南方農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的探討
隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展,農(nóng)村地區(qū)生 活水平不斷提高,農(nóng)村生活污水引起的 面源污染問題也日益嚴(yán)重。而面源污染 是造成湖泊富營養(yǎng)化重要原因之一,以 前農(nóng)村污染的問題在我國一直被忽略, 近幾年隨著湖泊富營養(yǎng)的加劇,我們才 把農(nóng)村的污染治理問題逐步提到日程 上來。到目前為止,處理農(nóng)村生活廢水 的例子很少,加之廣大農(nóng)村的特殊性, 找到適合農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)顯 得尤為重要和緊迫。
1 農(nóng)村生活污水的水質(zhì)調(diào)查
根據(jù)廣州市環(huán)境保護局的統(tǒng)一部 署,我院是第一批參與廣州市農(nóng)村污 水、碧水工程的設(shè)計院之一。我院對廣 州市有7000多個自然村,約301萬農(nóng)村 人口生活習(xí)慣、用水設(shè)施、用水特點進(jìn) 行調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)農(nóng)村多數(shù)住宅排水管 出戶前為雨污分流,生活污水排入市政 排水系統(tǒng)前均經(jīng)過化糞池(簡單厭氧發(fā) 酵)處理。生活污水主要來自農(nóng)家的廁 所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機排水、 淋浴排水及其他排水等,因此生活污水 主要含纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白 質(zhì)等有機類物質(zhì),還含有氮、磷等無機 鹽類。污染物平均濃度如表1。
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由于生活污水中污染物以有機物 為主,同時生活污水中還含有許多微生 物,對有機污染物進(jìn)行分解,因而生活 污水是不穩(wěn)定的,生物可降解的和易 腐爛的,如果不經(jīng)處理直接排放到環(huán) 境中會引起環(huán)境的污染。
2 農(nóng)村生活污水的處理方法及工藝
生活污水中的污染物是以有機物 為主,其生化性較好,通常情況下生 活污水的處理都是采用生物處理的方 法。根據(jù)廣州市農(nóng)村聚居的特點,一般 都是以自然村為單位,村莊人口從幾十 人到幾千人不等,村莊間的距離從幾公 里到幾十公里,不同村莊的村民生活方 式、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)等相對比較獨立。我院經(jīng) 過長時間的調(diào)研后決定取消集中污水處理的方式,以自然村為單位結(jié)合現(xiàn)狀 排水特點進(jìn)行分散處理。生污污水分散 處理適用于廣東地區(qū)農(nóng)村現(xiàn)狀,具有如 下的特點:
(1)農(nóng)村的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)均以自然村為 單位,污水處理站的管理及設(shè)備的維護 費用需由村民分擔(dān),通常是村內(nèi)集體經(jīng) 費支持。所以分散處理符合廣東地區(qū)農(nóng) 村的經(jīng)濟方式。
(2)我國的土地政策是農(nóng)村土地均 屬于農(nóng)民所有,集中后的污水處理廠選 址比較困難,更無法得到農(nóng)民的支持。
(3)道路的建設(shè)落后于經(jīng)濟發(fā)展, 富裕后農(nóng)村道路已經(jīng)無法滿足村民出行 的要求。集中處理的污水管網(wǎng)須在狹窄 的村道上進(jìn)行污水管網(wǎng)的施工,給村民 的出行造成不便,村民極力的反對。
在對農(nóng)村污水的長期投入和研究 中,我們發(fā)現(xiàn):農(nóng)村污水處理工作必須 與村民的思想方法和文化素質(zhì)相結(jié)合; 污水處理站必須運行費用低,出水水質(zhì) 高(不低于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級B標(biāo) 準(zhǔn)),污水處理站須設(shè)置成綠化園林景 觀帶。因此我院推薦人工濕地為主要的 好氧處理工藝,根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況,分 別選擇與厭氧發(fā)酵池、厭氧水解、接觸 氧化渠等相結(jié)合,常用的主要工藝流程 如下。
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2.1 厭氧水解池-人工濕地
工藝流程如圖1。技術(shù)特點為:通過多級厭氧池對污水中的有機污染物進(jìn)行多 級消化后進(jìn)入人工濕地,污染物在人工濕地內(nèi)經(jīng)過濾、吸附、植物吸收及生物降解 等作用得以去除。
2.2 接觸氧化渠-人工濕地
工藝流程如圖2。技術(shù)特點為:人工濕地技術(shù)上進(jìn)行的改進(jìn),通過在厭氧水解 池后增加接觸氧化工藝段,提高氮磷的去除率。該技術(shù)工藝簡單,無動力損耗,維 護管理方便。
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2.3 厭氧水解池-人工濕地-生態(tài)溝
工藝流程如圖3。技術(shù)特點為:生活污水進(jìn)入?yún)捬跛獬?,截流大部分有機 物,并在厭氧水解作用下,被分解成小分子有機物和穩(wěn)定的沉渣。厭氧水解池出水 進(jìn)入人工濕地,污染物在人工濕地內(nèi)經(jīng)過濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得 以去除;生態(tài)溝利用水生植物的生長,吸收氮磷,進(jìn)一步降低有機物含量。
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該工藝采用生物、生態(tài)結(jié)合技術(shù),可根據(jù)農(nóng)村自身情況,因勢而建,無動力消 耗。厭氧水解池可利用現(xiàn)有凈化沼氣池改建或參照三格化糞池新建,生態(tài)溝可利 用現(xiàn)有河塘、溝渠進(jìn)行改建。
3 農(nóng)村污水工藝設(shè)計技術(shù)指標(biāo)
我們對已運行的從化市、增城市、白云區(qū)農(nóng)村污水進(jìn)行總結(jié),發(fā)現(xiàn)污水在主工 藝池中停流的時間對出水的水質(zhì)有重要影響。比如從化市的草埔村,總的停留時間 為26個小時,出水水質(zhì):BOD5為21mg/L,CODcr為63mg/L;南沙區(qū)的蘆彎村,總 停留時間為28小時,出水水質(zhì):BOD5為17mg/L,CODcr為58mg/L。經(jīng)過對廣東 省300多個在運行的農(nóng)村污水設(shè)計參數(shù)的分析,農(nóng)村污水處理工藝參數(shù)建議如下:
(1)一級厭氧池(厭氧活性污泥)處理,水力停留時間24~30h,二級厭氧水解 池(厭氧掛膜)水力停留時間4~8h,污 泥清掏周期360d;接觸氧化渠水力停留 時間24~2 8h;人工濕地水力停留時間 24~36h,水力負(fù)荷0.2~0.6m3/m2d。
(2)厭氧水解池水力停留時間
4~8 h,污泥清掏周期3 6 0 d;人工濕 地水力停留時間2 4~3 6 h,水力負(fù)荷 0 . 2~0 . 6 m 3 / m 2 d;生態(tài)渠水力負(fù)荷 0.3~0.6m3/m2 d。
出水水質(zhì)可達(dá)或高于《城鎮(zhèn)污水 處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918- 2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)。
4 管網(wǎng)設(shè)計與地形高程相結(jié)合
農(nóng)村污水運行費用均要求低成 本,要求采用無動力設(shè)計,因此管網(wǎng)設(shè) 計時管道的埋深必須嚴(yán)格控制。廣東 省農(nóng)村的地形多數(shù)為丘陵,給污水管 網(wǎng)建設(shè)提供了條件,多數(shù)的房屋相對整 齊,房屋的兩側(cè)有排水明溝。因此對廣 東省農(nóng)村污水管的改建主要雨污分建 (建筑單體內(nèi)污水管與雨水管一般分 建,前面已述),通過改造的形式把現(xiàn) 狀的明溝改造為雨水渠,新增污水收集 管網(wǎng)系統(tǒng)。此方法不但能解決污水對環(huán) 境的污染,同時也避免農(nóng)村生活垃圾對 污水水質(zhì)的影響。從事農(nóng)村污水設(shè)計幾 年來,通過對農(nóng)村污水管網(wǎng)及城市市政 污水管網(wǎng)在設(shè)計方面進(jìn)行比較,有下列 幾方面的特點:
(1)管渠的接駁點。農(nóng)村一般無獨 立的排污管網(wǎng),住宅排污管從化糞出來 后接入室外排水明溝,因此污水管網(wǎng)建 設(shè)必須從住宅的化糞池開始,沿街坊排至污水處理站。
(2)排水管線布置原則。生活污水排放 管道應(yīng)根據(jù)農(nóng)村建筑物的布置情況,結(jié)合 排水流向、街坊、地形高程、減少埋深、自 流排出的原則布置。宜沿道路和建筑物周 邊平行布置;主排水管道應(yīng)布置在接支管較 多一側(cè)。
(3)排水管道管材選擇。根據(jù)農(nóng)村污水 流量少、排放不均勻、管網(wǎng)施工困難等特 點,排水支管一般采用U PVC或HDPE排水 管,管徑一般為φ150mm或φ2 0 0mm。主 干管可用混凝土或雙壁波紋管。
(4)排水管道流速及坡度。農(nóng)村生活污 水普遍為流量少,排水不均勻,管道設(shè)計為 重力非滿流,流速須大于淤積流速0. 6 0m/ s。最小的設(shè)置坡度,φ15 0 m m為0 . 0 0 5, φ200mm為0.004。
(5)窨井及檢查井設(shè)置。生活污水排放 管道在支管接入處,需設(shè)窨井;排水管道線 上隔一段要設(shè)檢查井,以方便維護疏通。
5 結(jié)束語
對于我國廣大農(nóng)村地區(qū)來說,居住分 散,難以建立完備的管網(wǎng)系統(tǒng),經(jīng)濟力量薄 弱,缺乏污水處理專業(yè)人員。人工濕地具有 造價低、運行費用少、低能耗或無能耗、運 行管理簡單、維護方便等優(yōu)點。此外,小型 分散式污水處理裝置具有布局靈活、施工簡 單、管理方便、出水水質(zhì)保障等特點,也不失 為解決農(nóng)村分散式污水處理的有效途徑。 人工濕地的污水處理工藝,適合我國 南方的氣候特點,廣東位于北回歸線北側(cè), 年平均氣溫為2 0 . 7 ℃,夏季長,幾乎無冬 季,濕地的植物一年四季都有綠色,能有 效地吸收有機物及為有機物的降解提供氧 料。該處理系統(tǒng)工藝流程簡單,出水水質(zhì) 好,抗沖擊能力強,無需采用人工曝氣、污 泥回流、混合攪拌等措施,也就不存在大型 的處理機械和復(fù)雜的操作控制系統(tǒng),所以 運行工作極為簡單,不需要大量訓(xùn)練有素 的操作管理人員,非常適宜目前我國農(nóng)村迫 切需要經(jīng)濟、高效、節(jié)能、技術(shù)先進(jìn)可靠的 污水處理工藝和技術(shù)。
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