農村生活污水分散式處理的技術開發應用(一)
2022-06-13 來自: 中國水網 瀏覽次數:1171
到目前為止,我國農村地區的人口已經達到 6.6億,生活污水日排放量達 3000萬噸以上,農村生活污水處理率僅為百分之七。
這些生活污水中含有的有機物、氮和磷等污染物,嚴重威脅到農村的生態環境,可是由于投入資金不足和人們環境保護意識的淡薄。據 2005 年建設部《村莊人均環境現狀與問題》調查報告顯示,大部分村莊都沒有排水渠道和污水處理系統。因此農村生活污水的治理已經成為開發戰略,“十三五”規劃明確提出了“推進農村人居環境整治,加大農村污水治理”的建設目標。
目前,全國各地正在大力興建農村生活污水處理設施,取得了一些效果,但有些工程不能正常運轉,其中的原因亟待分析,需要總結出一套適合中國農村生活污水處理的模式。本研究團隊在農村生活污水處理領域通過 13 年的理論探索和工程實踐,已經建立并且長期運行了一些農村生活污水處理示范工程,在國內提出了農村生活污水的歸一模塊化處理模式。本文首先分析了農村生活污水的特點和污染現狀,然后對比了不同處理技術的優劣,詳細闡述了農村生活污水的歸一模塊化處理模式的理論內涵和工程應用案例。
一、農村生活污水的特點與污染現狀
1、農村生活污水特點
家庭生活污水包括沖廁水、廚房水、洗澡水以及洗滌水等,日本各類家庭生活污水的平均水量和生化需氧量(BOD)見表 1。
表 1 日本家庭生活污水的平均水量和水質
家庭生活污水的特點包括排放的不連續性,具有間隙脈沖特征,早、中、晚用水集中,而且沖廁水和廚房水都含有難降解的固體顆粒物。這些是城市生活污水和農村生活污水的共同特征,但是不同于前者,農村生活污水有其自身的特點和處理的難點,出水要達到排放標準的難度較高。歸納起來主要有以下 3 個主要難點:
(1)農村人口密度低,農戶分散,局部地區污水總量小,缺乏污水收集和輸送設施,生活污水難以集中收集,特別是小城鎮公共下水道設施的建設普遍存在資金不足的現狀。盡管在城市生活污水處理中氧化溝、A/O、A 2 /O 和 SBR 等工藝效果顯著,但是這些集中處理方法需要昂貴的污水收集管網建設費用,不僅投資大,而且運行管理復雜,維護費用較高,在經濟發展水平低、技術落后的農村地區難以推廣實施。因而,集中處理模式在農村地區會因財政上的原因難以實行,分散處理就顯得十分重要。
(2)隨著農村抽水馬桶等用水器具日漸普及,各種洗滌劑的使用量也有所增加,污水中氮、磷濃度高并含有大量的營養鹽、細菌、病毒,給農村生活污水的處理帶來了難度。
(3)農村生活污水處理工藝很難保證持續、長久運行。生活污水的處理工藝很多,每個工藝都各有優缺點,選擇合適工藝要綜合考慮多方面的因素:
A、經濟因素
應當結合當地經濟發展水平,考慮當地農民的經濟狀況及承受能力,選擇具體工藝時要降低投資成本,少占用土地,使運行維護費用在農民的可承受范圍內,以保證資金及時投入,設備正常運行。
B、工藝簡單,運行簡便,便于農民的日常維護。
C、處理效果,應在低耗的同時要保證處理效果。
因此,對農村生活污水既要經濟、直接原位處理,又要嚴格達標,那么處理污水用的生物反應器需要比城市污水處理系統具有更高的核心技術。
2、農村生活污水污染現狀
由于我國農村發展的不平衡性,農村居民的用水量和污染物的濃度差異很大,往往水量多的地區污水中污染物濃度相對較低,而水量少的地區污水中污染物濃度較高。侯京衛等總結了我國 11 個省市的農村生活污水水質水量數據,發現農村生活污水排放量在 14.5~116L/(人/d)范圍內波動,平均值為60.1L/(人/d);而化學需氧量(COD)、總氮(TN)和總磷(TP)分別在 62.1~12000mg/L、11.0~151.2mg/L和 0.3~13.8mg/L 之間變化,平均值分別為386.4mg/L、50.5mg/L 和 3.7mg/L。可見我國農村地區的水量和水質在不同的地區可能相差甚大,因此研究人員在設計工藝時應該考慮污染物的負荷,而不僅僅是水量,簡單來講應該以農戶的數量作為計算的依據。
我國目前并沒有農村生活污水排放的標準,往往是根據市政生活污水處理的 GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一 級A 或者一 級B 來控制污染物的排放。但是事實上,這種將市政生活污水的評判標準直接復制到農村生活污水治理中的做法是否合理還有待商榷。
首先,農村地區的土地資源豐富,生活污水中剩余的氮和磷都可以完全被植被吸收,在避免污染自然水體的同時還能產生可觀的經濟效益;其次,與農村生活污水排放到自然界中的氮和磷相比,農業活動如施用化肥對水體氮和磷的貢獻要大的多;如果要使出水水質從一 級B 提升到一 級A,需要將 TP 從 1mg/L 減少到0.5mg/L,將 TN 從 20mg/L 減少到 15mg/L,這個過程需要消耗大量的能量,產生的運行費用是農民無法承受的,并且增加了處理系統的復雜程度和不穩定性。因此,對于農村生活污水,應該盡快出臺相關的污水排放標準,如果仍然參照 GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》,那么一 級B 標準就能實現農村生活污水處理的低耗節能。