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关键词:农村生活污水;处理工艺;对比分析;适用性;浙江省
中图分类号:X799.3 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)14-3597-04
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.015
Abstract: As the rural water environment deterioration has become increasingly serious,it is becoming a key and difficult point to explore an appropriate treatment process for rural domestic sewage. Through investigating the status of the rural domestic sewage discharges and common treatment processes in Zhejiang province, this study gave the systematic and comparative analysis of the treatment process of rural domestic sewage through the aspect of cost and the advantages as well as the disadvantages. Several useful advices were put forward towards the treatment process of the rural domestic sewage in Zhejiang province.
Key words: rural domestic sewage; treatment process; comparative analysis; applicability; Zhejiang province
浙江省现有农村人口较多,超过全省总人口的60%。随着工业化、城镇化的加快推进,工业污染、农业面源污染、农村生活污染明显加剧,部分农村生活污水直接排放,缺乏有效治理,导致农村水生态环境日益恶化[1]。与城镇相比,农村人口居住分散,生活污水收集系统和处理设施缺乏,零星的分散式污水处理设施的运行和管理也不到位。农村供水事业不断发展,由于淋浴、洗衣机、冲厕等卫生设施的普及,农村生活排水不断增加[2]。有些未经处理的生活污水任意排放,自流到地势低洼的河流、湖泊及排水沟渠塘等地表水体中,严重威胁水环境健康[3]。
目前,浙江省农村生活污水排放特点表现:①排放面广且分散,难以收集。大多数村庄分散、农民住房分散,使得农村生活污水排放分散,难以收集后集中处理;②水量水质波动大。农村生活污水水量、水质根据用水及生活习惯差异而不同,具有间歇排放特点,早、中、晚是排水高峰;③污染物类型相对简单。农村生活污水中污染物主要是可降解的有机污染物,可生化性好,一般不含有毒有害物质,相对易处理;④排放量逐年增大。随着农民生活水平的提高以及农民生活方式的逐步城市化,污染物的排放总量不断增加,抽水马桶和洗衣机的普及,生活污水的产生量也将随之增大;⑤农家乐污水逐年增多。农家乐污水以节假日为排放高峰,其产生的餐饮污水含油量比一般的农家厨房污水要高很多,且水质水量波动大,对污水处理技术及管理提出了更高的要求[4]。
浙江农村生活污水的特点,决定了绝大部分农村生活污水在现阶段不能纳入城镇污水处理厂处理,而需通过就近新建农村生活污水处理设施来治理,所选污水处理工艺应抗冲击负荷能力强,且宜选择就近独立处理的方式。同时,污水处理应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的工艺。此外,所选工艺应具有运行管理简单和维护方便的特点[5]。
近年来,浙江省通过全面推进“千村示范、万村整治”工程和美丽乡村建设,不断加大农村环境综合整治力度,有效改善了农民的生产生活条件[6]。2013年,浙江省委省政府做出了“五水共治”的重大决策,决心以治水为突破口,打好转型升级“组合拳”,其中农村生活污水治理是“五水共治”工作的重要内容之一。通过全面控制浙江省农村生活污水污染,加强农村生活污水的收集、处理和资源化利用,积极探索并全面实施适应农村实际的污水综合治理将是浙江省水污染防治的重要保障工作。为此,对浙江省农村生活污水排放处理工艺进行了系统分析比较,并针对浙江各地域的自然和经济社会状况,提出了适于不同区域环境条件的农村生活污水处理工艺。
1 材料与方法
1.1 浙江省农村生活污水处理工艺问卷调查
2014年6月在浙江省开展了县(市、区)农村生活污水治理情况的问卷调查,主要包括居民户数、污水来源、污水处理工艺等内容。其中66个县(市、区)反馈了问卷,其中包含377个村庄采用的生活污水处理典型设施。
1.2 浙江省农村生活污水处理效果现场调查
2014年6-7月和2015年3月分别取平湖市、嘉兴市和安吉县3个地方调研,并选取了6个农村污水处理设施分别对进口和出口进行水质采样和监测。
其中,pH采用电位法(GB/T 22592-2008)测定,COD采用重铬酸盐法(GB11914-89)测定,总磷采用钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测定,氨氮采用纳氏试剂分光光度法(GB7479-87)进行测定。
2 结果与分析
2.1 浙江省农村生活污水处理工艺类型
根据调查问卷反馈结果,目前浙江省农村污水处理工艺主要包括人工湿地、厌氧、厌氧+人工湿地/氧化塘、地埋式微动力一体化土地处理、A2/O、A/O工艺、A/O+膜处理、膜生物反应器(MBR)、 A2/O(A/O)+人工湿地、净化槽等。
在反馈的典型设施(样本数377个)中,厌氧+人工湿地处理工艺应用最多,占48.4%,A/O处理技术位居第二,占统计总数的40.3%。
2.2 处理工艺对比分析
按照不同的污水处理效果,选取浙江省六项有代表性的农村生活污水处理工艺进行系统研究,分别为人工湿地、厌氧+人工湿地、A/O、A/O+人工湿地及A2/O+人工湿地、净化槽。对以上几种工艺从投资成本、适用范围、优缺点、处理效果等方面进行了对比分析,以期为不同区域环境条件的农村生活污水处理工艺提出合适的对策建议。
2.2.1 人工湿地 人工湿地是由填料(基质)、植物和微生物组成的复合系统,该系统依靠物理、化学和生物的三重协同作用,通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污染物的高效净化,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进绿色植物生长并使其增产,实现废水的资源化和无害化[7]。工艺流程见图1。
2.2.2 厌氧+人工湿地 通过厌氧过程对污水中的有机污染物进行消化后进入人工湿地,污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除[8]。工艺流程见图2。
2.2.3 A/O A/O脱氮除磷工艺是一种常见的污水处理工艺。废水经连续厌氧、好氧运行去除水中COD(化学需氧量)、SS(固体悬浮物)、TN(总氮)、TP(总磷)等污染物,其特点是通过污水回流实现同步脱氮除磷的效果[9]。工艺流程见图3。
2.2.4 A/O+人工湿地 利用A/O技术与人工湿地相结合,利用厌氧菌/好氧菌等微生物在缺氧/有氧条件下,去除废水中的有机污染物,同时人工湿地利用土壤、植物以及微生物等生态系统污染物质良性循环达到污水净化作用[10]。工艺流程见图4。
2.2.5 A2/O+人工湿地 A2/O+人工湿地工艺是从A/O工艺发展而来的污水生物处理工艺,工艺中的生物处理部分均指生物接触氧化法。生活污水首先进入厌氧池,在厌氧的环境中将大分子的有机物转成小分子有机物和稳定的沉渣[11]。兼氧池中通过机械搅拌进一步完成有机物的水解酸化,为后续好氧接触氧化创造良好的条件。好氧池中同样悬挂填料,污水浸没全部填料,填料上附着生长的微生物形成生物膜,污水流经生物膜时,污水中的悬浮物、有机物、氨氮、总氮等污染物被去除,再经人工湿地进一步去除氮磷及有机物,或经后续的二沉池去除悬浮物和剥落生物膜。适用于村域自建区域型、集中式农村污水处理。工艺流程见图5。
2.2.6 净化槽 净化槽是一种小型生活污水处理装置。用于分散型生活污水或者类似生活污水的处理[12]。污水进入净化槽后,沉淀分离槽进行预处理,去除比重较大的颗粒及悬浮物,提高污水的可生化性;预过滤槽内装有填料,在填料上的厌氧生物膜的作用下,去除可溶性有机物;曝气槽集曝气、高滤速、截留悬浮物和定期反冲洗为一体。沉淀槽溢水堰设置了消毒装置,对出水进行消毒处理。净化槽不仅能从源头解决农村一家一户生活污水的污染问题,而且还能促进农村自来水化的有效实施,提高农村生活质量和环境质量[13]。
2.3 浙江省农村生活污水处理排放测定
通过对平湖、嘉兴、安吉等地的实地调研、采样和试验分析,6个农村污水处理设施的主要处理结果见表1。前4个农村处理设施工艺的设计标准均为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中一级B标准,但从实测结果来看,氨氮和总磷不能稳定达标。第5个农村处理设施工艺(净化槽)的污水处理效果较好,基本能达到一级A标准,净化槽具有很好的污水处理效果,但是投资和运行成本较高,只能在有条件的农村地区推广。第6个农村处理设施工艺和第5个处理工艺一样,都是净化槽,但明显处理效果不佳。因此可以得出无论采用哪种技术,必须在合理的规划、正确选择排放标准、污水能正常收集、工程建设质量合格、日常维护有人管等前提下,才能保证处理设施的正常运行和出水水质达到设计标准,才不至于出现“晒太阳工程”等问题[14]。
2.4 处理工艺适用范围及优缺点分析
按照问卷调查反馈情况,并结合实地调研和试验监测结果,对浙江省主要采用的几种典型工艺类型从投资成本、适用范围、优缺点、处理效果等方面进行了对比分析,结果见表2。
3 小结与讨论
鉴于农村生活污水的特性,其治理方式应因地制宜,为科学选择农村生活污水治理模式和技术,统筹考虑城乡统筹发展、经济社会状况、环境功能区划和农村人口分布等因素,并在分析水源保护区、自然保护区、水源涵养区、生态源头地区、江河流域等地区的生态敏感程度、环境容量和自净化能力基础上,确定农村生活污水排放标准,科学选择效率优先、经济实用、维护简便、循环利用的农村生活污水处理工艺[15]。
污水处理工艺的选取可根据各自特点和实际情况单独或结合使用,实现农村生活污水的低费用运行和污染治理的双重目标[12]。在实际调研和上述分析的基础上,笔者给出了浙江省农村生活污水处理工艺选择的建议:①对于平原地区的经济较发达县(市、区)(由于人口集聚程度高、土地资源紧张、且对运行费用有一定承受能力),可选择采用的主要治理工艺包括A/O(A2/O)+人工湿地、厌氧+活性污泥法、MBR膜处理工艺、净化槽等。②对于位于山区的经济欠发达县(市、区),由于人口密度较低,经济水平有限,生态环境重要性较高,可选择采用的主要治理工艺包括人工湿地、厌氧+人工湿地、A/O等。③而对于海岛县,由于经济较发达,旅游景点相对较多,可选择采用的主要治理工艺包括人工湿地、A2/O+人工湿地、A/O、净化槽等。
另外,在农村生活污水处理工程设计前,还应对污水的水质特征、污染物构成进行详细调查或测定,从而作出合理的分析预测[16]。提出切实可行的农村生活污水治理模式及长效管理机制,从而达到改善农村水环境的目的[17]。
加强浙江省农村生活污水治理工作,积极探讨适应该省不同区域农村特点的生活污水处理可行方案,对全面提高该省农村水环境质量有积极意义。通过分析研究,根据不同的人口密度和经济情况,提出了适于该省3种不同类型农村生活污水处理工艺建议方案,为浙江省农村生活污水处理提供了参考借鉴。
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关键词:农村生活;污水处理;技术模式;进展
中图分类号:U664文献标识码: A
引言
近年来我国城市环境不断改善,但农村环境污染问题越来越突出,其中生活污水是农业面源污染主要的来源之一。农村生活污水的主要来源有厨房、沐浴、洗涤和冲厕等。其特点为面广分散、来源多、随机性强、日变化和季变化幅度大、污水成分复杂、防治困难。农村生活污染源分散,不易集中,加上经济水平相对落后,集中治理存在较大困难,因此,以村级为单位的农村污水治理工程已成为建设社会主义新农村的重要内容。
一、农村生活污水主要来源及危害
农村生活污水是指人们日常生活中产生的各种污水,包括有人粪尿、洗涤废水、洗浴废水、厨房后废水等,是污水的主要来源。
生活污水直接排入水体中,造成氮、磷的含量增加,引起水体富营养化,破坏水体环境;农村卫生设施落后,人粪尿往往直接排放,污染江河湖泊;农村习惯散养畜禽,从而畜禽粪便散落村庄,通过降水容易进入水体产生污染 假如由于各种原因的综合作用对生活饮用水造成污染。很可能引发痢疾、蛔虫病、血吸虫病等病症,严重影响人们的身体健康。
二、污水处理技术
生活污水处理技术的实用性是该项技术与其服务对象的匹配性。一个城镇和乡村只有采用了与其社会经济发展水平相匹配的技术,才有可能建设起来并在建成后能长期坚持正常运行。评价某一类处理技术对城镇或乡村的实用性分四步:(1)小城镇和乡村特征的识别;(2)社会经济发展状况;(3)治理技术的性能、费用、运行条件;(4)处理技术实用性筛选。
目前我国应用于农村生活污水处理技术多种多样,但根据生活污水的处理工艺原理分为两类:第一类是“生物处理系统”,主要流程类似城镇污水处理厂,以活性污泥或生物膜为生物载体;第二类是“自然处理系统”。利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理,与人工湿地或传统氧化塘技术原理相似。
“生物处理系统”,针对污水排放量少的、居住较为分散的农村选择是集预处理、二级处理和深度处理的一体化污水处理设备,包括化粪池、沼气池、厌氧生物膜池、生物接触氧化池、生物滤池、氧化沟等工艺设备。其优点是:(1)流程简单;固液分离效果,好出水水质;好运行操作灵活,效果稳定;脱氮除磷效果
好;有效防止污泥膨胀;耐冲击负荷。但其缺点为:在基建投资、工程造价、运行费用上较高;要求较为完善的污水管网配套,经济要求高。
“自然处理系统 ”,利用自然系统中的植物、基质和微生物三者协同作用来实现水质的净化作用。其优点是:建造和运行费用远低于污水处理厂;维护简单,技术含量要求比较低;可以有效地处理污水;出水水质优且稳定;可直接或间接提供效益,如绿化、野生动物栖息等。但其缺点有:仅能处理污染浓度或负荷较低的污水;占地面积较大;设计不当容易堵塞,处理效果受季节影响。
三、国内分散式处理现状
(一)厌氧发酵为核心的处理技术
污水中的大部分有机物经厌氧发酵可去除部分污染物质,常用的有:生活污水净化沼气池、地埋式无动力生活污水处理装置和厌氧折流板滤池等。其中最
通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益相结合的生活污水处理方式是厌氧沼气池。 其投资分散、易于建造、不专门占用土地、运行不耗能和具有较好的社
会效益等特点,是现今适合我国国情的一条分散处理中小城镇居民生活污水的有效途径。埋地式生活污水净化装置是1996年度国家环保局最佳实用技术A类产品,该装置采用A / O法污水处理工艺,以独到的配水和通气系统具有投资省、效果好的特点。对厌氧折流板滤池处理农村生活污水进行了研究,结果表明,在常温下可采用消化污泥作为接种污泥,经过87d 的运行,CODCr去除率达到65%左右,完成启动。上流室中的上升流速控制在0.116 ~0.434m/h,能培养出沉淀性能和活性良好的絮状污泥。因此,常温下启动厌氧折流板滤池处理农村生活污水是完全可行的,并取得了良好的污水处理效果。
(二)好氧生物处理技术
包括氧化沟、SBBR(序批式生物膜反应器)、MBBR(好氧移动床生物膜反应器)等。其中氧化沟相当于一系列串联的完全混合反应器,其投资省,节能性能好,污泥处理费用低,流程简单,抗冲击负荷,运行维护容易,但占地面积大,受气候等因素影响大。SBBR最早由WILDERER于1992 年提出。研究4种填料的SBBR的生物膜长势优劣情况为碳素纤维填料组合填料海绵填料立体网状填料>表明碳素纤维填料>及组合填料,在受到进水负荷冲击后,能相对较快适应环境,且填料上的微生物活性较高,较适合运用于我国农村生活污水的处理。MBBR是国家农业部在上世纪80年代初从意大利引进的专用于农村水污染治理的一种高效污水处理技术,对其处理效果研究表明:该工艺处理效率高、能耗低、出水水质稳定、耐冲击负荷能力强、结构紧凑、体积小、不需要污泥回流、不发生堵塞、不需要反冲洗、维护管理相当简单,可适用于农村生活污水的处理。
(三)生态处理技术
常用的有人工湿地系统、稳定塘系统、蚯蚓生态滤池和土地渗滤处理系统等。人工湿地处理系统运行简单,处理效果良好。不仅能去除有机物,而且能脱氮
除磷和去除重金属,该方法在北京深圳和天津等地均有应用实例,效果良好,在土地资源条件许可的条件下是一种可行的污水处理方法。稳定塘系统是一种土地经过人工适当的修整,设围堤和防渗层的池塘,主要依靠自然生物净化功能使污水得到净化的污水生物处理技术。它可充分利用地形,节省基建投资;运行维护费低,系统基本不耗能;无需污泥处理;可实现污水资源化。稳定塘占地面积大,受气候的影响较大,在气候适宜、土地利用许可且污水量不大的农村可以考虑采用该技术。蚯蚓生态滤池,又称蚯蚓生物滤池,是利用蚯蚓具有提高土壤透水性能和促进有机物质分解转化。的生态学功能而设计的一种生物、生态相结合技术,其工程造价和运行费用低,除污效能高占,地面积小,剩余污泥量少,可实现污水、污泥的同步处理,减少后续污泥的处置处理相关费用等,通过蚯蚓的运动疏通和吞食增殖微生物,还解决了传统生物滤池所遇到的堵塞问题。地下渗滤系统通常由化粪池和土壤渗滤装置构成,除了物理截留、物化吸附、化学沉淀、生物降解、动植物等作用也存在一些土壤生态处理系统中的特殊机制,如光催化、光降解、植物吸取等。其具有氮、磷去除能力强,处理出水水质好,可回用,基建及运行成本低,运行管理简单、维护容易、不产生剩余污泥且对进水负荷的变化适应性强等优点外,还对各种病原体具有很好的降解作用,适用于新兴农村地区的生活污水处理,因而成为人们所关注和广泛使用的农村污水处理工艺。张建等在滇池周边进行地下渗滤处理农村生活污水的中试,处理规模为30~4 0 m3/ d可处理200余户村民产生的生活污水,运行效果良好,水力负荷为8cm/d时,系统对COD、NH 4、+- N、TP和TN的去除率分别达到80 %、90%、95 %和80%以上出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准。
四、农村生活污水处理技术发展趋势
( 1 ) 开展农村生活污水治理立法、可持续管理的组织机制研究,科学制定农村生活污水处理建设规划以及制定农村生活污水处理工程技术规范。
( 2 ) 以实现技术创新、指标创新和管理创新为突破点,实现农村分散式生活污水工艺及装备的标准化设备化、管理物业化、
( 3 ) 从农村农业的特点和实际条件出发,实现农村污水治理的生态化,园林景观化,氮磷资源化,大力发展有机农业。
总之为实现农村污水处理“建得起、用得起、管得好”的目标促进新农村建设可持续发展,农村污水处理工程规划建设应从农村实际出发,结合当地的自
然地理环境和经济发展水平,坚持“低投入、低成本重回用易管理”的原则,从规划方案、工艺选择、工程实施、运行管理等各个环节做好统筹规划,使农村水
污染防治工作步入良性发展轨道,保护和改善当地的生态环境。
结语
我们应根据村庄的具体情况选择合适的处理工艺。生物处理系统即城镇污水处理小型化一般适用于经济较发达、土地资源较紧张的农村地区,而自然处理系统更接近自然净化过程,运行费用一般较低,适合于经济不发达但土地资源丰富的村庄。
参考文献:
一、总体要求
进一步认清城乡环境综合治理“进村社”活动中生活垃圾、生活污水处理的重要意义,加快城乡生活垃圾、污水处理设施建设。
二、目标任务
通过城乡环境综合治理“进村社”活动,推动生活垃圾、生活污水的有效处理,改变城乡环境状况,促进清洁家园建设。
三、工作内容
(一)生活垃圾处理
在平原地区、经济较发达地区和旅游地区乡镇、村庄垃圾处理推行“组保洁、村收集、镇转运、县处置”的方式。
在丘陵地区、盆周山区、沿江地区和地震灾区,县域内已建有垃圾集中中转、处理设施并达到环保要求的地区,城市周边乡镇、村庄的垃圾应采用“组保洁、村收集、镇转运、县处置”的方式;运输距离较远的乡镇、村庄目前可采用就近资源化、无害化的处理方式,逐步实现集中收集、集中处理。
在民族地区生活垃圾处理推行集中与分散处理相结合的原则,力争实现资源化、无害化。
生活垃圾处理工艺有卫生填埋处理、堆肥化处理、焚烧处理和多元化垃圾综合处理等。
(二)生活污水处理
平原、经济较发达地区和旅游地区的乡镇生活污水必须采用集中收集、集中处理方式;村庄分散农户以户为单位采用分散处理方式,村庄集中聚居区根据经济情况,可采用联户集中或全集中处理方式。
丘陵地区、盆周山区乡镇所在地的场镇应集中收集、集中处理,在建设方面可采用运行可靠、投资少、运行费用低的处理方式;缺水地区处理达标后废水尽量考虑农用;人口相对集中的村庄或居民区可采用分散、联户集中或全集中处理方式;分散农户以户为单位采用分散处理与农用相结合的方式。
民族地区乡镇、村庄生活污水应以分散与集中相结合的原则处理。
农村乡镇、村庄生活污水处理有生化处理、自然处理或强化生化与自然处理相结合等方法,有沼气池、化粪池、人工湿地等污水处理设施。各地根据实际情况,因地制宜选择处理方式。
四、工作标准
(一)集镇:集镇生活污水集中处理率必须≥70%,最低不得低于50%。集镇生活垃圾无害化处理率≥70%,最低不得低于50%。集镇生活污水、垃圾集中收集、运贮、处理,依法有序。
(二)农村:各种生活污水、垃圾依法集中收贮、运输,按规定要求有效处理,不得乱排乱放。生活污水处理率≥70%,生活垃圾定点存放≥80%,秸秆综合利用率≥60%。
五、保障措施
(一)加强领导,明确职责
各地政府要切实加强对生活垃圾、生活污水处理工作的领导,将目标任务细化分解到各乡(镇)和村,明确具体责任人,纳入对各级政府的目标考核。
(二)积极争取,加大投入
加大对农村生活垃圾、生活污水处理的投入,加快农村基础设施建设。
(三)加强宣传,营造氛围
充分利用各种新闻媒体,采取多种方式进行广泛宣传,提高农民对农村生活垃圾、生活污水处理工作的认识。
(四)加强指导,分类治理
分类对农村生活污水和垃圾处理提出指导意见,做到因地制宜、以点带面,选择投资少、效果好、运行成本低的实用工程。
根据农村人居环境整治相关职责分工,我局以开展农村生活污水集中收集处理系统建设为抓手,着力在农村污水治理方面寻求突破。
一、因地制宜,强力推进农村生活污水集中收集处理系统建设
按照“重强抓”等工作要求,2019年我市工作任务为完成13村农村生活污水集中收集处理系统建设,其中鲅鱼圈区芦屯镇官屯村生活污水集中收集处理系统建设项目新建污水集中处理设施1座,设计规模100吨/日,对400余户进行水冲厕所改造;大石桥百寨办事处陈家村、徐家村、高庄村、圣水村、工农村、曹官村6个村依托新建南楼污水处理厂对1000户居民排放的生活污水进行污水集中收集处理;盖州市双台镇黄旗堡村、董屯村、西双台村、东双台村、柳河寨村、思拉堡村6个村依托新建双台镇污水处理厂对约600户居民实施农村旱厕入室内改水冲厕所改造,实现生活污水集中收集处理。目前我市全部13村均已完成项目主体工程建设,并已通过省政府绩效考核。2020年我市将再完成10村农村生活污水集中收集处理系统建设,相关指标已全部落实在鲅鱼圈区。
二、配合农村人居环境整治,努力扩大收水范围
为推进农村人居环境整治,配合美丽示范村建设,我市在完成上述污水建设任务的基础上,充分利用宜居乡村建设盘活资金,扩大建设范围,印发了《关于扩大生活污水集中收集处理设施建设的通知》。为此,局领导两次在会上对此项工作进行了充分动员,并制定印发了《营口市农村生活污水集中处理系统建设指导意见》,同时将相关工作纳入由副市长牵头、市政府督查室、市农业农村局、生态环境局、住建局联合开展的全市农村人居环境集中整治专项行动督导检查工作中。现相关建设任务均已落实到各县(市)区,相应建设项目均已申报入库,目前正在进行项目前期准备。预计本月起陆续开工建设。
三、积极争取上级资金,缓解地方财政资金压力
为认真贯彻落实《绍兴市人民政府办公室关于分解落实绍兴市清水工程明年工作任务的通知》(绍政办发〔2010〕108号)精神,全面完成我县明年清水工程建设目标任务,经第45次县政府常务会议研究同意,现将任务分解落实如下。
一、切实推进截污治理工作
(一)工业污染治理。加强对曹娥江流域污染企业的治理,加快推进截污纳管工作,特别是梅澄区块截污管网建设,具备条件的要全部进入嵊新污水处理厂;不具备条件的要严格实行达标排放;未能达标排放的,要实施限期治理,对不能完成限期治理任务的进行关停。
要加强监督管理,对偷排事件要查找原因,严肃追究责任。加强对“三江”流域(重点是新昌江黄泥桥、澄潭江田东、黄泽江石桥头等交接断面)的布点监测,实行一月一报制度。组织开展工业企业污泥规范化处置集中整治行动,并逐步健全防治污泥污染的长效机制。
(二)城市生活污水收集。继续实施城区雨水、生活污水收集系统改造工程建设,完成钟楼北村及鼓山新村雨污分流改造,完成城区旧住宅小区雨污分流改造方案的制定。
(三)农村生活污水处理。各乡镇(街道)要进一步加强对农村生活污水的治理工作,继续推进乡镇集中污水处理设施建设,加快推进截污纳管,实现城乡生活污水一体化处理;不具备截污纳管条件的镇和行政村,要因地制宜,采取建设独立生活污水处理设施、生物技术处置和沼气工程等多种生态化分散处理方式,有效处理农村生活污水,逐步实现农村生活污水集中收集治理全覆盖化。
二、加快实施河道清淤工程建设
(一)清水河道工程建设。全年计划完成清水河道建设长度60km,其中河道建设长度25km,农村沟渠建设长度35km,投入资金3800万元。
(二)农村太平塘治理工程建设。全年计划完成农村太平塘清淤、护岸、绿化等治理32座。通过农村太平塘治理,有效发挥现有的水域功能,为消防、治安提供应急水源保障,改善农村水环境,方便群众的生产、生活。
三、继续抓好河道及周边环境整治工作
(一)曹娥江采砂专项治理工作。继续加大曹娥江流域采砂管理力度,以整治采砂、轧砂及洗山砂场为重点,坚决打击非法采砂行为,对洗山砂场存在水质污染隐患的,责令停产整顿,对污水处理设施不合格的,坚决予以关停,确保全年新嵊交界处黄泽江长山断面水质浊度检测平均数控制在50以内,澄潭江下游断面水质浊度检测平均数控制在40以内,水功能区目标水质检测平均数达到Ⅲ类以上。
(二)河道长效保洁工作。要按照“谁使用、谁负责和属地管理、分级分部门负责相结合”原则和“长效管理、提高效率”要求,切实抓好河道长效保洁工作。成立城郊、澄潭河道堤防管理站,明确责任区域,并建立以“定责任、定河段、定人员、定报酬”为主要内容的河道保洁管理机制和考核制度。
(三)河道环境整治工作。全年计划完成新昌江(王泗洲大桥至望江山跌水桥段长1.98km)、潜溪江(元岙桥至新镜公路段长2.1km)、澄潭江(澄潭大桥至木勺滩段长1.90km)、沙溪镇蔡峰江长2.5km的河道堤防综合整治。
(四)水库除险加固工作。全年计划完成病险水库治理9座,其中小㈠型水库1座,小㈡型水库8座,投入资金1355万元。
[关键词]弄洞村;生活污水;高效厌氧滤池+太阳能充氧人工浮岛
中图分类号:X31.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)34-0381-01
引言
广西崇左市扶绥县岜盆乡弄洞村位于扶绥县岜盆乡北部,距离扶绥高速出口和县城均为4公里,交通十分便利。全村耕地面积1200亩,其中水田150亩、旱地1050亩,主要种植甘蔗、水稻、蔬菜等农作物。
弄洞村全屯共81户316人,2010年3月确定为市、县两级城乡风貌改造示范点。以此为契机,乡、村积极响应政府号召,深入开展环境综合整治等风貌改造工作,致力于把该村建设成为广西生态文化旅游第一村。目前,已投入环境风貌改造资金680多万元,完成房屋改造56户,里面改造3.2万平方米,屋顶彩钢瓦15户,拆除违章建筑及危房15间,平整土地1.79万平方米,硬化主干道3.5公里,硬化巷道350米,建设景观荷池300平方米及供水渠200米,建设了上水十八湾旅游码头,灯光球场、歌坡广场、休闲广场和72间集体牛栏等一批相关配套设施。
根据相关要求【1】,需在弄洞村建设1个污水处理设施,项目不仅是2011年农村环境连片整治示范项目的重要组成部分,也是实现提高弄洞村农村生活污水治理水平,改善居民生活条件,实现乡村风貌新变化的重要手段。
1 弄洞村生活污水处理现状
1.1 弄洞村生活污水的处理方式
村内已完成环境综合整治等风貌改造工作,但未建设污水处理设施,村庄生活污水处理率为0,污水未经处理,直接排出户外空地任意渗入地下,从而对当地土壤、地下水、地表水及村屯生态环境造成不良影响。
为了保护饮用水源,控制村内环境污染及确保居民身心健康,结合农村环境综合整治项目,扶绥县岜盆乡弄洞村生活污水治理项目计划总投资55.00万元(申请2011年中央农村环境综合整治项目专项资金36.7万元,自治区财政配套资金11.0万元,崇左市财政配套资金7.3万元)用于建设农村生活污水处理系统。本项目建成后将使得生活污水经处理后能达标排放,居民的生活环境也相应得到了改善。
1.2 弄洞村人口及生活污水的来源综合分析
弄洞村全屯共81户316人。村屯产生的生活污水主要来源于当地居民家庭、日常生活所排放的盥洗水、厨房污水等,也有群众圈养产生的少量养殖废水。
1.3 弄洞村生活污水处理存在的问题
1.3.1村屯居民环保意识较低
弄洞村地处扶绥县岜盆乡北部,居民生活水平普遍偏低,人们对环境质量要求不高,环保意识较低。当地工资水平较低,专业人才大多不甘于在乡镇工作,尤其是从事污水处理的工作。因此难于吸引专业的管理人员来管理、运行、维护将建成的生活污水处理设施。
1.3.2生活污水运行维护机制未得到落实
项目建成后将移交给岜盆乡人们政府,但乡政府没有相应的费用来支撑生活污水处理设施的运行维护及管理,设施无法正常运行,使其发挥出处理生活污水应起到的效果。
2 弄洞村生活污水处理设施建设及处理工艺选择原则
2.1 建设规模及建设内容
建设规模:弄洞村共有81户,316人,结合弄洞村实际情况,人均每天用水量取值160L, 则广西崇左市扶绥县弄洞村生活总用水量:316×160 L/人・日=50m3/d,农村生活污水排放量按用水定额的80%计算,则污水排放量为:50×80%=40m3/d;考虑远期发展并保证系统正常运行,在该村建立一套处理规模为50 m3/d的生活污水处理系统一座。
建设内容:1、建设一套高效厌氧处理池系统,使全村的生活污水处理量超过60%,处理后水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定的一级B标准。2、该套处理系统设施包括建设隔油沉淀池、高效厌氧虑池各一座,电控房一间,景观桥30米,将原有旧塘改造为太阳能充氧曝气池一座,人工浮岛100m2,不锈钢护栏170米,格栅井、检查井一批。
2.2 处理工艺选择原则
2.2.1 污水处理的方法
污水处理是指采用物理、生物、及化学的方法对工业废水和生活污水进行处理以分离水中的固体污染物并降低水中的有机污染物和富营养物(主要为氮、磷化合物),从而减轻污水对环境的污染。目前,农村生活污水处理方法主要有格式化粪池、沼气净化池、生物接触氧化技术、人工湿地、土地渗滤、稳定塘、生态沟(渠)、及其他处理设施(主要包括膜生物反应器(MBR)、小型净化槽等生化技术处理系统)等。这些污水处理方法的适用条件、处理特点和效果均不同【2】。
(1)格式化粪池是一种利用沉淀和厌氧微生物发酵原理,以去除粪便污水或其他生活污水中悬浮物、有机物和病原微生物为主要目的的污水初级处理设施。根据建筑材料和结构的不同可分为砖砌化粪池、现浇钢筋混凝土化粪池、预制钢筋混凝土化粪池、玻璃钢化粪池等。根据池子形状可以分为矩形化粪池和圆形化粪池。根据池子格数可以分为单格化粪池、两格化粪池、三格化粪池和四格化粪池等。格式化粪池的优缺点分别为如下,优点:结构简单、易施工,造价低,无能耗,运行费用少,卫生效果好,维护管理简便等;缺点:沉积污泥多,需定期进行清理;综合效益不高;污水易渗漏;处理效果有限,出水一般不能直接排放入水体。格式化粪池的适用范围:单一的三格化粪池可广泛应用于农村生活污水的初级处理,特别适用于厕所污水(黑水)的预处理,三格化粪池与人工湿地组合的四格式净化池可用于农村单户型分散式生活污水处理。
(2)沼气池是采用厌氧发酵技术,在厌氧条件下将生活污水中的有机物分解转化为可利用的沼气能源和沼液、沼渣资源,达到净化生活污水的目的。沼气池作为污水资源化单元和预处理单元,其副产品沼渣和沼液可回用到农业生产中,或后接污水处理单元进一步处理。沼气池优点:沼气池相比较化粪池,污泥减量效果明显,有机物降解率较高,处理效果好,可以有效利用沼气。缺点:沼气池处理污水效果有限,出水水质差,一般不能直接排放;与化粪池比较,管理较为复杂。沼气池适用范围:可应用于一家一户或联户农村生活污水的初级处理。
(3)生物接触氧化技术生物接触氧化技术是生物膜法的一种,是由浸没在污水中的填料和曝气系统构成的污水处理方法。生物接触氧化池中污水浸没填料,通过曝气,使氧气、污水和填料三相充分接触,填料上附着生长的生物膜可有效去除污水中的悬浮物、有机物、氨氮和总氮等污染物。
根据污水处理流程,生物接触氧化池可分为一级接触氧化、二级接触氧化和多级接触氧化;根据曝气装置位置的不同,可分为分流式和直流式;按水流特征,又可分为内循环和外循环式。生物接触氧化技术优点在于结构简单,占地面积小;污泥产量少,无污泥回流;生物膜内微生物量稳定,生物相丰富,对水质、水量波动的适应性强;操作简便;对污染物去除效果好。缺点为:加入生物填料导致建设费用增高;可调控性差。
适用范围:适用于有一定经济承受能力,处理规模为单户、多户污水处理设施或村落污水处理站。
(4)人工湿地是一种依据土地处理及水生植物处理污水的原理,利用沙子、砾石和其他具有强吸附能力的土壤矿物等填料,通过人工设计按一定厚度比例构成基质床,同时种植具有生物量大、吸收能力强的植物,从而构成一个具有类似自然湿地性质的生态型污水处理系统,主要由基质、水生植物和微生物三部分组成。污水通过控制地投配到基质床,利用自然填料、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用和生态效应,从而达到净化生活污水的目的。优点:投资费用省,运行费用低,维护管理简便,水生植物可以美化环境、增加生物多样性的作用。缺点:污染负荷低,占地面积大,设计不当容易堵塞,处理效果受季节影响,容易产生臭味。
适用范围:适用于资金短缺,土地丰富,拥有废弃洼地、地坑及河道等自然条件,常年气温适宜的农村地区。
(5)土地渗滤是利用土壤中栖息的动物、微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性将污水净化的小型土地处理系统。
根据污水的投配方式及处理过程的不同,土地渗滤可以分为慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流和地下渗滤系统等四种类型。优点:处理效果较好,投资费用省,运行费用很低,维护管理简便,无臭气、蚊蝇等卫生问题。缺点:污染负荷低,占地面积大。
适用范围:适合资金短缺、土地面积相对丰富的农村地区,与农业或生态用水相结合,不仅可以治理农村水污染、美化环境,而且可以节约水资源。
(6)稳定塘是将经过人工改造的具有污水处理能力的自然池塘,是一种结构简单、投资成本低、能耗低、维护简便,利用水体自净能力处理污水的生物处理系统。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得到降解和去除。
造价及维护:氧化塘一般在地势低洼的地方修建,也可对农村原有的蓄水塘进行改建,在施工中需注意防渗处理和暴雨径流导流明渠建设。主要运行管理以曝气费用和生物管理(如植物收割、藻类抑制等)为主。
适用特征:具备天然塘体的农村,低浓度生活污水处理,适用人口根据塘的面积确定,好氧塘为2~4人/m2,兼性塘6~8人/m2,生态塘为4~6人/m2。
(7)植物生态沟(渠)是利用污水收集过程中,明沟植物与沟渠形成的生态系统,以植物(一般选择石菖蒲、香蒲、再力花等当地水生植物)和微生物生命活动消纳污水的技术。生态沟(渠)由工程部分(梯形剖面)和植物部分组成,沟壁具有一定坡度,沟体较深,沟体内相隔一定距离设置拦截箱以减缓水速、延长水力停留时间,沟壁和拦截箱均种植本土筛选的植物,从而达到去除污染物的目的。
适用特征:一些土地紧缺、具有较长沟渠的农村地区生活污水处理。适用于有排水条件的灰水处理,造价以水泥预制板和土方工程为主,维护费用主要为植物种植和收割。
(8)膜生物反应器(MBR)处理技术是基于膜分离材料的污水处理新技术,将膜分离技术与传统污水处理工艺有机结合,适用于城市污水、高浓度产业废水等的处理,可直接将污水处理到一级A标准,具有高效性、稳定性、高处理负荷、占地面积小等特点。
(9)地埋式净化槽技术的原理是物理处理和生化处理相结合,利用微生物分解、物理沉淀和化学絮凝反应,通过二步厌氧和一步好氧生物滤床降解污水的一种高效生物反应器。小型净化槽具有很好的处理性能,净化出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级B标准,其中BOD去除率在90%以上。主要技术优点在于节省动力、管理操作简便、以及高效脱氮除磷等,运行较稳定且无需专人管理。适用于土地资源紧张,居民聚集度高,经济条件较好的村庄。
2.2.2 选择弄洞村生活污水处理工艺的原则
由于我区目前农村经济发展极不平衡,大部分农村地区经济基础薄弱,缺少资金和专业技术管理人员,且村民居住分散,收集污水比较困难。选择适合当地的农村污水处理技术是保证处理设施能够持续稳定运行达到预期处理效果的前提。所以项目的项目的处理技术选择应遵循“因地制宜、接管优先、分类处置、资源利用、经济适用、循序渐进”的原则。工艺成熟先进、可靠,在有效处理生活污水的基础上,增加视觉感官效果,减少设备成本,增加运行维护管理配套设施,增设关键可靠的工况,适应弄洞村生活污水成份及污水量的变化,满足环保要求。
根据以上原则,对弄洞村目前的具体情况分析,考虑到当前弄洞村生活污水产生的状况及排放现状,为最大限度地实现弄洞村农村生活污水治理水平,改善居民生活条件,实现村屯风貌新变化,可考虑采用生物接触氧化技术工艺对弄洞村农村生活污水进行处理。
生物接触氧化技术是生物膜法的一种,是由浸没在污水中的填料和曝气系统构成的污水处理方法。生物接触氧化池中污水浸没填料,通过曝气,使氧气、污水和填料三相充分接触,填料上附着生长的生物膜可有效去除污水中的悬浮物、有机物、氨氮和总氮等污染物。
根据污水处理流程,生物接触氧化池可分为一级接触氧化、二级接触氧化和多级接触氧化;根据曝气装置位置的不同,可分为分流式和直流式;按水流特征,又可分为内循环和外循环式。生物接触氧化技术优点在于结构简单,占地面积小;污泥产量少,无污泥回流;生物膜内微生物量稳定,生物相丰富,对水质、水量波动的适应性强;操作简便;对污染物去除效果好。缺点为:加入生物填料导致建设费用增高;可调控性差。
适用范围:适用于有一定经济承受能力,处理规模为单户、多户污水处理设施或村落污水处理站。
2.2.2 弄洞村生活污水处理工艺技术
2.2.2.1 技术方案的确定
基于弄洞村生活污水处理项目选择生物接触氧化技术工艺原则,项目污水处理工艺技术采用“厌氧滤池+人工浮岛”工艺处理。
2.2.2.2 技术特点
“厌氧滤池+人工浮岛”工艺处理适合分散、集中式处理形式。人工浮岛景观优美,处理效果高、造价低,动力消耗极低,管理简单。
2.2.2.3 工艺流程及工艺说明
(1)工艺流程
弄洞村生活污水经过收集后,自流进入污水处理系统格栅井,进入隔油沉淀池,而后进入高效厌氧滤池处理,再经过太阳能充氧曝气池及人工景观浮岛处理后达标排放,具体流程如下:
生活污水(盥洗、厨房污水)经污水管网收集汇入污水管沟后,经格栅隔除杂物进入隔油沉淀池,再通过自流方式进入高效厌氧滤池,利用厌氧微生物在无氧或缺氧环境中将污水中淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等转化为低分子有机物,污水经厌氧处理后流至人工浮岛景观池净化处理,主要通过浮岛植物根系吸收分解污水中有机污染物,并且利用太阳能发电给景观表曝机等设备供电能进一步净化水中有机物,最后出水达标排放。
该生活污水处理系统采用重力自流,只需要兼职人员定期清理格栅截留的垃圾、隔油沉淀池的沉渣和油污,按季节种植湿地植物并进行简单地护理,避免采用其它处理系统后期运行带来的高运行费用及管理问题,适合农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力低的情况。
(2)工艺流程简述
生活废水在进入高效厌氧滤池,首先经过格栅将污水中粗大漂浮物有效截留,再经过隔油沉淀池后进入高效厌氧滤池,经厌氧菌作用,水中的大部分有机物质被充分分解;厌氧池出水通过自流,进入太阳能充氧曝气池,通过好氧菌好氧作用,进一步净化水质;再接着通过人工景观浮岛植物的根系吸附和吸收水中的氮、磷等物质,可以降低水体化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量。最后出水可直接用来灌溉田地。
2.2.2.4 工艺系统各处理单元功能描述
(1)格栅
格栅的主要作用是将污水中的粗大污物拦截,以免其对后续处理单元的设备和管道造成损害,避免堵塞。本工艺采用粗格栅1道,去除大尺寸、较粗大的呈漂浮或悬浮状态的固体污染物。
(2)隔油沉淀池
生活污水中常含有少量的油污,一般采用隔油沉淀池作预处理。隔油沉淀池的基本原理是采用重力和浮力,比重较大的颗粒物沉至池底,轻组分浮至水面,从而去除污染物质。
(3)高效厌氧滤池
高效厌氧滤池是一种高效的污水厌氧生物方法,它主要是通过微生物在厌氧条件下将废水中的有机污染物水解、酸化并最终转化成气态物质从水中去除。生活污水中的有机污染物主要为多糖、蛋白质、脂类等大分子有机物,一般他们要通过水解作用分解成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油等小分子有机物才能够被生物降解。而在厌氧条件下水解产生的小分子有机物还要经过酸化过程和产甲烷过程被转化成甲烷气体才能够将废水中CODcr和BOD5得以去除。厌氧池是目前国内外在生活污水处理中应用最为成功的一种厌氧生物反应器,利用微生物的降解作用将污染物彻底分解成为气态物质从水中去除掉。经过厌氧池处理以后的生活污水BOD5和CODcr的去除效率分别可达到70%和60%以上。
(4)人工浮岛
①人工浮岛生态污水修复机理
人工浮岛是一种长有水生植物和陆生植物、可为野生生物提供生境的漂浮岛,主要由浮岛基质、植物和固定系统组成。在水中设置人工浮岛,浮岛上植物根系能够吸附和吸收水中的氮、磷等物质,贮存在植物细胞中,可以降低水体化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)及重金属含量。同时,浮岛上植物根系拥有巨大的表面积,为水中微生物生长提供良好的载体,起到“生物膜载体”的作用。人工浮岛具有不同的形状、构造及植物类型,这会吸引野生动物如昆虫、蝶类、鸟类、两栖动物等在此栖息,从而增加物种多样性,加快生态修复进程。
②浮岛水生植物
包括湿生植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物五种类型。其中湿生植物、挺水植物、浮叶植物及漂浮植物在富营养化条件下其生产力可以超过陆生植物。利用水生植物富集N、P 是治理、调节和抑制水环境富营养化的有效途径之一。
生物浮岛水生植物选择原则:选择的植物应为适宜水系水质条件生长的多年生水生植物;以耐污抗污、且具有较强的治污净化潜能的植物为主;根系发达、根茎分蘖繁殖能力强,即个体分株快;植物生长快、生物量大;满足景观空间形态的需求,综合岸线景观和湖面倒影、水面植物进行适当的景观组织。
常用水生植物:植物的选择、种植密度及群落配置对净化效果有很重要的影响。一般选择种植:美人蕉、旱伞草、香蒲、菖蒲、千屈菜、粉绿狐尾藻、黄菖蒲等。
③生态浮岛的载体要求
目前,国内浮岛建设上形式各样。主要区别大都在浮岛载体上,良好的耐用的浮岛需要满足以下条件:结构具有足够的稳定性,防止被风浪吹走或是单元之间的碰撞;经久耐用,需要抗老化、无污染,耐腐蚀;经济性,达到设计效果的同时减少投资成本;可扩展,便于运输易于拼接,可自由组合。
2.2.2 .3 出水标准
处理前废水的PH范围为6.08-6.10,SS为228mg/L,CODcr为270mg/L,BOD5 为123mg/L,氨氮为8.57mg/L,总磷为6.60mg/L;处理后PH范围为7.61-7.82,SS为18 mg/L,CODcr为35mg/L,BOD5 为7mg/L,氨氮为0.448mg/L,总磷为0.34 mg/L,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标,即PH为6-9, SS≤20mg/L,COD≤60 mg/L,BOD5≤20,氨氮≤8,总磷≤1。
3 试运行情况
废水处理设施项目建成后运行正常,进过高效厌氧滤池和太阳能曝气充氧池,人工浮岛植物处理后,可达到国家规定的排放标准,达到初步设计中的预期效果。运行过程中未出现“跑、冒、滴、漏”现象,进、出水正常,各处理单元发挥各自的功效,污染物去除效果显著,经过委托具有相关环保监测资质单位对污水处理系统处理后的水质进行采样监测,结果显示,本项目生活污水经处理后,各项检测因子指标符合(GB18918-2002)《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标。
4 效益分析
4.1.环境效益
弄洞村全屯共81户316人,2010年3月确定为市、县两级城乡风貌改造示范点。以此为契机,乡、村积极响应政府号召,深入开展环境综合整治等风貌改造工作,致力于把该村建设成为广西生态文化旅游第一村,广西崇左市扶绥县岜盆乡弄洞村农村生活污水处理项目建成后,年处理污水1.46万吨,可完全处理由弄洞村排放的农村生活污水,本工程采用“高效厌氧滤池-太阳能充氧曝气-人工浮岛”处理工艺,出水PH、SS、COD、BOD5 、氨氮、总磷等各项指标均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准,按照处理40m3/d计算,COD产生量为3.94吨/年,排放量为0.51吨/年,消减量为3.7吨/年,消减率为87.03%,氨氮产生量为0.125吨/年,排放量为0.065吨/年,消减量为0.06吨/年,消减率为94.8%。
4.2.社会效益
通过设施扶绥县弄洞村生活污水处理项目工程,将极大地改善村庄环境状况,提高农民生活质量,同时缩小城乡差距,并有助于促进农民传统生产、生活方式及价值观念转型,引导一种健康、文明的生产、生活消费方式,逐步提高农村居民的素养,增加环保意识,构建和谐文明的新农村。
5 建议
5.1 成立必要的机构、部门,采取必要的措施,解决今后污水处理设施运行维护管理的经费问题。
5.2 培养生活污水系统运行维护管理人才,加强管理人员培训工作,增强设备维护人员的技术水平,提高管理人员的各项素质,使污水处理系统能够正常运行,有效的解决弄洞村生活污水污染问题。
5.3 当地政府应充分重视污水处理设施的运行维护管理问题,落实相应的资金、配备在污水处理运行方面有丰富经验、技术熟练的人才,切实落实污水处理设施运行维护管理工作,充分发挥设施的社会效益和环境效益。
6 结论
目前农村生活污水来源分散、不易收集、成分复杂(存在着雨水、居民生活污水、养殖废水等),尚难找到最佳的处理技术工艺,需要更进一步的考察、论证和研究。此外,需要当地政府加大重视,培养专业技术人才,加大宣传力度,建立运行维护管理机制,切实落实项目的运行维护管理。
参考文献
【1】 关于下达2011年农村环境连片整治示范资金预算的通知;桂财建[2011]293号;
【2】 广西农村生活污水处理技术指南;
关键词:农村生活污水;生态净化;柳树;无动力
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2014)02-0426-04
Design and Application of a Willow Purification System of Rural Sewage
MAO Yu-feng1,WANG Hai-yun1,DENG Jie1,HE Ke1,XIAO Yao2
(1.College of Hydraulic & Environmental Engineering, China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,China;
2.Zigong Light Industry Design and Research Institute,Zigong 643000,Sichuan, China)
Abstract: A suitable ecological purification system was designed for dealing with hilly rural sewage, mainly consisted of two parts of precipitation-anaerobicand tree-soil. Its features were that the first process was the cascade of precipitation and simultaneous anaerobic digestion. The sedimentation basin could adjust water yield, and anaerobic reaction would happen in stay period meanwhile. Organics would be resolved into simple inorganics by microbial metabolic activity, and made into small molecular organic acids, CO2, H2, CH4 and so on. The second waste water treatment unit worked mainly by willow purification. Soil treatment and filtering could also help treat waste water. Organic matter in sewage could be absorbed, adsorbed, fixed and decomposed by the comprehensive effects of tree roots, soil and microbe. The TP, TN and COD of water would be greatly reduced. According to the model test, the willow purification system could greatly reduce the TP, TN and COD. The average removal rate of COD, TPand TN were 91.18%, 86.13% and 86.85%, respectively.
Key words: rural water pollution; ecological purification; willow; no power
据相关统计表明,全国农村每年产生生活污水约200亿m3,绝大部分直接排放,严重污染了农村地区的水环境[1]。农村生活污水无害化处理是社会主义新农村建设的客观要求,其处理方式必须符合经济高效和简便易行的原则。在这种情况下,污水生态处理技术、厌氧技术等由于能耗低、运行管理方便而逐渐被引起重视[2]。但以前的研究中像人工湿地一类的生态处理技术多侧重于一年生或多年生草本植物,对多年生木本植物的研究相对较少,一年生或多年生草本植物对污染水体的短期净化效果较好,但因其每年都要收割重植,对于一个长期的净化过程来说,会在管理上带来不便[3]。
柳树用于生物修复的研究工作始于20世纪90年代,目前柳树环保林的营建与应用已在欧洲和美洲大陆逐步盛行。柳树可以对重金属污染、有机物污染、水体富营养化进行修复,用于土壤污染、水体污染、大气污染的生物修复[4]。因柳树适应性强,耐水湿,生长速度快,消耗营养多,并且其为木本植物,积累性强,所以,探索柳树对农村污水水质净化的效果很有意义。
1 工艺流程与净化系统设计
1.1 工艺流程设计
当前,农村污水处理技术主要是生态处理技术、生物处理技术及膜生物技术。其中,生态处理技术包括土地处理技术、稳定塘技术和蚯蚓生态滤池技术;生物处理技术包括厌氧生物技术和好氧生物技术[2]。近年来国外的研究表明,柳树显示出了植被滤器的优良特性:除了高的生物量生产力之外,还包括有效的元素吸收、高的蒸腾速率以及较强的重金属吸收能力[5]。
参考现有农村生活污水处理技术的优缺点[6,7],考虑柳树高效的生物修复作用和农村污水处理经济高效、简便易行的原则,本设计采用生物-生态组合技术来处理农村污水。其中,生物技术采用厌氧生物技术[8],生态技术采用柳树净化技术[3-5]为主和土地处理技术[9]为辅的综合处理技术。为了将每个必要的污水处理工艺环节进行简化合并,特设计了以下污水处理工艺流程,其工艺流程图如图1所示。
1.2 净化系统设计
1.2.1 污水预处理单元设计 参考现代污水三级处理技术,其一级处理主要是设调节池、沉沙池,考虑农村污水水质差、水量波动大这一设计背景,调节池和沉沙池的设置也是客观必要的。调节池的主要作用是提供对污水处理的缓冲能力,调节污水水量负荷、pH、水温和水质。沉沙池的作用是去除污水中密度较大的固体悬浮颗粒,同时可去除部分BOD5(生化需氧量),可改善生物处理构筑物运行条件并降低其BOD5负荷。而二级处理一般设曝气池、氧化沟和生物滤池等,考虑本净化系统是为了更有效地降低污水COD(化学需氧量)、氮磷含量,所以设置一个厌氧反应池作预处理是比较合适的[10]。因为厌氧处理是利用厌氧菌的作用,分解糖、氨基酸和有机酸形成小分子有机物,使废水中溶解性有机物显著提高,通过厌氧处理后,COD和SS(固体悬浮物浓度)去除率高,同时可生化性提高,有利于后续的好氧处理。而对于脱氮除磷,厌氧过程也是必不可少的环节。
为了提高污水处理效率,节约经济成本,本设计需将传统污水一级处理过程和二级处理过程结合起来作为本净化系统的预处理单元并放在同一污水净化构筑物当中,所以此污水处理构筑物是集调节池、沉淀池和厌氧池三者功能于一体的,因此本处理单元的设计要综合考虑适当的污水收纳量、高效的沉淀反应和密闭的反应环境3个因素。
1.2.2 污水主体处理单元设计 研究表明,柳树适应性强,生物量大,生长速度快,耐水湿,可以吸收各种污染物。一方面,柳树通过根系吸收土壤及废水中的水分和N、P等营养元素,作为构造植物体所需物质,一些非柳树生长必需物质如金属离子和部分有机物也可以随柳树体蒸腾拉力被植物吸收并积累。通过这一过程可以去除废水中大量的营养型污染物和部分有机物。另一方面,根际土壤由于土质疏松及柳树根系的传导作用,具有充分的氧气,同时根系所分泌的酶、氨基酸等为微生物的生存提供了必要的养分,因此为污染物的微生物降解提供了有利条件。根系分泌物中的酶还可以为废水中污染物的转化与固定提供催化机制,加速其降解及固定速率。另外,参考污水的土地处理技术[11],土壤的过滤、截留、渗透、物理吸附、化学吸附、化学分解、中和、挥发、生物氧化以及微生物的摄取等过程均能有效地净化污水。所以,柳树/土壤协同综合处理污水在理论上是可行的。
为了保证出水质量和土壤层的稳定性以及进一步提高污染物的去除效率,传统污水三级处理过程,需在土壤层下设沙滤层,进行厌氧微生物挂膜,这样污水流过填料层时不仅能进行物理过滤,而且污水中的有机物能被厌氧微生物截留、吸附及代谢分解。
综上所述,污水主体处理单元的构筑物是集柳树植物处理、土壤处理、厌氧生物滤池为一体的综合处理构筑物。
1.3 污水净化系统模型设计
为了更准确地诠释本污水净化系统设计,现给出如下设计模型装置示意图(图2、图3)。
柳树净化农村生活污水处理系统,包括沉淀/生物厌氧处理系统和柳树/土壤综合处理系统。沉淀/生物厌氧处理系统包括第一反应池,第一反应池顶部设有密封盖板;柳树/土壤综合处理系统包括第二反应池,第二反应池从上至下依次设有土壤层和过滤层,土壤层种植有柳树,第一反应池相对第二反应池位于地势高位。第一反应池内部设有隔板。柳树的根系位于土壤层与过滤层的交界处。过滤层从上至下由细沙层、细卵石层、粗卵石层构成。第二反应池连接有出水管,出水管设有闸阀。
本污水处理系统的运行过程为:生活污水经污水管网收集后由一根主管道进入沉淀/生物厌氧处理单元,在该系统中会对污水进行两方面的处理。一方面,第一反应池中设有两面挡水隔板,污水会在隔板顶部溢流,所以污水会经过三级沉淀处理从而去除较大的颗粒物和泥沙后让上清液进入柳树/土壤综合处理单元,并同时调节水质水量。另一方面,顶部的密封盖板会让第一反应池处在缺氧的环境中,污水通过厌氧消化作用将高分子难降解的有机物转变为低分子易被降解的有机物,脱氮,促进磷的释放并提高BOD/COD的比值,为二级处理创造有利条件。在污水进入柳树/土壤综合处理系统和污水渗入柳树根系和土壤层后,既可以满足植物对水分和养分的需求,同时通过柳树根系对有机污染物的吸收与吸附又能降低污水中有机污染物的含量。利用土壤-微生物-柳树构成的生态系统自我调控机制和对污染物的综合净化功能包括植物固定、微生物降解、硝化反硝化、吸收、氧化还原等多种作用实现污水自然净化。最后在经过由第二反应池底部的过滤层过滤后,污水能够得到有效净化。池子尾部出水管上的闸阀用于调节柳树/土壤综合处理系统的水质水量,保证种植的柳树不会因缺水或者污水有机负荷过高而影响正常生长。该模型的运行方法为持续通过污水收集管网进水,间歇式排水。
2 应用实例――某农村生活污水净化系统
2.1 污水净化系统服务区概况
2.2 净化系统实体设计
1)场地选择。选择比住户地势低的地方,且存在一定的坡度。
3)污水处理系统的修建。修建水泥隔板与顶部盖板,并注意反应池内部的防漏。池尾构建泄洪槽,底部的出水管安装水闸,以便随时调节二级处理池中的水质水量。
4)滤料的选择。选择当地的细沙与卵石,细卵石直径为1~2 mm,粗卵石直径为3~6 mm。细沙层厚8 cm,细卵石层厚15 cm,粗卵石层厚20 cm。
5)柳树的选择与培育。选择当地的旱柳作为净化污水的树种,按株距1 m种植9棵柳树均匀分布在二级处理池,该树种生长代谢速度快,喜水,能快速净化生活污水。树的高度应在1 m以上且根系繁茂。由于农村生活污水排放无规律,为保证柳树正常生长可通过调整出水阀来保证二级处理池中的水量与有机负荷。
2.3 净化系统运行方案
由于农村污水排放无规律,特别是污水排放时间属间歇排放,所以为了整个系统的每个环节正常运行,特别是柳树和微生物的正常生长,整个系统通过池尾的出水阀门间歇式运行。
待移栽柳树成活、微生物群落生长正常即模型运行稳定后开始本次试验,按5、10、15、20 d的水力停留时间定期在进水口、沉淀/生物厌氧处理池和出水口取水样,测定其pH、TP、TN和COD的数值并进行分析。
3 结果与讨论
3.1 试验结果
3.1.1 废水中COD的变化 因为柳树/土壤综合处理单元中的生物降解起了关键性作用,种植的柳树以及土壤中的微生物通过其快速的新陈代谢不断吸附、吸收污水中的有机物,特别是柳树生物量大,生长速度快。由图5可知,污水经过柳树净化系统处理后,COD浓度逐级降低,尤其是经过柳树/土壤综合处理单元后显著降低,COD平均去除率为91.18%。
3.1.2 废水中总磷的变化 柳树快速的新陈代谢需要大量的磷元素,对于低浓度的废水柳树根系的吸收同化作用是TP去除的主要途径。由图6可知,污水经过柳树净化系统处理后,TP浓度逐级降低,且随着水力停留时间的增加TP的去除率越来越高,TP的平均去除率为86.13%。
3.1.3 废水中总氮的变化 柳树本身的生长需要氮素,其根系除了为微生物提供介质环境外,主要表现为对氮类有机污染物的吸收、利用和转化。而根系周围的微生物通过硝化与反硝化作用可促进柳树对氮素的吸收与吸附。由图7可知,污水经过柳树净化系统处理后,TN浓度逐级降低,其平均去除率为86.85%。
3.1.4 废水pH的变化 由图8可知,污水净化模型各区的pH基本保持在中性范围内,且水力停留时间在15 d内时,流经污水净化模型污水的pH是逐级增大的,但过长的反应时间可能使得pH降低。本污水净化系统可使污水在逐级降解过程中pH保持在正常的范围内,且出水pH的平均值为7.34。
3.2 讨论
参考文献:
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[9] 王书文,刘庆玉,焦银珠,等.生活污水土壤渗滤就地处理技术研究进展[J].水处理技术,2006,23(3):5-10.
一、工作目标
全面推进水污染防治工作,推进生态文明试点和生态创建示范工作,继续加强农村生活污水治理;严格环境准入,控制新增污染;加强重点行业和企业污染整治力度,实现工业污染源全面稳定达标排放,污染物排放总量逐步削减;加强饮用水源保护,确保人民群众用水安全。
二、主要措施
(一)加强对城镇污水处理厂的监督管理。一是加强对中心片污水处理厂的监管和减排核查,促进污水处理厂在稳定达标的基础上进一步增加污水处理量,力争日均处理污水达到21万吨,进一步发挥减排效益。二是督促轻工产业园区加快污水处理厂的建设进度,力争9月份投入使用,年内通过省级开发区整治验收。三是配合市政部门和塘办加强工业企业截污纳管工作,促进环境敏感区企业先行搬迁。
(二)加强农村环境保护工作。一是根据《农村环境保护规划》,制定实施《关于进一步加强农村环境保护工作的意见》,统筹部署农村环保工作。二是开展生态文明试点,创建生态示范工程。选择1个乡镇和10个行政村开展生态文明建设试点工作,全面启动生态街道创建工作,创建市级生态街道2个,市级绿色社区10个。三是加强农村生活污水处理,对不具备截污纳管条件的乡镇和行政村,因地制宜,采取建设独立生活污水处理设施、生物技术处置和沼气工程等多种方式,有效处理农村生活污水。
(三)严格环境准入,控制新增污染。严格控制污染增量,从严控制审批向流域和平原河网排放有毒有害、重金属、难降解有机污染物和直接大量排放工业废水的项目;对未按期完成减排任务、超过总量指标、环境违法问题突出、主要控制断面不达标以及没有完成淘汰落后产能任务的地方,严格执行“区域限批”政策。从规划源头控制污染,积极开展和执行规划环评,区域产业布局要符合规划环评要求。
(四)加大工业污染防治力度,减少污染排放。深化电镀业污染整治,鼓励中心城区工业企业实施“退二进三”,力促产业结构优化升级。强化建设项目环保审批、环境监理、试生产全过程管理,严把建设项目“三同时”验收关。严格实行排污许可证制度,按照“突出重点、分批实施”原则,对电镀、制革、印染、水洗、造纸、化工、酸洗、线路板、食品饮料等九大重点行业率先实行持证排污,未获许可的企业废水不得外排。推进开发区(工业园区)环境整治,加强开发区(工业园区)环境监管。理顺开发区(工业园区)环境管理体制,杜绝建设项目未批先建、批建不一、批小建大等环境违法行为。2012年,轻工产业园区要完成整治,并通过省级验收。
(五)加大水源保护力度,保障饮用水源安全。坚决取缔直接排污口,严防养殖业污染水源,严禁有毒有害物质进入保护区。切实加强饮用水源地监测和防治,健全饮用水源安全预警机制,完善事故应急预案。
三、保障机制
(一)加强领导,落实责任。为加强组织领导,成立水污染防治工作领导小组,局党组书记、局长同志担任组长,各副局长为副组长,各科(室)、队、所负责人为成员。各有关科室负责人要进一步统一思想,提高认识,确保责任落实到位。
(二)筹措资金,加大投入。加大政策支持力度,建立和完善多元化环境保护资金投入机制,鼓励社会资金参与治污,建立健全生态补偿机制,推行污水处理厂BOT运作等,加大资金投入。
一、整治目标
通过努力,到2010年底,确保完成江流域水环境污染整治各项任务,流域性污染问题基本解决,江环境质量和自然生态明显改善;印染、电镀等行业规范化整治全面完成,实现污染物稳定达标排放;城乡一体的污水处理体系、垃圾资源化、减量化和无害化处置体系基本形成;小流域环境综合整治初见成效,农村生活污水、农村“门口塘”得到治理;环境污染监督管理长效机制正常运行,CODcr、氨氮、总磷等主要污染物排放总量得到有效控制。到2010年底,在上游水质得以保证情况下,流域各断面水质总体达到Ⅳ类功能要求,其中Ⅲ类功能符合率大于50%。
二、现状分析
江全长38.39km,流域面积812.7km2,多年平均流量48.5m3/s,最小径流量3.4m3/s,按照多年平均流量计算江日均流量为419.04万m3,按照最小径流量计算,江日均流量为29.38万m3。近年来,江水环境质量有所好转,2008年49次交接断面常规监测中,6次为Ⅲ类水,占总次数的12.2%,但劣Ⅴ类水达29次,占59.2%,与“811”环境保护新三年行动目标差距较大。经检测,我市流域主要超标污染因子为氨氮(NH3-N)和化学需氧量(COD)。污染源主要包括城乡居民生活污水、畜禽水产养殖排污、农业面源污染和工业排污。根据污染源普查数据,城乡居民生活污水中排入江的氨氮达4200余吨/年,占排入总量75%。农业面源污染和畜禽、水产养殖等排入江的氨氮(NH3-N)约1140吨/年,约占排入总量的21%。根据江各支流主要污染物排放总量和氨氮浓度分布特征分析,上游各支流前溪、后溪、六都溪、东青溪、洪溪、青口溪、鲇溪和城南河的总量和浓度明显高于下游各支流的总量和浓度。城市中心区、上游廿三里街道商业、工业发达,人口密度大,排放的生活污水相对较多,是造成江上游各支流氨氮超标的主要因素。
三、整治重点
(一)加快环境基础设施建设进度。
加快污水处理厂二期工程第二、第四、佛堂分厂及服务区域污水干管、支管建设进度,确保第四、佛堂分厂在2009年6月前、第二分厂在2009年8月底前建成并投入试运行,2010年底各分厂运行负荷达到60%以上。尽快启动义亭、赤岸、苏溪污水处理厂建设,确保2011年底建成。新建污水处理厂同步配套脱氮除磷设施和安装在线监测监控装置。加强污水处理厂日常监督管理,确保正常运行,污水稳定达标排放。加快水处理中心脱氮除磷改造工程和污泥无害化处置工程建设,确保2009年6月底前投入试运行。进一步完善城乡垃圾一体化收集、中转、处置体系,提升垃圾卫生填埋、焚烧发电处理的水平。
(二)大力开展小流域生态环境综合治理。
江沿江各支流前溪、后溪、六都溪、东青溪、洪溪、青口溪、鲇溪、铜溪和城南河等全面开展小流域生态环境综合治理。充分利用现有水面、滩涂,建设人工湿地或生态浮岛,采用生态组合处理技术,通过资源化利用方式去除污水中的氮、磷和COD。根据堤防现状和治污要求,对部分岸线进行改造,配置河道防护林、农田防护林、水源涵养林等生态隔离带,提高水陆交换能力。根据水生态状况,有选择地投放草食性动物群,种植浮水、挺水、沉水植物,改善生态系统。积极推进溪沟池塘污染整治,建立全市水库、溪、河、沟、池塘等长效保洁管理制度,对部分污染严重、水草分布较少、水生生物多样性不足的溪流实施底泥清淤,努力恢复溪沟自然功能,提高水体自净能力。巩固城乡生活垃圾统一收集、集中处理成果,严禁垃圾乱倒乱烧。探索生活垃圾分类收集新模式,推进垃圾处置减量化、无害化、资源化。至2010年,生活垃圾资源化利用率达到50%,实现全流域水质功能基本达标。
(三)全面推进城镇、农村生活污水治理。
加强城镇生活污水治理。中心城区、镇街所在地各功能小区、污水干管覆盖区域村庄,要加快完善雨污管网系统,实现雨污分流,生活污水纳入污水处理厂统一处理。不具备截污纳管条件的农村,因地制宜采取建设独立生活污水处理设施、湿地、生物技术处置和沼气工程等多种方式,有效处理农村生活污水。加强农村生活污水处理设施绩效管理,保证设施正常运行及运行效果。
(四)加强农业污染源治理
1、深化养殖业污染防治。严格执行畜禽养殖禁养区、限养区制度,控制散养密集区饲养量,禁止用垃圾作为养殖饲料。积极推进畜牧业布局调整,加快畜牧生产方式转变,大力推广农牧结合、林牧结合、人工湿地及循环利用等生态养殖模式,修建秸秆、粪便、生活垃圾等固体废弃物发酵池,处理有机垃圾等废弃物,生产沼气和有机肥,实现资源循环利用。强化规模化养殖场污染防治监管工作,探索污染治理新技术,全面完成污染治理任务;逐步实行排污申报登记制度和排污许可证制度,对新建规模化畜禽养殖场严格执行环境影响评价和“三同时”制度,提高污染治理绩效。
2、大力开展化肥农药污染防治。逐步实行农业规模化种植,积极推行测土配方施肥和精准施肥,引导农民科学施肥,减少农田化肥氮磷流失,鼓励开发使用精制有机肥、有机无机复合肥等新型高效肥料。积极引导和鼓励使用生物农药、高效、低毒、低残留农药,推广病虫草害综合防治、生物防治和精准施药等技术。
3、加快推进水产养殖污染防治。加大饮用水源地、山塘水库、农村池塘保洁力度,禁止水库、池塘承包养殖,全面推广水域无投饲清洁养殖模式。在市属水库全面实施无投饲清洁养殖的基础上,镇(街)属及农村集体所属水域实施面积2009年累积达到8000亩,2010年累积达到10000亩,确保无投饲清洁养殖面积占全市水产养殖面积60%以上。村村实现清洁“门口塘”目标。
(五)加强工业污染源整治
1、加大重点行业企业污染防治力度。强化环境执法,深化印染、造纸、电镀、食品酿造、医药等重点行业污染防治。加强环境监管,完善重点排污单位和重点区域的巡查、检查制度,增加监督检查和监测频次。进一步完善企业治污设施,规范企业排污行为。对超总量排污的单位,依法实施限产、停产。
2、加强开发区环境监管。理顺开发区环境管理体制,杜绝建设项目未批先建、批建不一、批小建大等环境违法行为。加快推进开发区环境基础设施建设和生态化改造,积极引导工业企业向工业园区集聚。
3、加快产业结构调整。大力推行清洁生产,加快发展循环经济,采用高新技术和先进适用技术改造传统产业和传统工艺,淘汰落后设备、工艺和技术。严格限制高耗能、高耗水、高污染产业,加快低耗能、低排放产业的发展,在重点行业、工业园区培育扶持50-100家循环经济示范试点企业,带动产业结构优化升级。
(六)建立环境安全预警和应急机制
提高应急装备水平,培养应急监测队伍。加大环境监测和应急装备投入,建立环境质量监测监控网络,提高预防和处置突发性环境污染事件的能力。提高应急监测能力,配足应急监测所需设备。建立完善流域应急监测网络,健全环境安全预警和应急机制。应用现代地理信息系统和遥感技术,收集社会经济、生态环境数据,建立市小流域生态环境信息数据库,为全市流域环境管理提供信息服务。提高环境应急处置能力,切实保障环境安全。完善环境应急指挥体系,建立完善环境安全预警预测系统和环境污染应急处置及信息传输系统。
四、保障措施
(一)提高认识,高度重视。小流域水环境污染整治涉及面广,工作量大,各镇街、部门要提高认识,高度重视,从贯彻落实科学发展观,建设资源节约型、环境友好型社会,促进社会经济又好又快发展的要求出发,认真落实,把整治工作列入重要议事日程。
(二)加强领导,严密组织。市委、市政府成立市小流域水环境污染整治领导小组,制定工作计划,做好督促协调。各镇街、部门成立专门工作机构,明确专人负责,加快开展工作。环保、水务、农业、建设、国土等有关部门开展专项执法检查,严肃查处破坏水环境的违法行为。建立小流域整治工作月报制度,定期督查工作进展,及时通报各镇街、各部门整治任务完成情况。