农村生活污水处理的现状与技术应用

作者:未知

  摘  要:由于农村经济问题以及技术条件的缺失,我国农村污水没有得到良好的处理,农村污水的处理,已然成为当今农村水环境问题的重点和难点。文章以农村污水处理为基本点,介绍了农村污水的现状以及污水处理中所面临的问题,针对目前在农村污水处理中较为流行的几种污水处理技术进行简要分析与论述,提出未来农村污水处理发展的建议。
  关键词:水环境;农村污水;农村污水现状;污水处理技术
  中图分类号:X703.1 文献标志码:A         文章编号:2095-2945(2019)09-0161-04
  Abstract: Due to rural economic problems and lack of technical conditions, rural sewage in China has not been treated very well. Rural sewage treatment has become the focus and difficulty of rural water environment problems. This paper, based on the rural sewage treatment, introduces the current situation of rural sewage and the problems and difficulties faced in sewage treatment. It briefly analyzes and discusses several sewage treatment technologies that are currently popular in rural sewage treatment, and proposes the direction of future rural sewage treatment development.
  Keywords: water environment; rural sewage; rural sewage status; sewage treatment technology
  随着农村经济发展,农村的生活质量得到了大幅提高,与此同时,农村也出现了许多环境问题,其中最为突出的便是农村水体污染,农村水体的污染使农村生态环境遭到严重破坏,生态环境失去平衡。因此,农村污水处理是一个亟待解决的问题,而决定农村污水处理方式的因素主要包括村庄发展规划、人口规模、人口密度(或房屋间距)、距城(镇)区市政管网的距离、环境条件、经济条件和运行管理等,也取决于处理水的用途[1]。所以在解决农村污水处理问题上,要坚持因地制宜,才能达到最好的处理效果。基于此,本文通过概述目前我国农村污水处理面临的问题以及现阶段运用于农村污水处理的技术,分析得出能够适用于不同农村地区的污水处理技术。
  1 农村污水处理现状
  1.1 农村污水的特点
  我国农村居民的居住特点与生活习惯,使得我国农村生活污水具有以下特点:
  (1)水质水量波动性大。我国农村生活污水具有分散、日变化系数大(通常为3.0~5.0)、排放时间集中,且氨氮含量高、可生化性强、含重金属等有毒有害物质较少等特点[2]。
  (2)有机物含量高。我国农村生活污水主要来源于厕所粪便及其冲洗水、洗浴废水、畜牧废水和厨房餐饮用水等,含有较高COD、氮磷污染物。
  (3)污水排放随意性大。由于很多农村没有污水集中处理设备,农村生活污水大多都是就地泼洒或利用天然形成的沟渠排入湖泊、河流之中,这会引起当地地下水污染以及湖泊水体的富营养化,对农村水环境造成影响。
  1.2 农村污水处理所面临问题
  农村生活污水的处理在我国起步较晚,因此在处理农村污水上面临以下几种问题:
  (1)居民环保意识薄弱。农村居民普遍缺少环境保护这一理念,我国大部分农村地区都没有污水收集处理设备,加之建设污水处理设备前期需要投入大量资金,很多居民不愿承担这一费用,导致农村污水处理这一政策进展困难。
  (2)管网布置比较困难。农村地区的建筑不具备合理的规划与布局,在人口居住比较密集的村镇,其道路也比较狭窄,这将导致施工难度增加,污水管道铺设困难,施工成本提高,铺设进度缓慢等问题。
  (3)缺少污水排放标准。目前,农村污水的排放尚没有统一标准,与城市相比,农村污水污染的关键问题是因氮、磷导致的富营养化,如果按照城镇的处理标准,处理成本和技术要求会相应提高,而农村地区的管理水平和经济水平普遍薄弱,因此照搬城市污水处理的標准不是非常合理[3]。
  (4)缺乏运行管理。污水处理设备建成后,该设备的运行管理及责任主体指代不明,由于缺少专业人员进行维护管理,设备运行出现故障时得不到及时的修理,设备则处于废弃状态。
  综上所述,在实施农村污水处理的政策上,需要选择针对性强、经济高效、管理维护简单、居民能够接受的处理工艺。
  2 农村污水处理的技术应用
  目前可用于处理农村污水的技术众多,每个工艺都具有其优缺点,在污水处理中应根据农村当地的具体情况,选择效益最佳的技术工艺,现将应用于农村污水处理的技术分述如下:
  2.1 生物转盘
  生物转盘是一种生物膜法污水处理技术,整个工艺流程的动力设备只有转盘驱动电机和污水提升泵,极大的提高了该工艺在运行时的稳定性[4]。生物转盘对污水具有较好的处理效果,并且用转盘代替风机供氧,可以节省电耗,降低成本。如韦真周等[5]运用生物转盘工艺处理小城镇生活污水,处理效果良好,COD、SS、NH3-N、TP去除率分别为85.47%、94.68%、84.48%、78.33%。此外,利用多种不同类群、功能各异、具有协同作用的微生物组成的复合微生物,可以提高处理能力,减少调试时间。李成森等[6]以复合微生物菌剂代替活性污泥和生物转盘进行组合的工艺在崇左市大新县下雷镇污水处理厂调试运行,出水各指标为COD:38mg/L,SS:17mg/L,NH3-N:7.59mg/L,TP:0.89mg/L,pH:7.82,TN:9.47mg/L,出水水质达到(GB18918-2002)一级B标准,并且生物转盘产生的污泥量较少,对于剩余污泥进行脱水后可用于林地施肥。   2.2 膜生物反应器
  膜生物反应器(MBR)是由活性污泥法和膜法相结合的一种污水处理技术,由于膜的高效截留作用,可以截留微生物难以分解的大分子有机物,提高污水出水水质,减小污泥产生量。如谢晴等[7]在示范工程中运用A2/O-MBR一体化设备的工艺组合对农村污水进行处理,出水水质均优于GB18918-2002(城镇污水处理厂污染物排放标准)一级A排放标准。也可增加混凝沉淀工艺对污水进行预处理,所投加的絮凝剂产生的双电层及吸附架桥作用,高效率去除水中悬浮颗粒物质,可保证后续深度生化处理的稳定运行[8]。如左燕君等[9]运用混凝-两级A/O-MBR工艺处理生活污水,出水中COD浓度为17.8mg/L,SS浓度为8.7 mg/L、NH3-N浓度为3.4mg/L,满足GB19818-2002一级A标准。MBR复合工艺具有占地面积小,运行稳定,耐冲击性能强,出水水质效果好等优点。但膜容易发生堵塞,清洗困难且所需能耗较高。
  2.3 人工湿地
  由于人工湿地集污水处理与美化环境于一体,在净化污水的同时还具有景观效果,目前人工湿地技术已在我国广泛使用,运用人工湿地复合工艺处理可使出水水质达到要求。如赵海洲等[10]在上海市闵行区某农村污水收集治理工程中,运用接触氧化与人工湿地组合工艺的调试运行中,出水COD、BOD、NH3-N、TP的去除率分别为92.5%,97.6%,82.9%和88.4%。又如谷鹏飞等[11]在示范工程中运用无动力水池-人工湿地-氧化塘的塘坝湿地近自然处理组合技术,该技术对COD去除率为70.54%,NH3-N去除率为96.12%,TN去除率为91.23%,TP去除率为93.25%,出水水质满足(GB18918-2002)一级B标准。由此可见,与传统的污水处理方法相比,人工湿地具有投资低,耗能少,运行费用低等优点,但人工湿地占地面积较大,所以对污水处理地区的地形地貌要求较高。
  2.4 稳定塘
  稳定塘是通过将土地进行适当的人工修整,建成池塘,并设置围堤和防渗层而建成,有机物主要通过微生物降解、有机物吸附、有机颗粒的沉降和截滤作用去除[12]。当生活污水进入稳定塘后,有机物经过稳定塘中的微生物和藻类的协同作用下分解,张巍等[13]针对北方地区农村生活污水运用前置强化塘、人工后置调节塘、组合塘系统构建技术,该技术在示范工程中对污染物去除效果较好,COD平均去除率为85%,氨氮平均去除率为90.6%。但同时稳定塘也具有占地面积大、水力停留时间较长、处理效果不稳定、散发臭味、处理效果受气候条件影响大等缺陷[14]。为了改善这些缺点,强化的藻菌共生系统,增强污染物被藻类和细菌的协同降解吸收过程,提高处理效果,美国加州大学伯克利分校Oswald教授提出的高效藻类塘对COD、BOD、NH4+-N、TN、TP 的去除率分别为75%、60%、92%、75%、50%[15]。J.B.K.Park等[16]研究发现高效藻类塘可以去除高达95%的溶解性有机化合物。与传统的二级生物处理技术相比,高效藻类塘具有占地面积小、投资低、运行费用少的特点[17]。并且经过稳定塘处理的污水可以直接应用于林地灌溉,可实现污水资源化利用,藻类产物也可创造经济效益。
  2.5 土地渗滤技术
  土地处理系统是利用土壤-植物-微生物的复合作用将污水进行处理,污水土壤渗滤系统的界面环境复杂,其中氮的去除主要包括植物吸收、生物脱氮及氨氮挥发,并且生物脱氮起主要作用[18]。高胜兵等[19]采用植物-土壤渗滤系统处理农村生活污水,复合体系对BOD5、COD、TN、NH4+-N、TP的平均去除率分别为73.5%、76%、85%、89%、85%。吕晶晶等[20]运用曝气预处理+深型土壤渗滤系统处理高氨氮废水,COD、氨氮和TN的去除率分别为83.1%、98.0%和76.6%,运用该工艺处理高氨氮废水比普通土壤渗滤系统在TN去除方面效果更佳。张金旭等[21]在高寒地区的实验表明,当水力负荷为7cm/d时,经处理后的污水COD、TN、SS和NH3-N去除率最高分别为56.0%、40.8%、56.1%和53.5%。该工艺具有投资少,易维护管理的特点,适合土质通透性高、居住较为分散、人口密度小、经济发展比较落后的农村地区。
  3 污水处理技术对比
  根据污水处理中处理工艺的特点和处理成本,归类出该工艺在农村污水处理中的优势点和局限性,将可运用到农村地区的污水处理工艺进行简单对比,以得出该工艺的适用地区,见表1。
  4 结束语
  农村生活污水已经成为农村环境的主要污染源,也是目前我国亟待解决的主要环境问题。因此,必须根据村庄所处的地形地貌、排水特点、人口规模,结合当地经济承受能力,采用适宜的农村生活污水收集、处理方法进行农村生活污水处理。只有因地制宜,选择建设运行费用低、管理操作方便的工艺,才能做到“建得起、用得起、管得好、用得好”。但由于我国农村污水的处理起步较晚,需要积极借助国外的处理经验与技术,同时还要尽快完善我国农村污水出水水质标准,并根据农村地区的实际状况选择合适的工艺,以求达到低成本、高回报、易管理的目的。综上给出目前农村污水处理的建议:
  (1)提高居民环保意识。我国农村居民对环境保护概念薄弱,需要加强宣传力度,改变居民对环保的看法,使农村居民能够积极配合国家推进农村污水处理的政策,同时要加快管道的铺设,让居民的生活污水有处可排,从而从源头上解决农村水环境污染问题。
  (2)国家增加投资。居民在抗拒污水處理时,大多是受到经济的影响,所以在建设农村污水处理系统的同时,将国家出资与居民承担有机结合,以减少居民的经济负担,从而使居民愿意接受污水处理。
  (3)完善运行管理体系。大多数农村污水处理设备建成后,由于后期没有资金支撑,很多设备处于闲置状态,或运行出现问题时没有得到及时维修。这是因为居民对污水处理的缴费意识不强,难以摊平后期设备运行的成本以及管理维护所需要的费用。所以我国需要建立完善一套完整的运行管理体系,在农村地区建立缴费制度,让缴费和维护管理形成良性循环,以改善农村的生态环境。   (4)选择合适的处理技术。由于我国各农村之间的发展状况与环境条件不同,农村污水的处理技术选择要尽量结合当地发展,坚持因地制宜的原则,给出适合当地状况的污水处理技术,尽量与当地产业相结合,以减少污水处理的成本,做到经济、绿色、环保、易管理。
  (5)加快排放标准的完善。目前我国对农村生活污水的排放尚没有标准,由于农村污水水质的特点和水环境与城市不同,盲目套用城镇的标准显然不合理,所以应尽快制定农村污水的排放标准让污水处理有据可依。
  (6)推进污水处理技术的研究。我国农村污水处理技术不是十分成熟,所以应针对农村污水的水质特点,加快推进污水处理技术的研究,提高污水处理的整体技术水平,以达到更好的处理效果。此外,当单一的处理技术很难满足要求时,可以研究组合技术以弥补单一工艺处理上的缺陷,提高处理效率。
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