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农村污水分散式污水处理设备技术方案

发布时间:2021-01-04   点击次数:188次

我国农村水污染的现状与特征

1.1点源污染

   近年来,随着国家产业政策的调整和升级,许多污染严重的小企业从城市转移到郊区和村镇,加之原有的众多小造纸厂、电镀厂、印染厂、化工厂等乡镇企业粗放经营,布局分散,其生产过程中产生的工业废水未经处理就近排入河沟、水库和农田,对水体造成了严重的污染,使乡镇企业成为农村水体点源污染的大来源;据有关部门调查,51%农民家庭将生活垃圾直接倒入沟渠,18%村民直倒入农田,这些生活垃圾又对地表水、地下水产生了二次污染。

 

1.2面源污染

   一方面,我国是农业大国,全国化肥的施用量从1990年的2590万t增加到2007年的5108万t,平均用量已接近400kg/(h˙m2),远远超过上为防止水体污染而设置的化肥安全使用上限225kg/(h˙m2);在近10多年来药的年使用量基本稳定在23万t左右(有效成分),各种制剂(实物量,包括有效成分和各种辅剂)约162万t。然而化肥的平均利用率仅为35%左右,农yao的利用率低于30%[1],剩余化肥、药中的大量营养元素进入土壤,通过各种途径流失到水体中,N、P等营养成分在水体中的聚集造成水体的富营养化。

   另一方面,由于农民居住较分散且人口数量较多,其生活污水基本未经任何处理直接排放;另外,随着城市需求量的增大,农村的水产养殖与畜禽养殖发展迅速,其产生的大量粪尿超过土地处理能力而随意堆放,或经沼气池发酵后沼液直接排放,这些又成为水体的一大污染源。因此,对农村生活污水和养殖废水进行有效处理,从源头上控制面源污染是从根本上解决水体水质富营养化的重要措施之一。

1.3农村水污染特征

   基于我国农村分布较广、农户居住分散的特点,我国农村水体污染呈现出污水排放量小、排放分散、N、P等营养成分含量高、污水排放流量和有机负荷波动性大等特点。由于农村的基础设施建设严重不足,几乎没有系统的收集和输送生活污水的管道,同时知识文化水平普遍不高,操作管理能力较弱。因此,适宜于农村的分散式污水处理技术应该是一种低投资、能耗少、操作管理要求低且具有稳定高效的污染物去除效率的污水处理技术。

2.1源头分离技术

   农村生活污水的水质状况如下:5日生物需氧量(BOD5)为180~320mg/L,化学需氧量(COD)为265~510mg/L,固体悬浮物量(SS)90~255mg/L,氨态氮(NH4+-N)含量为20~60mg/L,总氮含量为25~80mg/L,总磷含量为1.5~5.0mg/L。

   正常成年人每人每年产生的污水量为25000~100000L,排尿量为400~500L,排便量为50L,其中含N4~5kg,P0.75kg,K1.8kg,这些营养物质在尿中的含量分别为87%、50%、54%,即平均每人每年所排尿液中含N3.48~4.35kg,P0.38kg,K0.97kg。

   由此可见,在生活污水中,尿液所贡献的N、P值非常大。如果采用源头分离技术,如粪尿分集式生态卫生厕所(新型旱厕)、沼气池卫生厕所等,将尿液单独分离并输送以用于农业生产,这将是向营养物质回用和高效水体保护迈出的大一步。

   同样,现阶段我国农村养殖业快速发展,其产生的畜禽粪尿及冲洗水构成了高浓度有机废水,处理较为困难,不达标排放造成周边水体富营养化。例如,在养猪场的3种清粪工艺中,采用干清粪分离不仅节约用水,其水质负荷也较水冲粪、水泡粪低得多。

2.2蚯蚓生态滤池

   蚯蚓生态滤池是一种利用微生物、蚯蚓和基质等组成的人工生态系统处理生活污水的新技术。目前,其填料主要采用陶粒、土壤、锯末、稻壳、谷壳、泥炭、钢渣、煤渣、石英砂、细砂等。蚯蚓对污水及污泥具有分解、吸收的作用,其来回蠕动,不仅清扫滤床,防止其堵塞,而且增加了滤床层的通气性,增大了氧的供给量,促进滤层中C、N的转化;另外,蚯蚓可以清除蚊蝇滋生,改善滤池的卫生条件,同时在滤池中增殖的蚯蚓又可作为家禽饲料。

   蚯蚓粪便中的微生物能促使有机N的氨化和NH4+-N的硝化作用,其内部的厌氧层和生物膜内的厌氧层会发生反硝化作用而杨健等在曲阳污水厂的中型试验表明,蚯蚓生态滤池对城镇污水的产生N2和N2O气体,降低出水的TN值。CODCr去除率达83%~88%,BOD5去除率达91%~96%,SS去除率达85%~92%,氨氮去除率达55%~65%。

    由于蚯蚓生态滤池具有池容小、节能、易操作、维护管理方便等特点,适宜于我国南方农村生活污水处理,但由于蚯蚓有冬眠和夏眠的习性,会造成阶段性出水不稳定,使用时应考虑其应对措施,在滤池出水加后续强化处理工艺。

2.3人工湿地处理系统

   与自然湿地相比,人工湿地主要是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种综合生态系统。它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理以及结构与功能协调原则,在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的佳效益。

2.4地下渗滤系统

   地下渗滤系统是一种人工强化的污水生态处理系统,污水经化粪池预处理后,去除大的悬浮物后有控制地投配到渗滤装置中,然后在重力和土壤毛细管力的作用下扩散运动,污水在此迁移过程中通过物理截留、物化吸附、化学沉淀、微生物降解、动植物作用等被净化。

2.5滴滤池

   生物滴滤池是生物过滤法中的一种。由于此类型的生物处理装置中生物膜一般都很厚,而溶解氧(DO)通过扩散作用通常只能进入生物膜表层的100~200μm深度,因此生物膜上就有可能同时存在好氧区和厌氧区,使整个系统具有生物脱氮的功能。

   这种反应器具有水力负荷和抗冲击负荷能力强、结构简单、安装快捷、控制容易、运行成本低等优点。白永刚等采用滴滤池中式处理农村生活污水,在稳定运行状态下滴滤池对COD、NH4+-N、TN和TP去除的贡献率分别为74.5%、79.2%、33.8%、47.5%。滴滤池能有效完成对有机物的降解和硝化作用。因其操作管理方便,处理效果高,适合于土质渗透性能高、农户分布散、人口少、经济较落后的农村污水处理。

2.6小型一体化污水处理设备

   小型一体化污水处理设备通过有效地整合各种水处理工艺来实现分散式污水的净化达标。目前,日本有超过20%人口仍在使用小型一体化污水处理设备---净化槽,美国则有1/4的人口和1/3新建的社区在使用这种处理设备。HEISTADA等研究的一种适用于单户家庭的紧凑污水处理系统,是由化粪池、好氧生物过滤器及上流式饱和过滤器组成。好氧生物过滤器主要用于去除有机物及实现硝化作用,上流式饱和过滤器进一步处理污水,去除微生物和P。

    经过3年的运行实践表明,该系统具有稳定且较高的出水水质,对BOD5、N、P、SS的去除率分别为97%、30%、99.4%和70.8%。该系统维护简单,上流式饱和过滤器可持续5年吸附去除P,当其吸附饱和时可作为农田肥料。LIANGHW等对三阶段进水的废水处理系统研究表明,当进水的SS、COD、NH4+-N的浓度分别低于10、50和8mg/L时,其去除率分别为90%、80%和90%。

3、小结

    鉴于农村土地的划分较为分散,农村污水处理应改变传统的集中收集处理观念,转为采用高效、可靠的分散式污水处理系统,就地处理。以上所述的几种处理系统,均适用于我国农村的生活污水处理,同时应注重源头分离处理技术的应用,即优先采用源头控制污染物,降低污水中污染物的含量;然后因地制宜,可采用厌氧处理与上述方式相结合,或者采用蚯蚓生态滤池与人工湿地串联处理、蚯蚓生态滤池与地下渗滤系统串联处理、滴滤池与人工湿地串联处理或者人工湿地与地下渗滤系统等的组合工艺来处理,从而达到更好的出水水质,进一步改善我国农村水环境污染严重的现状。

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