我国目前共有60多万个行政村、200多万个自然村,居住生活着2亿多农户、近8亿人。随着国家对“三农”问题重视程度的不断提高,提出了建设生态文明的新型农村的要求,并明确了“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民生”的建设目标。目前全国农村有6亿多人实现了饮水安全和基本安全,但农村排水状况却不容乐观,96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统,因此,加强农村生活污水处理、处理与化设施建设是建设社会主义新农村水利工作提出的新任务。
我国农村生活污水的排放途径主要是直接洒向地面、就近排入河道或通过下水道入河等。农村污水排放中存在的问题主要表现在:一是不少农户在新建房屋和旧房卫生设施改造中,虽然建有三格式化粪池,但却没有排放设施,而是依靠土壤渗透,这种方法虽简便,却严重污染了周围的地下水;二是即使有排水系统,绝大多数也是合流制排水,且一般用明沟排水,由于没有科学、合理地进行规划,加之农药的大量使用,畜禽粪便随雨水流入沟渠,一到晴天味难闻,严重污染着农村生活环境;三是农村往往有灌渠贯穿其中,随着各家各户普遍使用冲水厕所,各种污废水未经处理大量排入灌渠,对农业灌溉用水污染颇大。
我国农村生活污水处理尚处于起步阶段,污水处理设施不配套或不完善,其建设与运营管理相对滞后。究其原因,一方面缺乏稳定可靠的资金来源,另一方面尚无生活污水排放相关控制标准可以。
由于农村经济发展不平衡,各地农村生活污水的量和质也相差大,经济发达地区的农村居民生活污水量远高于欠发达地区,污水中氮和磷也高于欠发达地区,而有机污染物较欠发达地区的要低。总的说来,我国农村生活污水具有面广分散、来源多、增长快、污水成分复杂、水质及水量变化大的特征。
农村地区居住相对分散,自然条件和经济条件千差万别,取统一的污水处理模式绝无可能,而应该因地制宜,根据村庄的具体实际来确定污水排放模式。结合国外生活污水处理的成功经验和我国农村生活污水的排放特点,总结近年来我国一些地方的工程实例,我国农村生活污水处理模式可以按照分类处理的原则加以选择。
靠近城区、镇区且满足城镇污水收集管网接入要求的村庄宜优先纳入城区、镇区污水收集系统,所有的生活污水集中收集后,送入城镇污水处理厂梳理。这种模式使用距离中心城、建制镇的城镇污水管网较近,符合高程接入要求的村庄。由于城镇污水处理厂相对运行规范、管理完善,而且污水处理的运行较为经济,污水处理的效果也是更有保障,有条件的村庄应优先考虑这种污水治理模式。对于距离城镇污水管网比较远,或者接入城镇污水管网的投资较大的村庄,不可能把污水收集后输往就近的污水厂去处理,只能走小型化、就地化、分散式处理的方式。
农村生活污水处理的实践中,最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式是MBBR一体化污水处理设备是通过明晰预脱硝区,厌氧区,缺氧区和好氧区的功能定位,优化污泥回流系统和硝化液回流系统的布局结构,将活性污泥法和生物接触氧化法的优势充分结合,在降低COD的同时强化脱氮除磷的效果。工艺流程主要是待处理污水首先经格栅去除较大悬浮物后自流到调节池进行均质均量处理,然后经提升泵提升至MBBR一体化污水处理设备内,依次经过预脱硝区,厌氧区,缺氧区和好氧区的生化处理后经沉淀区实现泥水分离,沉淀出水最终通过紫外消毒器消毒后达到排放。混合液由好氧区气提回流至缺氧区,沉淀区的部分污泥通脱气提回流至预脱硝区循环使用,剩余污泥排入储泥池,经处理后的污泥可外运填埋或堆肥。
该处理模式污染物去除效率高,处理后水质好且稳定,一体化结构设计,污水站土建工程量少,投资少;整个设备处理系统配有全自动电气控制系统和设备故障报警系统,运行安全可靠,平时一般不需要专人管理,只需适时地对设备进行维护和保养。
“十一五”规划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。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重要内容。农村生活污水造成的环境污染不仅是农村水源地潜在的安全隐患,还会加剧淡水的危机,使耕地灌溉得不到有效保障,危害农民的生存发展。因此,加强农村生活污水收集、处理与化设施建设,避免因生活污水直接排放而引起的农村水体、土壤和农产品污染,确保农村水源的安全和农民身心健康,是新农村建设中加强基础设施建设、推进村庄整治工作的重要内容,也是农村人居环境改善需要解决的迫切问题。 一、农村生活污水产生的环境问题 全国农村每年产生生活污水约80多亿吨,而96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统,生活污水随意排放。有人这样形容中国农村的人居环境现状:如果把全国的村庄合并为10个村的话,4个村没有自来水;3个村在猪圈或厕所旁打了一口井,供人们饮用;10个村庄都把脏水往外泼;9个村庄还在使用传统旱厕;9个村庄仍然随便找个地方填埋垃圾;4个村庄下雨出不来;5个村庄夜里进不去。 我国农村生活污水有以下特征:(1)面广、分散。村庄分散的地理分布特征造成污水分散,难于收集。(2)来源多。除了来自人粪便、厨房产生的污水外,还有家庭清洁、生活垃圾堆放渗滤而产生的污水。例如,太湖洗衣废水占生活污水的21.6%,巢湖、滇池大约为17.9%。(3)增长快。随着农民生活水平的提高以及农村生活方式的改变,生活污水的产生量也随之增长。(4)处理率低。以浙江省丽水市的农村污染情况为例[3],每年全市农村人粪尿产生总量约180万吨,经化粪池处理的量约为23.03万吨,处理率仅为12.9%。 未经处理的生活污水肆意排放,严重污染了农村的生态环境,直接威胁广大农民群众的身体健康以及农村的经济发展。一方面,未经处理的生活污水自流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中,严重污染各类水源;另一方面,生活污水也是疾病传染扩散的源头,容易造成部分地区传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。目前全国农村的自来水普及率只有34%左右,还有3亿多农民存在饮水安全问题。在浙江省丽水市农民家庭用水水质的抽样检测结果中,63个水样中大肠杆菌、浑浊度等主要指标超标的占72%。水源地水质低的状况与农村生活污水未经处理直接排放有直接的因果关系。 二、国外农村生活污水处理技术路线 污水处理最高的目标是实现消耗减量化(Reduce)、产品价值再利用(Reuse)和废弃物质再循环(Recycle),水的利用要实现从“供水—用水—排水”的单向线性水代谢系统向“供水—用水—排水—污水回用”的闭环式水循环系统过渡。对于农村的分散生活污水,工艺简单、处理效果有保证、运行维护简便的分散型污水处理系统(Decentralized Sanitation and Reuse,DESAR)是一种具有最佳综合效益的选择,它包含污水处理和化利用双重意义,强调分质就地处理和尽可能回收营养物质。 国外一些国家在农村分散生活污水处理技术的研究和应用方面,积累了许多经验,值得学习和借鉴。 (一)澳大利亚“FILTER”污水处理及再利用系统 该系统利用污水灌溉达到污水处理的目的,能有效实现污染物去除和污水减量的双重目标,既可满足作物对水分与养分的需求,又可降低污水中的氮、磷、钾含量,避免污水直接排入水体后,导致水体富营养化。该系统对总磷(TP)、总氮(TN)、生物耗氧量(BOD5)和化学耗氧量(CODcr)的去除率分别能达到%~99%、82%~86%、93%和75%~86%[6](P79-81)。 (二)土壤毛管渗滤系统 该系统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。美国、日本、澳大利亚、以色列、俄罗斯和西欧等国一直十分重视该系统的研究和应用,在工艺流程、净化方法和构筑设施等方面做到了定型化和系列化,并编制了相应的技术规范。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%[7](P953-964),而且基建投资少、运行费用低、维护简便,整个系统埋在地下,不会散发臭味,能保证冬季较稳定的运行,便于污水的就地处理和回用。因此,对于水供需矛盾日益紧张、生活污水污染日趋严重的广大农村,该技术具有很强的技术和经济优势。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。 (三)人工湿地处理系统 该系统一般由人工基质(多为碎石)和生长在其上的沼生植物(芦苇、香蒲、灯心草和等)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。该技术在欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等国家得到了广泛应用,其缺点是需要大量土地,并要解决土壤和水中的充分供氧问题及受气温和植物生长季节的影响等问题。 (四)生物膜技术 生物膜法是分散生活污水处理主要应用的一种人工处理技术,包括厌氧和好氧生物膜两种。厌氧或好氧微生物附着在载体表面,形成生物膜来吸附、降解污水中的污染物,达到净化目的。该方法设备简单、运行成本较低,处理效率高。反应器一般由填料(载体)、布水装置和排水系统三部分组成,用的填料有无机类(陶粒、矿渣、活性炭等)和有机类(PVC、PP、塑料、纤维等)。目前,新型的生物膜反应器和固定化微生物技术也得到了广泛的研究 (五)稳定塘 该技术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。德国和法国分别有各类稳定塘3 000座和2 000座,而美国已有各类稳定塘上万座。美国的Oswald提出并发展了高效藻类塘,最大限度地利用了藻类产生的氧气,充分利用菌藻共生关系,对污染物进行高效处理。 (六)一体化集成装置处理技术 发展集预处理、二级处理和深度处理于一体的中小型污水处理一体化装置,是国内外污水分散处理发展的一种趋势。日本研究的一体化装置主要用厌氧—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BOD?5?<20毫克/升、TN<20毫克/升,近年来开发的膜处理技术,可对BOD和TN进行深度处理。欧洲许多国家开发了以SBR、移动床生物膜反应器、生物转盘和滴滤池技术为主,结合化学除磷的小型污水处理集成装置。 三、我国在农村生活污水处理方面的探索 我国从上个世纪80年代开始开展生活污水分散处理技术的开发和研制工作,许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用,但目前该分散技术的使用率较低,还存在许多问题。一方面,生物处理效率较低,尤其表现为氮磷去除率很低。氮磷污染是导致水体富营养化的主要原因,如果在此技术上不能取得突破,这类技术的应用前景必然会受到限制。另一方面,目前实施的分散污水处理只是初步实现了分散污水的收集、处理和排放,远未实现分散处理的真正目的——再利用(Reuse),即将污水就地处理和就地回用,实现污水化。鉴于农村生活污水的问题日益严重,迫切需要取积极的措施。近年来,随着地方经济实力的增强,尤其是发达省份在经济发展到一定阶段以后,逐步认识到农村生活污水处理问题的重要性,并开始用一些实用、合理、低能耗和低运行费用的技术来处理污水;一些人口密集的欠发达地区也认识到,如果不对农村生活污水取有效处理,会触发农村医疗和经济建设等方面的系列问题,甚至造成传染病的产生与扩散,因而,提高了对农村生活污水处理问题的重视程度。 (一)厌氧沼气池处理技术 在我国农村生活污水处理的实践中,最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式是厌氧沼气池。它将污水处理与其合理利用有机结合,实现了污水的化。污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气,发酵后的污水被去除了大部分有机物,达到净化目的;产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源;厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。在农村有大量可以成为沼气利用的原材料:农作物秸秆和人畜粪便等。研究表明,农作物秸秆通过沼气发酵可以使其能量利用效率比直接燃烧提高4~5倍;沼液、沼渣作饲料可以使其营养物质和能量的利用率增加20%;通过厌氧发酵过的粪便(沼液、沼渣),碳、磷、钾的营养成分没有损失,且转化为可直接利用的活性态养分——农田施用沼肥,可替代部分化肥。沼气池工艺简单,成本低(一户约需费用一千元左右),运行费用基本为零,适合于农民家庭用。而且,结合农村改厨、改厕和改圈,可将猪舍污水和生活污水在沼气池中进行厌氧发酵后作为农田肥料,沼液经管网收集后,集中净化,出水水质达到国家标准后排放。 沼气池处理技术已在我国一些地方得到了有效推广和使用。浙江全省有352个村实施了生活净化沼气工程,累计建成沼气池83.3万立方米,年处理生活污水8 170万吨,年产沼气4 295万立方米,年可替代标准煤近3万。四川省结合新农村建设,开展“乡村清洁工程”,以户或联户为单元,建设沼气池和生活污水厌氧净化池,有效解决人畜粪便、生活污水、垃圾污染等农村环境难题,出现家园清洁和村容整洁的新面貌。 (二)稳定塘处理技术 在我国,特别是在缺水干旱地区,稳定塘是实施污水化利用的有效方法,近年来成为我国着力推广的一项技术。与传统的二级生物处理技术相比,高效藻类塘具有很多独特的性质,对于土地相对丰富,但技术水平相对落后的农村地区来说,是一种较具推广价值的污水处理技术。李旭东等用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水,COD?cr?的平均去除率在70%以上,氨氮(NH?3-N)的平均去除率高达93%,磷的平均去除率为55%;陈鹏用高效藻类塘处理城市生活污水,取得了稳定的处理效果:CODcr、BOD5、NH3-N和TP的平均去除率分别达到75%、60%、91.6%和50%。 (三)人工湿地处理技术 目前,北京、深圳等城市都用了这一技术处理生活污水。云南省澄江县抚仙湖边的马料河湿地工程于2003年10月建成运行,每天可净化污水4万多立方米,净化后的水质优于地表水三类标准。有关研究表明,在进水污染物浓度较低的条件下,人工湿地对BOD5的去除率可达85%~95%,对CODcr的去除率可达80%以上,对磷和氮的去除率分别可达到90%和60%。 (四)土壤渗滤技术 地下土壤渗滤法在我国日益受到重视。中科院沈阳应用生态所“八五”、“九五”期间的研究表明,在我国北方寒冷地区利用地下土壤渗滤法处理生活污水是可行的,且出水能够作为中水回用;1992年北京市环境保护科学研究院对地下土壤毛管渗滤法处理生活污水的净化效果和绿地利用进行了研究;清华大学在2000年国家科技部重大专项中,首先在农村地区推广应用地下土壤渗滤系统,取得了良好效果:对生活污水中的有机物和氮、磷等均具有较高的去除率和稳定性,CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除率分别大于80%、90%、90%和98%。除此以外,浙江、广东、天津和江苏等地还分别在无动力、地埋式厌氧处理系统、雨污分离管网输送集中处理和生物投菌治理污水等技术方式应用方面进行了探索与尝试,也都取得了一定的进展。 四、加快农村生活污水处理的政策途径 保护好农村水环境是保障农业生产发展、创建优美乡村的基础。开展农村生活污水治理工作是改变农村生活污水无序排放现状、改善农民生活条件和建设社会主义新农村的需要。我国有60多万个行政村、250多万个自然村,居住生活着2亿多农户,由于各地情况千差万别,农村生活污水处理不能实行一刀切的政策,必须要因地制宜、分类指导,提出符合各地实际的生活污水处理方式与措施。 (一)把农村生活污水的处理作为新农村建设的重要内容 要充分利用国家新农村建设的良好政策环境,加强各地农村生活污水的处理工作。基于农村生活污水污染产生的多方面原因,要结合新农村建设中改厕、改厨和改圈的工作,配套建设污水处理设施。要在相关政策法规的制定、监督管理的配合和农村水污染综合治理技术支撑体系的建立等方面综合取措施,加强污染源控制,推进污水处理设施建设和有效运转,实现农村水环境的改善。 (二)因地制宜地确定各地生活污水处理的技术路线 基于我国农村普遍欠发达的现状,各地农村的经济社会发展水平、区域特点、自然地理条件和环境目标不尽相同,绝大部分农村应用经济有效、简便易行、节约、工艺可靠并能够与当地自然环境高度融合的污水处理技术,因地制宜地使生活污水排放与处理无害化和化。在一些村庄分布密集、经济发展水平较好的农村地区,高效强化的微动力生态处理集成技术与设备具有极大的技术经济优越性;其他集中供水的广大农村地区,则可根据其社会经济发展状况和水环境保护目标的要求,通过改造农村的河道、水塘和湿地,构建适度强化的无动力复合生态处理集成系统。这些集成技术和设备因其低成本、高效率、无动力或微动力等显著特点,具有在集中供水条件下处理农村生活污水的潜在优势。 (三)继续加强农村生活污水处理技术的研究 由于我国农村面广人多,生活污水处理技术具有长期的效益与广大的市场,必须动员大专院校和科研机构加强相关技术的研究。针对当前处理技术存在的主要问题,研究和开发新型的三低一高(低能耗、低投资、低成本和高效率)的分散型污水化处理技术,并提高污水处理深度,增加脱氮除磷的功能以控制水体富营养化。 (四)多方筹集生活污水处理设施建设与运营的资金 农村生活污水处理具有较强的公益性,而且需要一定规模的资金投入,单靠农民自身投入有一定困难。要结合新农村建设的实践,取国家扶持、地方补助、农民支持和企业参与等方式,广泛筹集资金,形成多元化投入、多渠道动员的参与机制,使生活污水处理工程能够顺利付诸实施和运转。 (五)加强对农村生活污水处理建设的规划 要在吸取和借鉴国外先进技术的基础上,有效结合厌氧、好氧生物人工处理技术与自然净化系统,规划与各地农村经济水平、区域特点、自然条件、环境目标相适应的生活污水处理工艺和行之有效的运行管理模式。生活污水治理应与当地的经济结构调整相结合,发展绿色、无公害的产业与产品,在生态治污的过程中有效开发利用动植物,实现水的良性循环、水的可持续利用以及促进动植物的繁育生长。 (六)规范市场准入标准,限制劣质设备进入市场 目前我国小型污水处理装置的市场竞争非常激烈,存在恶性竞争现象,而且设计不规范,缺乏统一的技术要求和设计标准,对运行管理缺乏考虑,为将来的运行管理带来了很大的风险和隐患。应该结合我国国情,参照国外经验,提出针对分散性污水处理的技术标准、设计规则与操作规范,使工程设计标准化和运营管理规范化,促进新成果的市场化和产业化的发展。加强工程监督管理,提高处理设施的建设质量和运行质量,确保处理后的污水能达标排放
近年来,随着国家新型城镇化战旅的深入实施,我国农民的生活水平有了很大的提高,农村基础设施和居住环境发生了很大的变化。但与此同时农村生活污水的排放量不断增加,预计到2020年中国农村污水排放量达到270亿吨。由于目前大多数农村都没有排道和污水处理系统,大部分生活污水都随意排放直接进入河流或排出室外空地后任意渗入地下,只有少部分经化粪池简单处理后渗入地下,这不仅严重污染了河水和井水,也使农村地区生态环境状况日益恶化,农村生活环境质量明显下降,直接威胁着广大农民群众的生存环境与身体健康,制约着农村经济的健康发展。下面,本人结合多年工作实际,主要就农村生活环境污水处理方面浅谈几点个人体会,不足之处敬请指正。
1 我国农村生活环境污水处理的现状
农村生活污水主要产生于居民生活过程中粪便及其冲洗水、洗浴污水和厨房污水等,其难处理主要有以下几个原因:
一是大部分村民环保意识薄弱对生活污水的危害性认识不足。
二是村镇经济力量较为薄弱,对农村生活污水处理投入较少,使得农村缺乏污水处理系统而导致农村生活污水处理率低。
三是农村环境保护机构不健全缺乏专业的环保人才。
四是农村生活污水的治理工艺推广困难。污水处理工艺与技术的选择,受到当地社会、经济发展水平的制约和地方保护主义或其他人文因素的抵制。
五是当地自然与生态条件(气温、降水、风向和土壤等)对所选择的处理工艺与处理技术有负面影响,使其不能正常发挥效力。
六是农村外来人口对农村生活污水的处理压力加大。在农村由于外来人口居住相对分散,管理较困难且环境保护意识较薄弱,给村镇的管理人员带来极大不便,所以外来人口在一定程度上加大了农村生活污水的处理压力。
2 农村生活环境污水处理的对策和建议
2.1加大农村生态环境保护宣传力度,提高农民环保意识
群众是环境污染的制造者也是环境污染的受害者更是环境治理的受益者。因此必须加大环保宣传力度和广度通过电视、广播等多种形式将环保宣传深入到农村、社区甚至每一个农民家庭让他们深刻地认识到保护农村生态环境就是保护他们的身体健康保护他们赖以生存的家园就是为自己造福为子孙后代造福。
2.2健全农村环境管理机构
建立农村环境保护的法律法规。建议各镇、村统一建立环保所,在当地的领导下负责辖区环境保护的监督和管理。各行政村委要落实人员负责本村环保管理工作,及时汇报、交流环保情况和信息。在健全农村环境管理机构的同时,也要尽快制定农村环境保护的法律法规。在我国现行的法律体系中对农村的环境保护涉及很少,即使有涉及也都局限于原则性的规定未把农村、农业和的保护统一起来,因此我建议加快制定相应的法律法规。
2.3加大资金投入,建设农村生活污水治理系统
各地要加大资金投入建设农村生活污水治理系统。建议由村、镇投入资金给每户发放一个垃圾桶,让农民把生活垃圾放到垃圾桶,每生产队有一个运送垃圾的环卫工;每村建立一个垃圾堆放场,每村都要有若干人员清理河涌上的垃圾,每镇都有一辆运输垃圾的运输车,把全镇的生活垃圾运到垃圾综合处理站,杜绝生活垃圾直接丢到河流里而污染河水。
2.4加强农村生活污水管网建设
农村生活污水排放管道应根据新农村建设总体规划,根据实际情况,可以取以下措施:一是如果居民生活区内没有地方铺设污水管网时,较小的明沟则取加盖板密封的方式进行,雨水则取漫流的方式进水排水;大的沟渠则选择将在沟渠内安装收集管。如有必要时可挖除原有合流沟渠,带污水收集管安装完毕后再重新砌筑雨水沟或灌溉渠。二是如果居民生活区内留有充足的空间地方铺设污水管网时,将污水管紧挨原有沟渠建设,在满足排水标高要求的情况下,尽可能的减少埋设深度,以降低成本。
2.5因地制宜处理农村生活污水
一是对于村庄布局相对密集、规模较大、经济条件好、处于水源保护区内的单村或联村,建议用集中处理模式即对所有农户产生的污水进行集中收集建设一个处理设施统一处理村庄全部污水以达到占地面积小、运行安全可靠、出水水质好的效果。
二是利用“净化”方式处理农村污水。建设一座集沉淀、生化、清水”三功能于一体的三格池,池中分别放入小卵石和沙子、明矾木炭、对污水进行生化处理;池子上方栽种根系发达的花草植物 吸收污水中分解的有机物从而净化污。
三是用生活污水净化池沼气。用厌氧发酵技术,在厌氧和兼性厌氧的条件下将生活污水中的有机物分解转化成CH4、CO2 和水,达到净化处理生活污水的目的。其处理工艺:生活污水→格栅池→厌氧发酵→排放。这种“净化”生活污水处理设施的特点: 一方面是不受地形制约既可单独建造也可几户联台建造;另一方面是投资不大、运行维护简单,每隔2―3 年清洗一次即可。同时,处理后的污水可浇花种草对分散的农村农户家庭非常适用。
四是地埋式无动力净化处理装置。地埋式无动力净化处理装置是在圆筒型兼性滤池的基础上发展而成的,其处理工艺流程为:生活污水→厌氧酸化→兼性过滤→生态沟(自然通风)→排放。该处工艺的最大特点是增加了生态沟,增加生态沟的目的是对厌氧发酵后的污水进行氧化处理,使出水水质进一步提高。但是由于是自然充氧效果不好,处理效果和普通化粪池效果差不多,而且投资大大高于化粪池,故使用较少。
五是利用氧化塘。氧化塘是经人工改造的具有处理污、废水能力的自然池塘,是一种构造简单、维护管理方便,处理效果稳定,节省能源的净化系统。污水在塘内经过较长时间的停留、贮存,通过微生物的代谢活动,菌藻互相作用或菌藻、水生生物的综合作用使有机污染物和其他污染物质得到降解和去除。
六是用跌水充氧接触氧化技术。跌水充氧接触氧化技术是利用污水提升泵提升污水或者利用地势差,使污水分级跌落,形成水幕及水滴自然充氧,无需曝气装置,在降低有机物的同时,去除氮、磷等污染物。
七是用人工湿地生活污水处理技术。湿地泛指暂时或长期覆盖水深不超过2 m 的低洼地及低潮时水深不超过6 m 的沿海地区。根据湿地形成的条件可把湿地分为自然湿地和人工湿地。自然湿地即在自然状态下形成的,如上述所说的湿地。而人工湿地是受天然湿地净化功能的启发而发明的一项技术。人工湿地是通过模拟和强化自然湿地功能,将污水有控制地投配到土壤(填料)经常处于饱和状态且生长有芦苇、香蒲等水生植物的土地上,污水沿一定方向流动的过程中,在耐水植物和土壤(填料)的物理、化学和生物的三重协同作用下,污水中有机物通过过滤、根系截留、吸附、吸收和植物光合、输氧作用,促进兼性微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地处理生活污水具有效果好、投资省、运行费低等优点。但也存在着占地面积较大,冬天处理效果受一定影响的问题。
3 结束语
综上所述,农村生活污水处理,关键是要根据村镇生活污水现状,选择相应的处理技术,不能延用和照搬大、中型规模城市污水处理工艺及设计参数,避免造成工程投资和运行费用过高。同时,农村生活污水处理应遵循经济、高效、节能和简便易行的原则,加强与当地生态农业的结合,使污水处理成为生态农业的一个组成部分,形成污水回用与再利用的生态农业模式,实现农村生活污水的无害化和化,从而进一步提高农村水的重复利用率、缓解水供需矛盾、促进农村经济社会健康发展。
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农村污水可以用一体化污水处理设备来处理。
一体化污水处理设备是将一沉池、I、II级接触氧化池、二沉池、污泥池集中一体的设备,并在I、II级接触氧化池中进行鼓风曝气,使接触氧化法和活性污泥法有效的结合起来,同时具备两者的优点,并克服两者的缺点,使污水处理水平进一步提高。
适用于住宅小区、村庄、村镇、办公楼、商场、宾馆、饭店、疗养院、机关、学校、部队、医院、高速公路、铁路、工厂、矿山、旅游景区等生活污水和与之类似的屠宰、水产品加工、食品等中小型规模工业有机废水的处理和回用。
经该设备处理的污水,水质达到国家污水处理综合排放标准一级B标准,如果需要达到更高的一级A排放标准,也可通过配合MBR模块来实现。
1、污水处理水平污水处理一般划分为初级处理、生化处理(二级处理)和深度处理(处理)三个处理水平。
普通初级处理是指通过格栅或沉淀池等除去部分悬浮固体和有机质的过程。通过初级处理,悬浮物、生物化学需氧量(BOD)以及病菌一般可降低50%左右。在沉淀池中加入一些化学或微生物絮凝剂以及石灰等可加速悬浮物质的沉淀(强化初级处理)。
传统的二级污水处理一般用生化技术。二级处理的目的是利用污泥中各种细菌或真菌的氧化作用破坏有机质的结构,进一步降低污水中的BOD。如果用厌氧处理技术,污泥中有机质在厌氧菌作用下可产生沼气。利用活性污泥技术的二级处理可使病菌数量降至10%。
处理是在二级处理的基础上对污水进行更高一级的处理过程。其处理方法主要包括投放化学絮凝剂、活性炭或交换树脂、反渗透工艺以及各种杀菌处理技术。处理目的主要是除去污水中的碳水化合物、糖类、盐分,以及对污水进行消毒等。
污水处理技术的选用必须综合考虑当地的社会经济发展水平、污水来源及其处理后的用途。不同的污水来源以及处理后污水(再生水)的不同用途要求用不同的处理水平和处理技术。农村地区生活污水主要含有各种有机污染物以及病原菌等污染物,再生水主要用于各类作(植)物的灌溉用水、景观或环境用水等方面。根据再生水的具体用途,确定污水需要处理的深度或水平。
2.生活污水处理系统目前污水处理系统主要是根据污水处理水平的要求,用一种或几种处理技术或工艺联合处理污水。按照污水处理技术的适用条件,农村地区生活污水处理系统可分为集中处理和分散处理两大类。
农村生活污水处理方法:
一、生活污水净化池技术
该技术用多级自流工艺,适合分散处理生活污水,具有投资省、无运行费用、管理方便等特点。该技术不同于传统的沼气池技术,污水经处理后可达标排放。
便以外的其他生活污水混合,进行沼气发酵,并向后流动经过厌氧滤器部分,附着于填料上生物膜重点细菌将污水进一步进行厌氧硝化,再溢流入后处理池。前处理1区和前处理2区都是经过改进的水压式沼气池,后处理区为折流式兼性池,与大气相通,上部装有泡沫过滤板拦截悬浮固体,以提高出水水质。
3.工艺参数
生活污水净化沼气池设计依据每天所处理的污水量,污水量按100L/(人?日)左右计算,其中冲洗厕所用水量按20~30L/(人?日)计算,其他生活污水量为70~80L/(人?日)。污水滞留期为2~3天,污泥清掏周期为300天。
4.运行管理
合理设计、可靠施工、精心管理是确保生活污水净化沼气池正常运行的三个主要环节。其中日常管理工作必须做到以下几点:a.设立生活污水净化池的地方,应实行专业化施工和承包管理,以保证正常运转;b.建立工程档案和管理记录;c.每年清掏污泥一次;d.每4~5年更新聚氨脂过滤泡沫板,每10年更新软填料(半软填料可不更换);e.注意安全,避免发生火灾,窒息事故。
二、无动力多级厌氧复合生态处理系统
该技术适用于分散户厨房、洗衣、洗澡等低浓度农村生活污水的处理,尤其适合有地势差异的分散户或2~5联户的农村生活污水处理。
该系统主要由2~3格厌氧池和1格比表面积较大的砂砾石、细土等为基质的复合生态床组成,其中各池之间靠管道连通,污水在池内停留的时间为5~7天。生活污水经过厌氧处理,生活污水中悬浮物可以沉淀,难降解有机污染物被厌氧微生物转化为小分子有机物。复合生态床表面可种植水生生物。
复合生态床除起到过滤作用外,有机物的床体还能够提高处理效果。
一是植物的生长改变生态床的流态,生长的植物根系和茎杆对水流的阻碍作用有利于均匀布水,延长水力停留时间;
二是植物的根系创造有利于各种微生物生长。
1、农村生活污水处理的现状不容乐观
随着农村经济的快速发展,农村生活污水排放量增大,使农村地区环境状况日益恶化,农村环境质量明显下降,直接威胁着广大农民群众的生存环境与身体健康,制约了农村经济的健康发展,农村环境状况令人担忧。我国有96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统,生产生活污水随意排放。89%的村庄将垃圾堆放在房前屋后、坑边路旁甚至水源地、泄洪道、村内外池塘, 无人负责垃圾收集与处理。目前全国农村每年有超过 2500 万吨的生活污水直接排放,造成河流、水塘污染,影响村民居住环境,严重威胁农民的身体健康。农村污水处理的特征首先是处理率低,其次是间歇排放,排量少且分散,第三是氮磷浓度高及含有大量的营养盐、细菌、等,这些都给农村污水的收集和处理带来了一定的难度。
2、农村生活污水处理常用工艺介绍
2.1 好氧生物处理工艺
适用于小量污水处理的好氧生物处理工艺主要有生物接触氧化、生物滤池、生物转盘、序批式反应器(SBR)等。我国农村生活污水处理应用较多的好氧生物处理工艺是生物接触氧化法。生物接触氧化法是在生物滤池的基础上,通过接触曝气形势改良而演变出的一种生物膜处理技术。生物接触氧化技术是介于活性污泥法和生物膜法之间的处理技术。在填料表面上培养微生物,形成生物膜,并用与曝气池相同的方法向微生物供氧,污水流过时与填料上的生物膜接触,通过微生物的新陈代谢作用降解污水中的污染物从而达到净化的目的。生物接触氧化工艺占地面积小、处理负荷高、污泥产量少、抗冲击能力强、维护管理简便。生物接触氧化工艺对冲击负荷有较强的适应能力,在间歇运行条件下仍能保持良好的处理效果,对于水量不均匀的农村生活污水处理更具有实际意义。然而对于农村生活污水来说生物接触氧化工艺的投资和运行费用偏高,所以此工艺适合于我国南方及东部城市化速度快、比较富裕的农村推广应用。
2.2 人工湿地和稳定塘系统
2.2.1 人工湿地工艺
人工湿地污水处理工艺是 20 世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术。由于它能有效地处理多种多样的废水,如生活污水、工业废水、垃圾渗滤液、地面径流雨水等,且能高效地去除有机污染物,氮、磷等营养物,重金属,盐类和病原微生物等多种污染物。具有出水水质好,氮、磷去除率高,运行维护管理方便,投资及运行费用低等特点,近年来获得迅速的发展和推广应用。人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统,它是一种由人工建造和监督控制的、类似沼泽地的地面,并且人为地将石砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质,并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。通过人工湿地系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用。目前用于农村生活污水处理的人工湿地主要形式有,表面流和潜流形人工湿地。这两种湿地运行费用低下,建造、运行和维护简单;建造、运行和维护简单,同时具有水力负荷与污染负荷较大的特点,对 BOD、COD、SS及重金属的处理效果较好,卫生条件好,少有恶臭和滋生蚊蝇的现象。由于人工湿地工艺受季节变化影响较大,气温的降低会影响人工湿地的正常运行,低温对有机物和氨氮的去除影响是比较明显的,特别是对氨氮的去除,因此人工湿地适用于我国南方平均气温较高的农村处理生活污水,而对于北方寒冷地区的农村来说则不太适合。
2.2.2 稳定塘系统
稳定塘是经过人工适当修整的土地,设围堤和防渗层的污水池塘,主要依靠自然生物净化功能使污水得到净化的一种污水处理技术。稳定塘的污水净化过程类似与天然水体的自净过程,主要通过在污水中存活的微生物的代谢活动和塘内水生植物及多种生物的共同作用,使有机污染物得到降解。根据塘内溶解氧含量及微生物特性,稳定塘工艺可分为:好氧塘、兼性塘和厌氧塘。稳定塘对于农村生活污水处理来说具有明显的优点:可以充分利用地形,工程简单而且施工周期短、易于施工,投资省;能够实现污水化,使污水处理与利用相结合,塘内可种植经济植物也可放养水生动物,如虾、鱼、水禽等,而形成综合处理塘;污水处理能耗少,维护方便,成本低。稳定塘也有其固有的缺点如:占地面积大;污水处理效果受季节、气温、光照等自然因素影响较大且处理效果不够稳定;易于散发臭气、滋生蚊蝇。今年来随着研究的深入,开发出了高效藻类塘和组合塘工艺,在一定程度上弥补了传统稳定塘的不足之处。
3、我国农村生活污水处理对策探讨
3.1 加强规划
在推进新农村建设过程中,应加强综合规划和专业规划的制定,根据规划来系统地开展污水治理工作,避免废弃工程。
3.2 运行费用
市、区财政应对污水处理工程运行费用进行适当补贴。调查结果显示,目前村委会和村民对污水处理费虽有一定的承受能力,但都不愿意承担,多数区县运行费用来源不清,另一方面由于目前国家对于农村排污既没有排污收费政策,也没有污水处理补偿政策,要求村民承担污水处理费不合理,也不现实,急需市、区相关部门出台政策,以保证设施的长期运行,并建议市、区财政给予相应补贴,村民或村委会可以负担部分污水处理费用,以提高村民的责任感,市、区根据污水处理站运行情况,出台奖励政策,作为对村民的补偿。
3.3 完善管理
在推进新农村污水治理的过程中,要建管并重,注重管理,建立行之有效的运行管理机制,保证新农村污水治理工程的长期稳定运行。
4、结论与建议
目前农村生活污水任意排放,造成流域等水体污染,同时农村经济发展赶不上城镇,地区特点突出等,因此新农村污水处理系统建设迫切需要经济、高效、自动化高的一体化处理系统,以适应我区农村污水的多样性等。在选择工艺时,要结合当地实际情况,如水质、水温、经济发展水平等因素,综合考虑确定具体工艺。
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目前,各地城镇污水处理厂随着的对环保的关注应运而生,但各地污水处理厂及配套污水收集系统的现状处理能力仅能满足城镇污水处理需求,暂且不能顾及农村的污水处理需求,因此有很多农村地区的工业废水和生活污水未经处理直接排入附近河道水体。其污染负荷超过了周边水系的自净能力,河水体的污染已日趋严重,水体污染,严重影响了人们的生产和生活环境,并直接影响当地水厂的取水安全。由此而知,做好农村生活污水处理的建设显得尤为重要和紧迫。
2.农村污水处理工程建设基础工作
农村地区污水管网和污水处理设施建设滞后,农村生活污水的水质水量也各不相同,污水处理工程的建设需根据当地环境和自然条件现状、经济承受能力等条件因地制宜做好调研基础工作,主要有以下几个方面:踏勘工程范围内各技术方案所涉及的地形地物,调查工程范围内内居民区分布、道路系统、河道现状和发展规划,走访相关部门,听取各部门的意见和要求,搜集社会经济、城市发展、交通运输以及地形、气象、水文、区内给排水现状和相关建设项目等基础资料,并对资料进行深入细致的研究,选取、比较污水处理工艺方案,联系设备厂家、索取有关产品特点、性能、价格等技术经济信息和资料,经过工艺计算、造价估算等。
3.农村生活污水处理工程技术探讨
农村污水处理工程的建设和运行不但耗资大,而且受多种因素的制约和影响,其中处理工艺的优化选择,对于污水处理工程的建设、确保污水处理的效果和降低运行费用发挥着至关重要的作用。因此有必要根据确定的标准和一般原则,从整体优化的观念出发,结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择技术可行、经济合理的处理工艺技术,经全面技术经分析后,优选出适宜工艺为最佳方案,以此进行设计。
生活污水的处理方法有生物法、化学法、物理法以及土地法等。
从技术经济比较,生物法与其它方法相比,具有处理效率高,运行费用低,处理效果好,运行稳定、运行经验丰富等优点。所以,生物法被广泛应用。生物法主要分为活性污泥法和生物膜法,其中活性污泥法又因其具有处理效果稳定、运行经验丰富的特点而被更加广泛应用。活性污泥法自本世纪初被发明以来,发展迅速,变化很快。选择已经有许多种不同形式的活性污泥法污水处理技术,主要包括以下工艺:传统活性污泥法、缺氧好氧脱氮活性污泥法、厌氧好氧除磷活性污泥法、厌氧缺氧好氧脱氮除磷活性污、AB 两段活性污泥法、接触氧化活性污泥法、氧化沟法SBR以及CASS等。
如若对污水的出水标准要求较高,污水在经过生化反应并由沉淀池沉淀后的上清液还需要进行再处理以保证出水水质达到设计标准,目前广东省常用的后处理工艺包括人工湿地、稳定塘、快速渗滤池等。在以往的工程实例中,人工湿地受到青睐因其具有处理效果好,维护方便,工程基建和运转费用低,具有美学价值等优点。
4.工程案例
4.1 工程概况
某村庄总户数239 户,常住人口1066 人,外来人口425 人。用水量按200L/人?日,污水量为298.2m3/d。污水处理设计量取300m3/d,污水处理设施24小时运行。废水处理前污染物浓度及出水要求如表1。
4.2 本项目的重点、难点及注意事项
①对于磷的出水标准要求较高,用化学除磷的方法。消毒用次氯酸钠消毒的方法。②产生臭气的单元需覆盖并收集臭气,将收集的臭气引入后面的好氧生物处理池进行处理,尽量减少气味对周边居民的影响。
4.3 污水收集管网的布置
生活污水收集管布置用DN300双壁波纹管。居民的生活污水经各自的排水管接入至附近的收集管,收集管汇集至收集总管,用DN400双壁波纹管。然后自流至污水处理站。收集管道坡度按1‰布置。收集管网转角位置均设置一个Φ1000 的检查井,并每隔30m 设置一个Φ1000 的检查井。
4.4 污水处理工艺流程(见图1)
4.5 污水处理工艺流程简述
①污水经粗细格栅进入调节池进行水质水量调节,在调节池中设置潜水搅拌机,以防止污水在调节池中产生异味,同时充分均衡水质水量。②主体工艺用厌氧+缺氧+好氧工艺。厌氧池内设置潜水搅拌机,二沉池1 底泥回流至厌氧池,释磷及快速吸收可溶性COD,可生化降解的大分子有机物在兼性厌氧的发酵细菌作用下转化为挥发性的脂肪酸。随后污水进入缺氧池,缺氧池用升流式缺氧池形式,污水在缺氧池中与填料充分接触。反硝化细菌利用好氧池回流的混合液带来的硝态氮作为底物,同时利用污水中的有机物进行反硝化,达到同时降低有机物和脱氮的目的。随后污水进入生物接触氧化池,进行好氧处理。③生活污水经生化处理后,进入二沉池1,进一步降低污水中的污染物含量,二沉池1 底泥回流至厌氧池,出水自流进入二沉池2。为了达到除磷的目的,在二沉池2 前设置加药装置。④二沉池2分离出来的污泥用吸粪车定期清理外运处理。⑤二沉池2出水进入消毒池后通过投加次氯酸钠达到消毒目的后排入水体。
4.6 臭气处理工艺
由于废水量比较小,产生的臭气量也相对较少,将收集的臭气引入后面的好氧生物处理池,利用里面的废水进行吸收臭气中的成分,并进行稀释,从而不影响周边的环境。
4.7 整体外观设计
污水处理设施主体池体均为地埋式,控制、加药间(上锁)为框架结构、外墙贴瓷片、房顶琉璃瓦内墙涂料、地面铺瓷片。池体上面回填土方后种植草坪,并安装适当数量的石凳、石椅,方便附近的居民或工人休息。
5.结语
农村污水处理,相对于城市集中污水处理,难度更大,而农村水污染情况日益严重,已对农村地区的水体、土地等自然环境产生严重影响着眼长远,合理规划农村污水处理设施建设也更需要引起重视。为建立和谐新农村,为农村居民创造更好的居住环境,保障农村生活质量提高,缩小城乡差距,我们应该要重视农村污水的治理,让农村河道变得水清鱼肥,使居民的生活水平大大的提高。
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