農(nóng)村生活污水資源化處理技術(shù)選擇比較
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(chǔ)差，環(huán)境安全隱患與問題突出，尤其是鄉(xiāng)村聚居點(diǎn)生活污水引起的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。2002年統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，全國(guó)農(nóng)村生活污水日排放量就達(dá)320.5萬t，造成河流、水塘污染，影響村民居住環(huán)境，嚴(yán)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(huì)加劇淡水資源的危機(jī)，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（HighRateAlgaePond，HRAP）是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校Oswald教授提出并發(fā)展的，試驗(yàn)流程見圖1。工藝高效藻類塘技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，如以色列、摩洛哥、法國(guó)、美國(guó)、南非、巴西、比利時(shí)、德國(guó)、新西蘭等，而我國(guó)還停留在實(shí)驗(yàn)研究階段。同濟(jì)大學(xué)對(duì)高效藻類塘處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水的效果進(jìn)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(jī)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(duì)COD的平均去除率可達(dá)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(dá)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(dá)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(yùn)行成本低、維護(hù)管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，又克服了傳統(tǒng)穩(wěn)定塘停留時(shí)間過長(zhǎng)、占地面積大等缺點(diǎn)，在處理農(nóng)村及小城鎮(zhèn)污水方面具有廣闊的應(yīng)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(shí)驗(yàn)研究。
1.2生物濾池
生物濾池（BiologicalAeratedFilter，BAF）是一個(gè)相對(duì)較新的水處理工藝，已在歐美和日本廣為應(yīng)用，在我國(guó)的研究規(guī)模也日益擴(kuò)大。其最大的特點(diǎn)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(fù)荷生物濾池處理系統(tǒng)集初沉池、曝氣池、污泥回流設(shè)施以及供氧設(shè)施等于一身，大大簡(jiǎn)化了污水處理流程。該工藝運(yùn)行管理十分方便，并能承受較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷，對(duì)于我國(guó)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(fù)荷生物濾池處理系統(tǒng)的COD去除率高達(dá)75%～85%，BOD去除率高達(dá)85%～95%，SS去除率高達(dá)85%～95%。
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(jí)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(guó)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(yùn)行費(fèi)用低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好、水生植物有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值等諸多優(yōu)點(diǎn)。用于農(nóng)村生活污水處理的主要是潛流人工濕地。
清華大學(xué)劉超翔等采用表面流和潛流式兩種人工復(fù)合生態(tài)床對(duì)滇池地區(qū)低濃度農(nóng)村污水進(jìn)行的處理試驗(yàn)結(jié)果表明,在高水力負(fù)荷（30cm/d）條件下,潛流式床體對(duì)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(dòng)力地埋式生活污水處理裝置
生活污水首先進(jìn)入?yún)捬跸，污水中的懸浮物沉降下來成為污泥，污泥通過一定時(shí)間的自然發(fā)酵，有機(jī)物得到降解。工藝流程見圖4。浙江大學(xué)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(yīng)器為處理設(shè)備，經(jīng)過小試、中試及實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明:在水力停留時(shí)間1天及常溫條件下，UUAR對(duì)農(nóng)村生活污水中COD，BOD5，SS，TN，TP和大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)及蛔蟲卵的平均去除率分別達(dá)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(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
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(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。
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(xué)、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(duì)懸浮物、有機(jī)物、氨氮、總磷和大腸桿菌的去除率均較高，一般可達(dá)70%～90%，污水土地處理技術(shù)對(duì)BOD，COD、氨氮、總氮和總磷有著較高的去除率，并且投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，管理簡(jiǎn)單，維護(hù)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(guó)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(xué)在2000年科技部重大專項(xiàng)中，首先在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用地下土壤滲濾系統(tǒng)，取得了良好效果:對(duì)生活污水中的有機(jī)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(guó)日益受到重視。中科院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)所“八五“”九五”期間的研究表明，在我國(guó)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(diǎn)
2．1高效藻類塘
高效藻類塘較傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘停留時(shí)間短，占地面積；建設(shè)容易，維護(hù)簡(jiǎn)便，基建投資少，運(yùn)行費(fèi)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(fù)荷能力強(qiáng)，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(yùn)行管理簡(jiǎn)單，處理效果穩(wěn)定。工藝簡(jiǎn)單，基建費(fèi)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(yīng)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(diǎn)，適合不同的處理規(guī)模，基建費(fèi)用低廉，處理構(gòu)筑物由各種天然生態(tài)系統(tǒng)或經(jīng)簡(jiǎn)單修建而成，沒有復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，易于運(yùn)行維護(hù)與管理。表面流人工濕地成熟期短，只需要3個(gè)月～4個(gè)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(shè)費(fèi)用較低，根據(jù)當(dāng)?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(dòng)力地埋式生活污水處理裝置
UUAR無日常運(yùn)行費(fèi)用，適宜于農(nóng)村生活污水的分散處理。反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)大水量沖擊敏感，暴雨對(duì)其的影響極大，北方建設(shè)項(xiàng)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(chǔ)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(yùn)行費(fèi)用低、操作管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，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(guó)國(guó)情。
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