關(guān)于村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)整合研究
村鎮(zhèn)生活污水處理是指對農(nóng)村村莊和小鎮(zhèn)的村民生活污水和生產(chǎn)廢水的處理。隨著我國農(nóng)村生活水平的不斷提高,以及農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)副產(chǎn)品加工等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,村鎮(zhèn)的污、廢水排放已嚴重破壞了農(nóng)村的生態(tài)平衡。但目前的污廢水治理仍較落后,部分鎮(zhèn)區(qū)未建生活污水處理廠,污水和雨水一并進入合流管道,就近排入河道,使河道、湖泊受到嚴重污染,進行污水處理已迫在眉睫。
村鎮(zhèn)由于其社會組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展狀況和生活水平與生活習慣等,與城鎮(zhèn)相比尚有較大的不同和差距,決定了村鎮(zhèn)生活污水處理與城鎮(zhèn)生活污水處理相比,不僅在水質(zhì)、水量及建設(shè)規(guī)模上有所不同,而且在處理工藝選擇、工程建設(shè)與投資、運行管理的模式等方面也有較大的區(qū)別。故不能盲目按照城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)的模式。
如何選擇村鎮(zhèn)生活污水的處理技術(shù),關(guān)鍵問題是要適應(yīng)目前村鎮(zhèn)的實際情況,除能達到國家排放標準的要求;更重要的是建設(shè)投資要省,運行管理要方便,運行費用要低。
因此提出“村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)整合研究”的設(shè)想,即選擇目前已經(jīng)成熟可行適合村鎮(zhèn)的污水處理技術(shù)進行有機整合,以達到村鎮(zhèn)生活污水處理的目標。
1 生活污水凈化沼氣池
生活污水凈化沼氣池是在化糞池和沼氣池的基礎(chǔ)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。江蘇省在如皋、靖江等地試點、推廣生活污水凈化沼氣池獲得了一定成效。為了加快推廣步伐,2004年編制了新的《生活污水凈化沼氣池》圖集(蘇S 03—2004)。
1.1 池型布置
生活污水凈化沼氣池的工藝流程為:生活污水→前置處理區(qū)Ⅰ→前置處理區(qū)Ⅱ→后處理區(qū)→排出。其布置見圖1。
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前置處理區(qū)分為Ⅱ級,設(shè)計成兩座密閉的圓柱形沼氣池,在該區(qū)生活污水進行厭氧分解、泥水分離;污泥沉積于池底進行腐化分解。為了加強厭氧接觸效果,在前處理Ⅱ區(qū)池內(nèi)掛硬性填料。沼氣池的有效容積為污水通過停留容積和污泥部分沉積容積之和,污水容積按停留時間48~72 h計算,污泥沉積容積按污泥清掏周期360 d計算。
后處理區(qū)為生物濾池,設(shè)計成矩形折流式生物濾池,分成4格,每格水頭差20 cm,污水從下向上串聯(lián)折流通過濾床,污水通過濾膜上好氧、兼性微生物的分解代謝和合成代謝進一步降解污染物質(zhì)。池中濾料選用石灰石碎石,厚度為400~500 mm。第一、二格為粗濾料,粒徑5~40 mm;第三格為中濾料,粒徑5~20 mm;第四格為細濾料,粒徑5~15mm。每格碎石后處理區(qū)的有效容積可按(0.4~0.5)沼氣池有效容積計算。凈化沼氣池前設(shè)格柵,以阻攔污水中較大的漂浮物。沼氣池為密閉池,池頂設(shè)活動蓋板和蓄水圈、蓋板兩道頂蓋,活動蓋板上有沼氣導管,可將沼氣用塑料軟管引出。在出水管上端部位布置DN150 PVCU進氣管(進口設(shè)防護罩),使池內(nèi)水面與大氣相通,保證好氧和兼性微生物的降解效果。
1.2 處理效果
如皋、靖江、淮安環(huán)境監(jiān)測站對凈化沼氣池的檢測結(jié)果見表1~表3。
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表1~表3的數(shù)據(jù)表明,生活污水凈化沼氣池出水應(yīng)屬基本或接近達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)中的二級排放標準要求。
2 人工濕地
2.1 特點
人工濕地有自由水面型(FWS)和潛流型(SFS)兩類。由于潛流型人工濕地處理效果好、受氣溫影響相對較少、衛(wèi)生條件好等原因而采用較多。潛流型人工濕地根據(jù)污水的流動方向又分成水平流和垂直流兩種。前者對BOD5、CODCr、SS、重金屬等污染物處理效果好,后者脫氮、除磷效果較好。人工濕地處理系統(tǒng)投資低,處理效果好,管理和維護簡單,基本不用能源消耗,運行費用僅為常規(guī)處理的1/10,抗沖擊性能強,適合廣大農(nóng)村地區(qū)、小城鎮(zhèn)地區(qū)的污水處理。
2.2 構(gòu)造
潛流式人工濕地構(gòu)造由進水區(qū)、處理區(qū)、出水區(qū)三部分組成,并且底部應(yīng)做好防滲層。垂直流人工濕地構(gòu)造示意見圖2。
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處理區(qū)為人工濕地工作區(qū),為保證流程的長度和水流均勻,一般設(shè)計成上向流分格串聯(lián)運行。每格中的基質(zhì)采用礫石或卵石,顆粒由下而上遞減,基質(zhì)厚度取60~80 cm。底層厚20 cm,粒徑40~60mm,為粗碎石層;中層厚30 cm,粒徑20~40 mm,為中碎石層;上層厚15 cm,粒徑10~30 mm,為細碎石層。
進水區(qū)與集水區(qū)的布置應(yīng)盡量保證布水和集水均勻,避免在池內(nèi)形成死水區(qū)和短流。人工濕地的防滲層很重要,應(yīng)保證污水處理過程中污水不向外滲漏,防止污水對地下水的污染和影響周圍環(huán)境衛(wèi)生。一般濕地應(yīng)選在厚土層地區(qū),厚土層上再設(shè)防滲層,防滲層可用粘土、膨脹土、瀝青和油氈鋪設(shè),現(xiàn)在也有做高密度聚乙烯樹脂塑料膜鋪墊。
人工濕地的植物品種對人工濕地的處理效果影響很大,所以濕地設(shè)計時應(yīng)注意床內(nèi)植物的選擇和栽培。植物選擇通常選擇根系發(fā)達,根莖粗壯的植物;光合作用好、輸氧機能強的植物;當然也應(yīng)考慮到植物的經(jīng)濟價值和觀賞性。
3 村鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)整合方案與實踐
3.1 技術(shù)整合方案
通過對村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的調(diào)研和分析,認為目前生活污水凈化沼氣池是一種比較適用的處理技術(shù)。它具備處理效果較好,可分散性建設(shè),運行和維護簡單,管理工作量少,運行費用低等特點。但也存在運行、維護管理問題和技術(shù)的“保安”措施問題。生活污水處理就其工作性質(zhì)來說應(yīng)屬社會公共、公益事業(yè),在污水處理工作推向市場的同時,國家財政仍給予一定的政策和優(yōu)惠,包括投資補貼。但村鎮(zhèn)污水處理還是需要一定的運行、管理工作和必要的投資與運行費用。要想真正解決村鎮(zhèn)生活污水處理問題,應(yīng)從管理體制上盡快出臺相應(yīng)的措施,建立一種新的農(nóng)村污水處理管理機制,包括監(jiān)督檢測、建設(shè)、日常管理。而且這一管理機制也必須是社會公益性的,和城市的機制一致,必要的費用開始有政府撥款,隨著村鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展,生活水平提高,再逐步推向市場。只有如此,才能保證村鎮(zhèn)污水處理建得成,管理得好,真正發(fā)揮社會效益和環(huán)境效益。關(guān)于生活污水凈化沼氣池的技術(shù)“保安”措施是鑒于以下幾方面的原因。首先目前村鎮(zhèn)污水處理的運行管理不到位,這就只能從加強技術(shù)的安全保證度來補救。另一方面生活污水凈化沼氣池處理效果的安全保證度不高。從檢測數(shù)據(jù)分析,達標的富余量不多,很多是勉強達標、接近達標或是有的項目達標;其次是系統(tǒng)資料很少;其三是凈化沼氣池的后處理區(qū)生物濾池的好氧、兼性微生物的分解、合成代謝功能,有必要進一步改善和提高。
就此,對村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)整合提出了如下方案:①生活污水凈化沼氣池→污水灌溉;②生活污水凈化沼氣池→氧化塘;③生活污水凈化沼氣池→微動力接觸氧化池;④生活污水凈化沼氣池→人工濕地。
其中方案一和方案二,只要有合適的應(yīng)用場合,可以直接選用。
方案三將埋設(shè)于地下的生物濾池改為微動力接觸氧化池,后處理區(qū)處理效果將有大的提高,污水經(jīng)沉淀后排放應(yīng)該說是“安全”的。但要增加動力設(shè)備和能耗,只要條件許可,可以選用。
方案四將埋設(shè)于地下的生物濾池改為敞開的人工濕地,有較好的處理效果,且不必增加動力能耗,是優(yōu)選的推薦方案。
3.2 推薦方案的實施
選擇了如皋、靖江兩地能源辦共同進行生活污水凈化沼氣池+人工濕地試點實施工作,要求完成如下研究內(nèi)容:①工藝設(shè)計參數(shù)、組合型式,全年四季運行的處理效果測定;②對環(huán)境的影響;③最佳布置形式和濕地的構(gòu)造;④人工濕地植物品種的選擇和栽種經(jīng)濟性植物的探討;⑤運行、維護和管理與運行費用;⑥合理造價，F(xiàn)試點實施試驗工作進行順利,試點的選點工作已經(jīng)確定,結(jié)合試點的地形分建與合建兩種池型的施工設(shè)計圖紙已經(jīng)完成,試點現(xiàn)場施工已經(jīng)開始,待工程建設(shè)投產(chǎn)后,試驗研究工作將全面展開。
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