農(nóng)村生活污水資源化處理技術(shù)的選擇及經(jīng)濟實用性比較
摘要:介紹了農(nóng)村污水處理方法的工藝、特點及經(jīng)濟適用性,指出農(nóng)村地區(qū)應根據(jù)不 同地形、氣候、水量、經(jīng)濟水平等情況,選擇適用的經(jīng)濟高效的污水處理方法。
關(guān)鍵詞:農(nóng)村生活污水;污水處理;經(jīng)濟實用性
隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展,農(nóng)村地區(qū)生活水平不斷提高,但與 城市相比,由于底子薄、基礎差,環(huán)境安全隱患與問題突出,尤其 是鄉(xiāng)村聚居點生活污水引起的環(huán)境污染問題也日益嚴重。2002 年統(tǒng)計結(jié)果表明,全國農(nóng)村生活污水日排放量就達320.5萬t,造 成河流、水塘污染,影響村民居住環(huán)境,嚴重威脅農(nóng)民的身體健 康。農(nóng)村生活污水造成的環(huán)境污染不僅是農(nóng)村水源地潛在的安 全隱患,還會加劇淡水資源的危機,使耕地灌溉得不到有效保 障,危害農(nóng)民的生存發(fā)展。
1目前適合農(nóng)村生活污水處理的方法
1.1高效藻類塘
高效藻類塘(HighRate Algae Pond,HRAP)是由美國加州大 學伯克利分校Oswald教授提出并發(fā)展的,試驗流程見圖1。工藝 高效藻類塘技術(shù)在國外已經(jīng)得到了廣泛應用,如以色列、摩洛 哥、法國、美國、南非、巴西、比利時、德國、新西蘭等,而我國還停 留在實驗研究階段。同濟大學對高效藻類塘處理太湖地區(qū)農(nóng)村 生活污水的效果進行了研究,結(jié)果表明,太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水 的水質(zhì)受季節(jié)影響變化較大,秋、冬季的有機物濃度較夏季高3 倍~4倍;高效藻類塘內(nèi)存在的菌藻共生體系,使塘內(nèi)溶解氧濃度 較高(保持好氧狀態(tài)),而pH值則存在周期性變化;對COD的平 均去除率可達70%,氨氮主要通過硝化作用去除,去除率>90%, 磷酸鹽主要通過沉淀作用去除,去除率為50%。李旭東等采用高 效藻類塘系統(tǒng)處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水,CODcr的平均去除 率在70%以上,氨氮(NH3及TN)的平均去除率高達93%,磷的平均去除率為55%;陳鵬采用高效藻類塘處理城市生活污水,取得了穩(wěn)定的處理效果:CODcr,BOD5,NH3,TN和TP的平均去除率 分別達到75%,60%,91.6%和50%。
高效藻類塘與傳統(tǒng)穩(wěn)定塘相比,既有運行成本低、維護管理 簡單等優(yōu)點,又克服了傳統(tǒng)穩(wěn)定塘停留時間過長、占地面積大等 缺點,在處理農(nóng)村及小城鎮(zhèn)污水方面具有廣闊的應用前景。目前 已在太湖地區(qū)建立了高效藻類塘系統(tǒng)處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污 水的實驗研究。
1.2生物濾池
生物濾池(Biological Aerated Filter,BAF)是一個相對較新的 水處理工藝,已在歐美和日本廣為應用,在我國的研究規(guī)模也日 益擴大。其最大的特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體,節(jié) 省了后續(xù)沉淀池,厭氧水解—高負荷生物濾池處理系統(tǒng)集初沉 池、曝氣池、污泥回流設施以及供氧設施等于一身,大大簡化了 污水處理流程。該工藝運行管理十分方便,并能承受較強的沖擊 負荷,對于我國的農(nóng)村污水處理有著特別重要的意義。有關(guān)研究 表明,厭氧酸化—高負荷生物濾池處理系統(tǒng)的COD去除率高達75%~85%,BOD去除率高達85%~95%,SS去除率高達85%~ 95%。生物濾池工藝流程見圖2。
1.3人工濕地
人工濕地是利用人工水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多級生物的稀釋降解作 用來去除或削減水中污染物的方法。歐美國家廣泛采用人工濕 地系統(tǒng)處理村鎮(zhèn)地區(qū)及小型社區(qū)的污水,取得了顯著的成效。人 工濕地作為一種新型生態(tài)污水處理技術(shù)具有投資和運行費用 低、抗沖擊負荷能力強、處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好、水生植物有一定經(jīng)濟價值等諸多優(yōu)點。用于農(nóng)村生活污水處理的主要是潛 流人工濕地。人工濕地處理工藝流程圖見圖3。
清華大學劉超翔等采用表面流和潛流式兩種人工復合生態(tài) 床對滇池地區(qū)低濃度農(nóng)村污水進行的處理試驗結(jié)果表明,在高水 力負荷(30 cm/d)條件下,潛流式床體對COD,TN,NH+4-N和TP 的去除率分別為70.6%,60.6%,80.9%和66.0%,表面流床體則分 別為63.1%,61.2%,90.2%和60.2%。
1.4無動力地埋式生活污水處理裝置
生活污水首先進入?yún)捬跸,污水中的懸浮物沉降下?成為污泥,污泥通過一定時間的自然發(fā)酵,有機物得到降解。工 藝流程見圖4。浙江大學沈東升等采用內(nèi)充空心球狀填料的地下 厭氧管道式或折流式反應器為處理設備,經(jīng)過小試、中試及實際 應用,結(jié)果表明:在水力停留時間1天及常溫條件下,UUAR對農(nóng) 村生活污水中COD,BOD5,SS,TN,TP和大腸菌群、細菌總數(shù)及 蛔蟲卵的平均去除率分別達到66%~68.3%,70%~76.8%,80%~ 90.2%,18%~23.0%,33%~35.2%,95%~99.8%,37%~82.9%和 78.7%~100%,出水水質(zhì)穩(wěn)定達到國家二級排放標準。
1.5生活污水凈化沼氣池
新型生活污水厭氧凈化池(或稱城鎮(zhèn)生活污水凈化沼氣池) 是一種小型分散化污水處理裝置。生活污水凈化沼氣池是在化 糞池和沼氣池的基礎上發(fā)展起來的,解決了化糞池處理效果差、 沉積污泥多、沼氣池沼氣回收率低的弊端,其工藝流程見圖5。
1.6地下土壤滲濾系統(tǒng)
該系統(tǒng)將污水投配到土壤表面具有一定構(gòu)造的滲濾溝中, 污染物通過物理、化學、微生物的降解和植物的吸收利用得到處 理和凈化。該技術(shù)對懸浮物、有機物、氨氮、總磷和大腸桿菌的去 除率均較高,一般可達70%~90%,污水土地處理技術(shù)對BOD, COD、氨氮、總氮和總磷有著較高的去除率,并且投資省,運行費 用低,管理簡單,維護方便,有凈化污水、美化綠化環(huán)境和節(jié)約水 資源的綜合效果,適用于我國中部地區(qū)廣大農(nóng)村的污水處理。工 藝流程見圖6。清華大學在2000年科技部重大專項中,首先在農(nóng) 村地區(qū)推廣應用地下土壤滲濾系統(tǒng),取得了良好效果:對生活污 水中的有機物和氮、磷等均具有較高的去除率和穩(wěn)定性,CODcr, BOD5,NH3,TN和TP的去除率分別大于80%,90%,90%和98%。 地下土壤滲濾法在我國日益受到重視。中科院沈陽應用生態(tài)所 “八五“”九五”期間的研究表明,在我國北方寒冷地區(qū)利用地下 土壤滲濾法處理生活污水是可行的,且出水能夠作為中水回用。
2 各種處理方法的比較及優(yōu)缺點
2.1高效藻類塘
高效藻類塘較傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘停留時間短,占地面積。唤ㄔO 容易,維護簡便,基建投資少,運行費用低;BOD5,NH+4-N和病原 體去除效率高。但是它易受溫度和pH等環(huán)境因素影響。
2.2生物濾池
BAF抗沖擊負荷能力強,耐低溫,無污泥膨脹,可避免微生 物流失,保持較高的微生物量,日常運行管理簡單,處理效果穩(wěn) 定。工藝簡單,基建費用低,受氣溫影響小。由于BAF為半封閉或 全封閉構(gòu)筑物,其生化反應受外界溫度影響較小,因此適合于北 方寒冷地區(qū)。
2.3人工濕地
人工濕地系統(tǒng)處理污水具有一系列的顯著優(yōu)點,適合不同 的處理規(guī)模,基建費用低廉,處理構(gòu)筑物由各種天然生態(tài)系統(tǒng)或 經(jīng)簡單修建而成,沒有復雜的機械設備,易于運行維護與管理。 表面流人工濕地成熟期短,只需要3個月~4個月。表面流人工 濕地通常是利用天然沼澤、廢棄河道等洼地改造而成,因而其建 設費用較低,根據(jù)當?shù)氐匦温洳畈捎煤辖ㄊ轿鬯幚硐到y(tǒng),池體 采用磚混結(jié)構(gòu),可減小占地面積,節(jié)約成本。
2.4無動力地埋式生活污水處理裝置
UUAR無日常運行費用,適宜于農(nóng)村生活污水的分散處理。 反應系統(tǒng)對大水量沖擊敏感,暴雨對其的影響極大,北方建設項 目需要考慮防凍,增加投資成本。
2.5凈化沼氣池
生活污水凈化沼氣池是在化糞池和沼氣池的基礎上發(fā)展起 來的,克服了化糞池處理效果差、沉積污泥多、沼氣池沼氣回收 率低的弊端。
2.6土壤滲濾系統(tǒng)污水處理工藝
該技術(shù)利用土壤的自然凈化能力,具有基建投資低、運行費 用低、操作管理簡便等優(yōu)點,而且還能夠利用污水中的水肥資源,把污水處理與綠化相結(jié)合,美化和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,特別 適合中國國情。
參考文獻
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[5]劉豪,劉貴毅,關(guān)衛(wèi)省,等.人工濕地系統(tǒng)在我國中小城鎮(zhèn)污 水處理中的應用[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2006,14(2):32-34. (本文其他參考文獻因著錄項目不全被刪除)
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