天津市水利科学研究所合作,曾在天津市武清县建立试验区,试验总面积2hm2,暗管埋深1.2m,两种处理的暗管间距为5m和10m,引取北京市初级处理后的污水和沿程汇集的乡镇生活污水,灌溉小麦。试验表明,97%-99%的磷通过土壤及农作物的吸收而被除去,总氮的去除率达82%-86%,生物耗氧量的去除率为93%,化学耗氧量的去除率为75%-86%,排水暗管的间距小,则去污效率高。上述中澳双方试验研究成果,在澳大利亚农业研究中心的主持下,于2000 年12月在北京通过鉴定。 “非而脱”系统对生活污水的处理效果好,其运行费用低,特别适用于土地资源丰富、可以轮作休耕的地区,或是以种植牧草为主的地区
14、。该系统实质上是以土地处理系统为基础,结合污水灌溉农作物。人们担心长期使用污水灌溉后污水中的病原体进入土壤,污染农作物。但根据大量调查和试验表明,土壤植物系统可以去除城市污水中的病原体。为慎重起见,国内外一致认为,处理后的城市污水适宜灌溉大田作物(旱作和水稻)。因为大田作物的生长期长,光照时间长,病原体难以生存;而蔬菜等食用作物,生长期短,有的还供人们生食,则不宜采用污水灌溉。此外,这种处理方法受作物生长季节的限制,非生长季节作物不灌溉,污水处理系统就不能工作。暗管排水系统在我国多用于改良盐碱地和农田渍害,一般造价较高,若用于处理生活污水还需修建控制排水量的泵站,则造价更高,推广应用有一定困难
15、。 2、韩国的湿地污水处理系统 韩国的农业用水是最大用水户,占总用水量的53%。韩国农村的居民分散居住,认为兴建集中处理的污水系统造价太高,小型和简易的污水处理系统适合在农村应用。因此,研究了一种湿地污水处理系统,使污水中的污染物质经湿地过滤后或被土壤吸收,或被微生物转变成无害物。这种方法需要的能源少,维护的成本低。 韩国国立汉城大学农业工程系对湿地污水处理系统在田间进行了试验。容器长8m,宽2m,高0.9m,用混凝土制成。容器内填沙并种植芦苇,未经处理的生活污水从一端引入,又从另一端卵石层中排出。生活污水是从一个学校收集而来,其年平均水质指标为:ph值为7.85,溶解氧(DO)为0.23mg
16、/L,生化需氧量(BOD)为24.35mg/L,悬浮固体物(SS)为52.36mg/L,全氮量浓度(TN)为121.13mg/ L,全磷量浓度(TP)为24.23mg/L。用经过湿地系统处理后的污水灌溉水稻。 污水灌溉水稻试验是在用聚氯乙烯板制成的盆内进行。盆宽90cm,长110cm,高70cm,表面积为1.0平方米,底部铺一层10cm厚的卵石,上盖过滤布,然后用水稻土填满。在盆底安装排水管,控制渗漏水。盆外为用混凝土做成的大坑,坑与盆之间填满土壤,以便消除温度对作物生长和微气候的影响。试验设计有四种处理,分别按污水浓度、施肥和不施肥等,与常规处理(用自来水灌溉并施肥)进行对比。试验对水稻的生
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