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摘 要:本文阐述了农村污水的概念及农村污水处理技术选择原则,分析介绍了我国农村主要的污水处理技术,供大家参考。
关键词:农村污水 处理技术
长期以来,经济相对落后的农村、村镇的污水绝大部分都没有任何收集与处理措施,处于放任自流的状态。归结起来,农村生活污水的现状是:排放量大,污染面广,布置分散,资金缺乏,收集系统极不完善,处理率极其低下。
一、农村污水的概念
近二十年来,随着我国经济的发展和城市规模的扩大,流域生态环境压力加重,水体受到污染,导致众多湖泊严重富营养化,许多地区面临着水环境污染与水资源短缺的双重困境。地表水环境的不断恶化严重威胁着人们饮水的安全以及社会经济的可持续发展,污水治理刻不容缓。
农村污水是指农村地区居民在生活和生产过程中形成的污水。具体范围包括生产污水和生活污水两个方面。农村生活污水是指居民生活过程中厕所排放的污水、洗浴、洗衣服和厨房污水等。农村生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业、农产品加工等产生的高浓度有机废水。农村污水的特点是分散,量小,远离群居和大水体,水环境容量小,管理水平低。进行农村污水处理技术的研究,探索适合农村污水的处理模式,对推动社会主义新农村的建设,具有迫切的现实意义。
二、农村污水处理技术选择原则
农村污水处理应该遵循以下选择原则:第一,根据镇村的功能、人口、地形地貌、地质特点、气候、排放要求和经济水平等,通过技术经济分析和比较,因地制宜地选择简单、经济、有效的处理技术;第二,选用维护需求量少、日常管理简单的处理技术;第三,在条件允许的地区,应尽可能采用生态或厌氧处理法,做到污水处理能耗的最小化;第四,农村生活污水处理设施规模小,维护管理不容易到位,因此其工艺流程不能太过复杂,要尽量减少工艺环节,以便于运行管理。
三、农村污水处理技术探讨
目前,我国的农村生活污水处理技术种类很多,按其原理可分为 3 类:生物处理技术、生态处理技术和物化处理技术。
1.生物处理技术
1.1好氧生物处理技术
根据污泥的生长状态,好氧生物处理技术可分为活性污泥法和生物膜法两大类。其中,活性污泥法的运行成本较高,还存在污泥膨胀问题,因此不适合在农村地区使用。相比较而言,生物膜法更易于维护管理,且无污泥膨胀问题,可在用地受限时考虑采用。目前主要的好氧生物处理技术包括:生物接触氧化法、好氧生物滤池、蚯蚓生物滤池。
1.2厌氧生物处理技术
厭氧生物处理技术无需曝气充氧,产泥量少,是一种低成本、易管理的污水处理技术,能够满足农村生活污水处理的技术要求。目前主要的厌氧生物处理技术包括:污水净化沼气池、厌氧生物滤池、复合厌氧处理技术。
2.生态处理技术
目前在国内应用较多的生态处理技术是人工湿地和稳定塘。
2.1 人工湿地
人工湿地污水处理技术是利用人工水生态系统内多级生物的稀释降解作用来去除或削减水中污染物的方法。其污水处理机理是通过植物的去污机理、土壤的净化机理、微生物与藻类的净化机理,以及最重要的综合作用机理,达到净化污水的目的。湿地处理系统工艺设备简单、运转维护管理方便、工程基建及运行费用低、对进水负荷的适应性强,净化出水水质良好、稳定。人工湿地投资和运行费用仅占常规工艺的10%~50%。比较适合于资金少、能源短缺和技术人才缺乏的中小城镇和乡村。 但运行不好易产生臭气污染, 危害村民健康。
2.2 稳定塘
稳定塘系统是由若干自然或人工挖掘的池塘通过菌藻互生作用或菌藻、水生生物的综合作用而实现污水净化的目的。该技术运行维护费低,系统基本不耗能;可充分利用地形,节省投资;无需污泥处理;可实现污水资源化。稳定塘系统可达到较好的出水水质,有的还具有脱氮除磷功能。农村地区可以结合地形条件等有利因素,设立污水的稳定塘生态处理方式,尤其在水资源相对丰富的地区具有较好的应用前景。但同样会产生臭气污染。
3. 物化处理技术
污水的物化处理方法主要包括:混凝、气浮、吸附、离子交换、电渗析、反渗透和超滤等。在各种物化处理技术中,仅混凝技术相对符合农村要求,其最大优点是能够根据污水中污染物的性质,选取合适的絮凝剂,保证污染物质的高效去除。混凝技术对悬浮物、金属离子、胶体物质和无机磷去除效果好,但对有机物和氮的去除能力相对较弱,且运行过程中需要连续投加药剂,故运行成本较高。在我国农村地区,混凝技术主要用作生态处理系统的前处理措施或化学除磷,如上海市崇明县前卫村在人工湿地之前采用混凝强化处理技术,降低人工湿地处理负荷和保证处理效果。
4.土地处理
污水土地处理是在人工控制的条件下,将污水投配在土地上,通过土壤/植物系统,进行复杂的物理、化学、物化和生化作用,使污水得到净化的处理工艺。土地处理包括土壤渗滤系统和人工湿地系统。前者主要利用土壤及其中的微生物系统对污染物进行过滤、吸附和生化降解;后者主要利用选载植物的根系、土壤和微生物的协同作用降解污染物,较之前者更符合生态和资源原则。人工湿地包括表流和潜流两种型式,由于卫生要求,潜流人工湿地的应用更为广泛。
5. 生活污水净化沼气池处理技术
厌氧沼气池将污水处理与其合理利用有机结合,实现了污水的资源化。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。生活污水净化沼气池是采用厌氧发酵技术和兼性生物过滤技术相结合的方法,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→前处理区[一级厌氧发酵、二级厌氧发酵(挂膜)]→后处理区(兼性生物滤池)→排放生活污水沼气净化池在全国很多地区得到了推广,它的优点是:不消耗动力、运行稳定、管理简便、剩余污泥少、还能回收能源(沼气),建在绿化或菜地下,不占地,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,运行费用基本为零,适合于农民家庭采用。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。
四、结束语
随着环境污染的加剧,农村已成为我国环境整治的新阵地。农村生活污水已成为农村环境主要污染源,因此我国十分重视农村生活污水收集和处理技术研究工作,相继开发出了很多技术方法和工艺。但是与国外目前的技术相比,仍然有较大的差距。在今后工作中,各级研究、应用和管理部门应继续遵循“因地制宜、经济适用、维护简单”的原则,在已有的工作基础上,凝练国内外优秀的技术成果、聚焦工艺类型,根据各地自然、经济和技术条件,切实建立具有地域特点的技术体系。
参考文献:
[1]何少林.高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究[D].上海:同济大学,2011.
[2]李海明.农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究[J].环境科学与技术,2012,(09).
[3] 刘家卓.农村污水治理的方法分析[J].广东科技,2011,(05).
[4] 杨 俊,龚琴红.人工湿地在我国农村生活污水治理中的应用[J].环境管理,2013,(02).
[5] 苏东辉,郑正,王勇,等.农村生活污水处理技术探讨[J].环境科学与技术, 2010,(01).
[6] 李仰斌,等.我国农村生活排水现状及处理对策建议[J].中国水利, 2013,(03).
关键词:农村污水 处理技术
长期以来,经济相对落后的农村、村镇的污水绝大部分都没有任何收集与处理措施,处于放任自流的状态。归结起来,农村生活污水的现状是:排放量大,污染面广,布置分散,资金缺乏,收集系统极不完善,处理率极其低下。
一、农村污水的概念
近二十年来,随着我国经济的发展和城市规模的扩大,流域生态环境压力加重,水体受到污染,导致众多湖泊严重富营养化,许多地区面临着水环境污染与水资源短缺的双重困境。地表水环境的不断恶化严重威胁着人们饮水的安全以及社会经济的可持续发展,污水治理刻不容缓。
农村污水是指农村地区居民在生活和生产过程中形成的污水。具体范围包括生产污水和生活污水两个方面。农村生活污水是指居民生活过程中厕所排放的污水、洗浴、洗衣服和厨房污水等。农村生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业、农产品加工等产生的高浓度有机废水。农村污水的特点是分散,量小,远离群居和大水体,水环境容量小,管理水平低。进行农村污水处理技术的研究,探索适合农村污水的处理模式,对推动社会主义新农村的建设,具有迫切的现实意义。
二、农村污水处理技术选择原则
农村污水处理应该遵循以下选择原则:第一,根据镇村的功能、人口、地形地貌、地质特点、气候、排放要求和经济水平等,通过技术经济分析和比较,因地制宜地选择简单、经济、有效的处理技术;第二,选用维护需求量少、日常管理简单的处理技术;第三,在条件允许的地区,应尽可能采用生态或厌氧处理法,做到污水处理能耗的最小化;第四,农村生活污水处理设施规模小,维护管理不容易到位,因此其工艺流程不能太过复杂,要尽量减少工艺环节,以便于运行管理。
三、农村污水处理技术探讨
目前,我国的农村生活污水处理技术种类很多,按其原理可分为 3 类:生物处理技术、生态处理技术和物化处理技术。
1.生物处理技术
1.1好氧生物处理技术
根据污泥的生长状态,好氧生物处理技术可分为活性污泥法和生物膜法两大类。其中,活性污泥法的运行成本较高,还存在污泥膨胀问题,因此不适合在农村地区使用。相比较而言,生物膜法更易于维护管理,且无污泥膨胀问题,可在用地受限时考虑采用。目前主要的好氧生物处理技术包括:生物接触氧化法、好氧生物滤池、蚯蚓生物滤池。
1.2厌氧生物处理技术
厭氧生物处理技术无需曝气充氧,产泥量少,是一种低成本、易管理的污水处理技术,能够满足农村生活污水处理的技术要求。目前主要的厌氧生物处理技术包括:污水净化沼气池、厌氧生物滤池、复合厌氧处理技术。
2.生态处理技术
目前在国内应用较多的生态处理技术是人工湿地和稳定塘。
2.1 人工湿地
人工湿地污水处理技术是利用人工水生态系统内多级生物的稀释降解作用来去除或削减水中污染物的方法。其污水处理机理是通过植物的去污机理、土壤的净化机理、微生物与藻类的净化机理,以及最重要的综合作用机理,达到净化污水的目的。湿地处理系统工艺设备简单、运转维护管理方便、工程基建及运行费用低、对进水负荷的适应性强,净化出水水质良好、稳定。人工湿地投资和运行费用仅占常规工艺的10%~50%。比较适合于资金少、能源短缺和技术人才缺乏的中小城镇和乡村。 但运行不好易产生臭气污染, 危害村民健康。
2.2 稳定塘
稳定塘系统是由若干自然或人工挖掘的池塘通过菌藻互生作用或菌藻、水生生物的综合作用而实现污水净化的目的。该技术运行维护费低,系统基本不耗能;可充分利用地形,节省投资;无需污泥处理;可实现污水资源化。稳定塘系统可达到较好的出水水质,有的还具有脱氮除磷功能。农村地区可以结合地形条件等有利因素,设立污水的稳定塘生态处理方式,尤其在水资源相对丰富的地区具有较好的应用前景。但同样会产生臭气污染。
3. 物化处理技术
污水的物化处理方法主要包括:混凝、气浮、吸附、离子交换、电渗析、反渗透和超滤等。在各种物化处理技术中,仅混凝技术相对符合农村要求,其最大优点是能够根据污水中污染物的性质,选取合适的絮凝剂,保证污染物质的高效去除。混凝技术对悬浮物、金属离子、胶体物质和无机磷去除效果好,但对有机物和氮的去除能力相对较弱,且运行过程中需要连续投加药剂,故运行成本较高。在我国农村地区,混凝技术主要用作生态处理系统的前处理措施或化学除磷,如上海市崇明县前卫村在人工湿地之前采用混凝强化处理技术,降低人工湿地处理负荷和保证处理效果。
4.土地处理
污水土地处理是在人工控制的条件下,将污水投配在土地上,通过土壤/植物系统,进行复杂的物理、化学、物化和生化作用,使污水得到净化的处理工艺。土地处理包括土壤渗滤系统和人工湿地系统。前者主要利用土壤及其中的微生物系统对污染物进行过滤、吸附和生化降解;后者主要利用选载植物的根系、土壤和微生物的协同作用降解污染物,较之前者更符合生态和资源原则。人工湿地包括表流和潜流两种型式,由于卫生要求,潜流人工湿地的应用更为广泛。
5. 生活污水净化沼气池处理技术
厌氧沼气池将污水处理与其合理利用有机结合,实现了污水的资源化。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。生活污水净化沼气池是采用厌氧发酵技术和兼性生物过滤技术相结合的方法,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→前处理区[一级厌氧发酵、二级厌氧发酵(挂膜)]→后处理区(兼性生物滤池)→排放生活污水沼气净化池在全国很多地区得到了推广,它的优点是:不消耗动力、运行稳定、管理简便、剩余污泥少、还能回收能源(沼气),建在绿化或菜地下,不占地,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,运行费用基本为零,适合于农民家庭采用。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。
四、结束语
随着环境污染的加剧,农村已成为我国环境整治的新阵地。农村生活污水已成为农村环境主要污染源,因此我国十分重视农村生活污水收集和处理技术研究工作,相继开发出了很多技术方法和工艺。但是与国外目前的技术相比,仍然有较大的差距。在今后工作中,各级研究、应用和管理部门应继续遵循“因地制宜、经济适用、维护简单”的原则,在已有的工作基础上,凝练国内外优秀的技术成果、聚焦工艺类型,根据各地自然、经济和技术条件,切实建立具有地域特点的技术体系。
参考文献:
[1]何少林.高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究[D].上海:同济大学,2011.
[2]李海明.农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究[J].环境科学与技术,2012,(09).
[3] 刘家卓.农村污水治理的方法分析[J].广东科技,2011,(05).
[4] 杨 俊,龚琴红.人工湿地在我国农村生活污水治理中的应用[J].环境管理,2013,(02).
[5] 苏东辉,郑正,王勇,等.农村生活污水处理技术探讨[J].环境科学与技术, 2010,(01).
[6] 李仰斌,等.我国农村生活排水现状及处理对策建议[J].中国水利, 2013,(03).