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農村汙水排放治理技術

作者: 發布日期:2016-12-21 訪問次數:1153


    年來隨著鄉鎮企業和養殖業的發展及農民生活水平的提高,農村的用水量和汙水量均呈上升趨勢。預計到2010年中國城鎮的汙水排放量將達270億噸。隨著國家節能減排政策的實施,農村的生活汙水引發的汙染日益受到關注。建設部2005年1月完成的《農村人居環境現狀與問題》的調查報告中顯示:我國具有代表性的9個省43個縣74個村莊中,96%的村莊沒有排水渠道,生產生活汙水隨意排放,滲入地下或排入鄰近的河流,造成大麵積水體汙染。2006年在中央的政策號召下,全國各地新農村建設正蓬勃展開。如何在新農村建設中對生活汙水排放進行治理成為大家關注的話題。文章結合我院在對北京郊縣農村規劃及農宅設計項目中積累的一些經驗對農村汙水排放治理作簡要的探討。


汙水處理方式的選擇

    應充分考慮當地的自然、經濟、社會條件,因地製宜地采用投資省、運行費用和能耗低、維護管理方便、處理效果好地汙水處理工藝。

1.1居住相對分散地區采用三格式化糞池分散處理生活汙水的形式。目前我國農村很多地區采用三格式化糞池處理生活汙水,北京郊縣農村按北京市衛生村的標準將住戶衛生間改為衝廁,作三格式化糞池,池後作滲水井,滲透至土壤排水。廁所主體結構分為地上及地下兩部分,地上部分為洗手間,尺寸一般為1440x1440mm;地下部分為化糞池,結構尺寸為3720x1680mm,高1120mm.三格式化糞池容積比例為2:1:3,基礎為100mm厚豆石混凝土,外牆、第一格與第二格隔牆為240mm牆,第二格與第三格隔牆可為120mm牆,池內壁采用1:3的水泥砂漿打底,再用1:2的水泥砂漿抹麵。見圖1,2所示。農村的三格化糞池和城市的化糞池有所不同,城市的1~3#化糞池是兩格,4~9#化糞池采用的是三格式。農村的三格式的第三格有的防滲,處理後的水直接澆灑農田;有的不打底,第三格的水直接滲入地下。三格式化糞池的衝廁進水COD值在2000以上,COD的去除率約35%,15cm厚的土層對COD的去除率為70%。根據上述數據,農村的廁所汙水經化糞池處理後再經15cm的厚土層基本能滿足國家《汙水綜合排放標準》中三級排放要求,但排放自然水體仍然會造成環境水體汙染。因此國家和相關部門應考慮對三格式化糞池進行技術改造使其能對出水深度處理。

1.2村莊內區域住戶抱團式可按區域劃分分別設置小型汙水處理裝置,采用生化處理方法。生化處理方法是利用微生物的新陳代謝作用,對汙水中的汙染物進行降解、轉化和穩定,使之變成無害的過程。處理費用相對低廉,運行管理較方便,處理方法一般有好氧處理和厭氧處理兩種類型。好氧處理的常見方法有活性汙泥法、氧化塘、氧化溝、生物濾池、生物轉盤、接觸氧化法、好氧生物流化床等;厭氧處理的常見方法有厭氧塘、厭氧消化、升流式厭氧汙泥床、厭氧濾池等。在農村區域處理中建議采用小型處理設備。小型的處理設備有MBR一體化處理設備、雙生物膜—微絮凝過濾設備、曝氣—軟性纖維過濾生活汙水一體化設備等。日本農村汙水處理主要利用膜生物反應器,采用小型生活汙水淨化裝置,汙水處理裝置體積小,操作運行簡單。從汙水分離出的汙泥可運至農田作肥料。目前日本安裝有800萬個小型淨化裝置,服務人口3600萬,在缺乏排水係統的偏遠鄉村應用較多,技術相對成熟。

1.2.1工作原理介紹膜生物反應器技術綜合了膜處理和生物處理的技術優點。膜生物反應器利用膜分離設備將生化反應池中的活性汙泥和大分子物質截留住,活性汙泥濃度因此大大提高,水力停留時間(HRT)和汙泥停留時間(SRT)可以分別控製,而難降解的物質在反應器中不斷反應、有效降解有機物,孔隙率≤0.08μm級膜將淨水與雜質徹底分離,出水中SS值趨於零。絕大部分的細菌、微生物、熱源、病毒隨同它的載體一道被截留在汙水中,後續消毒手段可做為殺菌的雙重保險,避免了傳統工藝可能會出現的水質不合格的問題,出水水質完全得到保證。它的前處理與後處理極其簡單,所以占地小,可程控化管理。MBR反應器汙泥濃度(MLSS)可達到3000~20000mg/l以上,所以有機物在MBR池內被自身分解氧化,基本不產生剩餘汙泥,極少需要排泥,不產生二次汙染,僅需利用簡單的PLC技術對水位進行自動控製、膜汙染報警及開啟相應反洗設施即可程控化管理。膜生物反應器主要由池體、膜組件、鼓風曝氣係統、泵及管道閥門儀表等組成。

1.2.2工藝特點與傳統的生物處理技術相比,MBR優勢明顯: (1)設備緊湊,占地少;生物反應器內將汙泥濃度提高了2~5倍,容積負荷可大大提高。(2)出水水質好,可直接回用。(3)生物處理單元中汙泥濃度高、泥齡長,對有機物的去除率高。(4)對於氮、磷汙染物有較高的去除率.(5)操作簡便可自控,易於實現自動控製運行、無需專業人員操作、管理簡單等優點。

1.3大型村莊聯合式在人口較多,相對集中的農村地區,可以一個村莊或距離較近的幾個村莊聯合設置集中的汙水處理廠,盡量采用汙水土地處理係統,主要方法有人工濕地、高效藻類塘、土地滲濾係統、無動力厭氧處理係統及SYS速分生物處理技術、“FILTER”汙水處理係統(過濾土地處理與暗管排水相結合的汙水再利用係統)等類型。汙水土地處理係統就是在人工控製條件下,利用土壤—微生物—植物組成的生態係統使汙水得到淨化的處理方法。在使汙水得到淨化的同時,水中的營養物質得到循環利用,使汙水無害化、資源化。土地處理工藝有慢速滲濾、快速滲濾地表漫流、濕地、地下滲濾以及由這五中基本工藝可組成若幹複合處理係統。汙水土地處理係統一般由以下部分組成:汙水的預處理設施;汙水的調節與貯存設施;汙水的輸送、布水及控製係統;土地淨化田;淨化出水收集利用係統。其中,土地淨化田是核心環節。目前國內新農村建設中應用較成功的是土壤複合生態汙水處理係統---地溝式土壤汙水處理技術。

1.3.1工作原理地溝式土地汙水處理技術是指利用自然淨化能力——植物與土壤淨化力與人工生物係統相結合對汙水進行淨化的高效、低能耗、低費用的汙水處理係統。地溝式土地汙水處理技術源於日本,在日本的應用已有三十多年曆史。汙水源水首先通過生物填料與土壤組成的截留過濾床,對汙水進行過濾並截留汙水中的微小懸浮物;利用土壤毛細管浸潤擴散原理和虹吸現象作為汙水流動動力,將汙水中的膠體微粒、固體微粒即溶解性的汙染物,在土壤的物理化學吸附的作用下迅速有效的分離過濾,同時由土壤中厭氧微生物和好氧微生物將汙水中的有機物進行強化分解,成為簡單的C、N、P等無機物,並通過大自然的物質循環為種植在土壤中的植物所吸收、利用,保持了自然界的生態係統循環。因此,也稱土地汙水處理技術為自然生態處理技術。汙水淨化機理為土壤毛細的作用、土壤吸附、過濾作用、改性土壤的生物降解作用、土壤中植物攝取作用。

1.3.2工作流程汙水原水經格柵、沉砂調節池對汙水中的大塊汙物及無機顆粒物予以去除,並進行水質水量的均化、調節,調節池出水經提升進入地溝式土地滲濾處理係統,經布水係統將汙水均勻地投配到滲濾處理單元中,在滲濾處理單元通過填料層的再分配,利用土壤毛細作用上升至周圍介質層(改性土壤或植物根係區),經過土壤的物理、化學作用和微生物的生化作用,以及表層土壤中植物的吸收利用後,得到淨化和除臭,淨化後的水通過收集係統直接回用或排放。地溝式土地汙水處理係統由三部分組成:A配水係統;B滲濾處理係統:經改良和加裝填料的土壤處理模塊為本工藝的核心處理段;C出水收集係統。見圖4所示。

1.3.4工藝特點

(1)先進的生態水處理技術,無噪音、臭氣的二次汙染,處理係統可與周邊環境融為一體,真正實現住宅區綠色、節能、環保的生態理念。(2)運行費用低廉,僅為傳統工藝運行費用的1/5。(3)可進行模塊化分散處理設計,實現汙水的就近處理,就近回用,在節約管網投資的同時,有利於農村管網的綜合規劃。(4)抗衝擊負荷能力強,係統運行穩定可靠。(5)無需設備機房,節省土建投資費用。(6)出水水質達到《城市汙水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920-2002)和《城市汙水再生利用景觀環境用水水質》(GB/T18921-2002)所規定的水質標準。


2.存在的問題:

2.1在選擇農村生活汙水處理工藝時應根據原水水質、排水量及處理應達到的程度,當地的地形、氣候等自然條件,運行管理所需要的技術條件與資金儲備情況,可利用的場地麵積和運行費用高低等情況選擇合適的處理工藝。

2.2中國農村生活汙水的治理工作起步較晚,目前沒有形成規模。其治理技術多時借鑒國外已有技術,並不完全適合國內。我國的科研機構自主研發的許多種類各異、技術先進的生活汙水處理裝置,但對於農村來言,高效、低投入、低運行成本的技術才真正為新農村建設所適用。


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