农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究

1、农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究第32卷第9期2021年9月砭尉敢EnvironmentalScience&TechnologyV01.32No.9Sep.2021农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究李海明(福建省环境保护设计院,福建福州350003)摘要:从农村地理环境,自然条件,经济水平,环境目标要求等实际情况出发,考察分析农村生活污水产生,收集,处理及资源化全过程,就农村生活污水的分散式处理方式提出了分散分质处理和分散混合处理两种系统,并对其组成,特点以及在不同条件下的适用性进行了分析.同时结合工程实践,介绍了几种适合农村生活污水分散式处理实用技术,并对其工艺

2、过程,技术特点,投资,运行费用以及处理效果进行了分析,结果说明:(1)厌氧沼气处理技术投资省,资源化高;(2)人工湿地处理技术COD去除率75%.-80%,吨水投资20003000元,运行费用nl元,运行管理简便;(3)地埋式微动力小型二级污水处理装置吨水投资约2000-3500元,运行费用0.5.-.0.6元;(4)蚯蚓生态滤池,生态厕所管理方便,资源化好,有较好的开展前景.关键词:农村;生活污水;分散式;处理系统;实用技术中图分类号:X703文献标志码:A文章编号:10036504(2021)09-0177-05DistributedRuralSewageTreatmentSysteman

3、dPracticalTechnologyLII-Iaiming(FujianEnvironmentalProtectionDesignInstitute,Fuzhou350003,China)Abstract:Accordingtotherequirementstobuildnewruralareas,andbasedonmralgeographicalenvironment,naturalconditions,economiclevelandenvironmentalgoals,andcombinedwithdischargingcharacteristicsofmraldomesticwa

4、stewater,thecomposition,characteristicsandapplicationconditionsondistributedtreatmentsystemofmralwastewaterwereanalyzedindetails.Combinedwiththeengineeringpractice,severalpracticaltechnologiesofdistributedruralwastewatertreatmentsystemwereproposed,withanalysisoftheprocess,investmentandoperatingcosta

5、ndeffectsforthereferenceofthepracticalapplication.Keywords:ruralarea;domesticwastewater;distributed;processingsystem;practicaltechnology目前我国共有60多万个行政村,250多万个自然村,居住生活着2亿多农户,近8亿人口.随着农村经济开展,生活水平不断提高,楼房,抽水马桶,厨卫等城市化设施在农村的应用,农村生活污水水质,水量发生较大变化,未经处理的生活污水排放,使农村沟渠,池塘的水质发黑变臭,蚊虫滋生,影响农村人居环境,威胁着农民的身体健康.同时,农村污水造成饮

6、用水源污染,湖泊,水库的富营养化现象也越来越突出.我国大局部农村居住分散,经济根底较薄弱,地形地理条件复杂,大面积污水收集和集中处理在技术上和经济上很难实现.而小型化,就地化,分散式处理那么投资低,实施快.从20世纪70年代开始,日,美,欧洲等兴旺国家就采用分散式污水处理方式对乡村的污水进行治理,取得很好的成效.我国生活污水分散式处理研究和应用始于20世纪80年代末,先后在居民小区,宾馆,学校,医院等建设一批化粪池,无动力地埋式,微动力地埋式等小型污水处理装置,为缓解当时城市污水带来的环境污染起到一定的作用.目前,分散式污水处理已成为国内外生活污水处理的一种理念和方法【.在农村污水治理过程中,

7、如何借鉴国内外分散式生活污水处理的成功经验,应用分散式污水处理的特点,结合当地经济水平,自然条件,环境目标,采用不同的处理技术,因地制宜规划,加快污水设施建设,改善农村居住环境是环保工作者面临的新课题.1农村生活污水排放特点1.1农村家庭生活污水特点随着农村自来水,洗衣,卫生,厨房设备的普及与应用,家庭生活污水可分灰水和黑水两类【2J,其中灰水由厨房排水,卫生淋浴水,洗衣水构成;黑水由粪便和收稿日期:20211227;修回20210502作者简介:李海明(1953一),男,副院长,高级工程师,主要从事环境工程技术咨询,设计及技术管理,( 电子信箱)ming_195

8、3sina.eom0178I墨诧尉敢求第32卷尿液及其冲洗水构成.根据有关资料,家庭人均年排放灰水25000-100000kg,尿液500kg,粪便50kg.家庭废水主要污染物组成的特征见表l.表1家庭废水主要组分特征Table1Characteristicsofthemaincomponentsofdomesticsewage从表l可以看出:灰水产生量大,所含的污染物浓度低,处理后可作为回用水;尿液所含的养分最高,单独处理后可用于农业生产;粪便带来的健康危害最大,采用不稀释处理粪便,可作为农业土囊改进剂.但随着水冲厕的运用,要把尿液和粪便分开收集有一定困难,从实际出发,我国农村生活污水按灰水

9、和黑水分开处理是比拟现实可行的.1.2农村生活污水综合排放特点农村生活污水综合排放是指农村家庭产生的黑水和灰水混合,并通过污水管网收集后的污水排放.一般农村生活污水排放量较小,排放时间集中在早,中,晚,因农村居民生活规律相近,生活污水夜间排水量最小,甚至可能断流,水量变化明显,日变化系数大,一般在3.05.0之间.一般农村生活污水综合排放浓度与家庭用水量有关,所含有机物浓度相对偏高,重金属,有毒有害物质较少.不同地区农村生活污水排放特性见表2.表2不同地区农村生活污水排放特性Table2Dischargingcharacteristicsofruraldomesticsewageindiffe

10、rentareas2农村生活污水分散式处理农村生活污水分散处理是根据农村不同地理环境条件,居民分帝隋况,地形条件,以单户,自然村,行政村,镇为单位进行污水收集,并以不同的技术方法进行处理.它具有效劳范围小,处理规模小,分散建设,分散管理,污水处理工艺组合灵活,可实现处理和回用相统一.从污水的产生,收集,处理及资源化的全过程考察,分散式污水处理主要有两种收集处理系统:一是分散式分质污水处理系统嘲,二是分散式混合污水处理系统.不同系统有不同的特点,不同的适用范围以及相应的处理技术.2.1农村生活污水分散式分质处理系统农村生活污水分质处理是指在农户污染源产生点对废水废物进行分类收集,分类处理,分别回

11、收利用.该处理方式优点是污染物从源头分开,可根据不同污染物的特性采用不同的处理方法,不需耗用大量的水输送粪便,不仅减少了水资源的消耗,且有利于降低处理量和处理难度,有利于资源的回收利用.主要缺点是处理系统比拟复杂.生活污水分质处理系统包括分类收集,处理,出水的回用或排放以及生物固体的处理和资源化利用等,农村生活污水分质处理系统见图1.2.2农村生活污水分散式混合处理系统农村生活污水分散混合处理模式是家庭产生的几种废水集合一起混合收集,混合处理.该处理方式以水作为载体,将粪便或厨余进行稀释和输送,可在一定区域范围内进行污水集中收集处理,但由于污染物被稀释,增加处理量和处理难度,污水资源化困难.分

12、散混合污水处理系统见图2.图1农村生活污水分质处理系统图Fug.1Diagramofthetreatmentsystemofruraldomesticsewagebyseparatingquality图2农村生活污水混合处理系统图Fug.2Diagramofthembmedlrealmentsystemofruraldomesticsewage2.3农村生活污水分散处理系统适用性从农村生活污水分散式处理系统的组成,特点分析可知,分散式分质处理系统污水资源化好,但收集系统复杂,污水收集范围有限,适用于居住分散,经济条件较差,资源利用方便地方.而分散式混合处理系统有利于一定范围的污水收集处理,适用

13、于人口相对集中,经济条件较好,地形较平坦的地方.根据农村社会,经济,地理地形,环境目标等因素初步分第9期李海明农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究179析,农村生活污水分散处理系统在不同条件的适用性见表3.表3农村生活污水分散处理系统适用性Table3Applicabilityofthedispersetreatmentstemsofruraldomesticsewage工程农村生活污水分散处理系统适用性分散式分质处理系统分散式混合处理系统社会情况经济条件地理环境地形条件环境目标规模形式出水要求人口分散,水资源紧缺,农业耕作为主,尿液,粪便处理后就地使用.人口相对集中,用水条件尚好,有多种

14、产业.回收污水用于灌溉或景观.收入水平较低.经济条件较好,农民收入较高.偏远山区,水源上游,湖泊,水库周边.城镇边沿,湖泊,水库周边村落集群.地形复杂,地势上下不平,居住分散.地形较平坦,居住较集中.村容整洁,水源保护地,水环境敏感.村容整洁,水环境保护要求.以就地户用型为主.以微型,小型为主根据环境目标确定.水功能区保护要求.3农村分散式生活污水处理实用技术3.1厌氧沼气池处理技术我国农村沼气池处理技术是利用人畜粪便或农作物秸秆在沼气池内的缺氧条件下,由厌氧和兼氧微生物共同作用将有机物转化为cH4和CO.产生的甲烷混合气体称为沼气,其热值为2025MJ/Nm3,是良好的燃料.发酵的沼液,沼渣

15、可作为农作物的肥料.农村户用沼气生产工艺见图3.图3农村户用沼气牛产工艺Fug.3Diagramoftheprocessofmethaneproductioninruralfamily农村厌氧沼气池主要有砖混结构,昆凝土结构和玻璃钢等形式,其集气方式主要有水压式,钟罩式等.它们共同特点是结构简单,池体埋于地下,人畜粪尿靠位差流人池内,无动力要求,投资省,操作维修方便.根据经验,建一座8m.的沼气池可以处理35人的生活废水和3头猪的粪便,日产沼气11.5m.,日处理污水量0.51.0t.农村厌氧沼气池主要技术经济指标见表4.表4厌氧沼气池主要技术经济指标Table4Maineconomic&am

16、p;amp;technicalindicontheanaemicmethanetank3.2人工湿地处理技术污水人工湿地处理技术是一种自然生态处理方法,利用土壤,植物和微生物等生态系统的物理,化学和生物的三重协调作用,通过过滤,吸附,沉淀,离子交换,植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化.人工湿地类型可分为外表流和潜流两类51,潜流湿地处理主要有垂直流和水平流两种方式,在我国生活污水人工湿地处理中,潜流方式占主导地位.生活污水人工湿地处理工艺流程见图4.污水原水H格栅H沉淀池H级处理床H=级处理床H出水图4生活污水人丁湿地处理丁艺流程图Fug.4Diagramofthetreatmentp

17、rocessofdomesticsewagebyconstructedwetland人工湿地处理系统对生活污水的COD,BOD有较高的去除效果,同时通过水生植物吸收,微生物的硝化和反硝化以及氮的挥发等途径实现良好脱氮,人工湿地还通过人工土壤固磷及植物根系吸收除磷两种方法去除磷61.生活污水人工湿地处理系统污染物去除率见表5.表5生活污水人工湿地处理系统污染物去除率Table5Removalefficiencyonthepollutantsindomesticsewagetreatmentbyconstructedwetland旦:里旦去除率(%)75808095506(】607O85近几年,人

18、工湿地在我国新农村建设中得到广泛应用,北京郊区农村,河北白洋淀等地已成功建设一批人工湿地污水处理场,日处理规模从几吨到几百吨.根据有关工程实践,农村生活污水人工湿地处理具有投资适中,运行费用低,几乎不须管理,污水处理效率高,可长期达标排放.以日处理200t为例,其主要技术经济指标见表6.表6生活污水人工湿地处理主要技术经济指标Table6Maineconomic&technicalindicesonthedomesticsewagetreatmentbyconstructedwetland18O弘诧尉破第32卷3.3小型二级污水处理装置技术小型二级污水处理装置采用物理和生物相结

19、合方法进行污水处理.污水首先经过格栅,初沉池后进入厌氧,兼氧或好氧等生物处理,最后污水经沉淀排放.目前应用较多的有地埋式无动力,地埋式微动力等污水装置,处理能力从几吨到几百吨不等.3.3.1地埋式无动力污水处理装置地埋式无动力污水处理装置采用初沉池+厌氧污泥床接触池+厌氧生物滤池工艺,并将全套装置埋于地下,工艺过程简单,不耗能,无需专门管理,水力停留时间一般大于24h.有关工程实践,地埋式无动力污水处理装置处理每吨水的投资约2000元.各种污染物去除率为:COD50%70%,BOD50%70%,NH3一N10%20%,磷酸盐20%25%,SS60%一70%,经处理后的生活污水一般只能到达二级排

20、放标准.需要注意的是由于埋地式无动力生活污水处理装置的工艺技术,制造水平以及运行条件要求较高,不同处理装置的处理效率存在较大的差异71,在工程设计和应用中应根据不同的污水性质采用不同的技术参数进行专业化设计制造和安装.3.3.2地埋式微动力污水处理装置地埋式微动力污水处理装置由厌氧反响区,接触氧化区和沉淀区组成,接触氧化区装有生物填料和水下曝气机,污水在生物膜上的微生物新陈代谢作用下去除污染物,装置内不需回流污泥,不产生污泥膨胀,耐冲击负荷较强,COD,BOD去除率高81,该装置经特别设计后可实现全自动化操作,无人值守,其工艺流程如图5.I望查堡H塑竺H望!H堡墨些HH堂查l图5地埋式微动力污

21、水处理流程图Fug.5Diagramoftheundergroundandmicro-powerSewageTreatment地埋式微动力污水处理装置其核心技术是生物接触氧化法,根据不同的处理水质和环境要求也可以采用厌氧,缺氧,好氧(A/o)工艺,以取得良好脱磷除氮效果.有关工程实践,微动力地埋式污水处理装置的吨水投资25003500元,运行费用0.50.6元/水,各种污染物去除率为:COD70%一80%,BOD80%85%,NH3一N60%70%,磷酸盐50%75%.SS80%-90%.3.4新型污水生态处理技术3.4.1蚯蚓生态滤池蚯蚓生态滤池是近几年在国外开展起来的一项新型生态污水处理技

22、术,它是利用人工方法在滤床中建立适合蚯蚓和多种微生物生存的生态环境,对所处理城镇污水中各种形态的污染物物质通过蚯蚓和其他微生物的协调作用进行处理和转化【圳.蚯蚓在生态滤池中的主要作用是:参与污水污泥的分解,对滤床起清扫作用,防止堵塞,增加滤床的通气性,改变生物种群结构,提高生物活性,促进滤床碳,氮分解和转化.据有关资料介绍【1,蚯蚓生态滤池对COD,BOD,ss和NI-I3一N的去除率分别为83%-88%,91%96%,85%92%,55%65%.同时蚯蚓生态滤池工艺过程和设备简单,操作容易掌握,维护管理方便,适合于农村生活污水处理,但由于蚯蚓有冬眠和夏眠的习性,会造成阶段性出水不稳定,据报道

23、,李先宁】采用蚯蚓生态滤池+湿地的生活污水处理技术,取得良好的效果.3.4.2生态厕所生态厕所是采用具有良好多孔性,吸水性,排水性的锯末或麦秸作为微生物的繁殖场所,在反响箱内进行人工强化堆肥处理.生态厕所内的粪尿和锯末混合,在微生物作用下得到快速降解,其产物可作为肥料及土壤改进剂.目前生态厕所在日本局部城市已经进入实用阶段,在我国的江苏已进行试用.据M-A.LopezZavala等14】试验分析,影响生态厕所正常运行的有温度,湿度和混合频率三个主要因素,其最正确的操作工况为温度5060,湿度50%60%,混合频率l525次/d.假设在最优和一般工况区以外运行或湿度,温度变化大,对排泄物降解可能

24、停止,将会产生异味,并可能对人体健康产生危害.因此生态厕所的运行管理比拟严格.生态厕所作为水冲厕所的替代产品,无需以水作为媒介运输粪便,Liut51等考察了SeivaDeko公司s一15型SDT在我国江苏省试用情况说明,该类生态厕所可降低COD处理负荷2.35kg/(a?人),降低NH3-N0.63kg/(a?人),对有机物降解率为92.85%,每人每年可节约水42m3,主要运行费用是电费,约为水冲厕所的2/3,基建费用是水冲厕所的1.5倍,从长期效益分析,生态厕所总费用比水冲厕所低,同时可以节约水资源,实现生活污染物最大资源化.4结论(1)农村分散式污水处理系统主要是由农村的地域,地理,地形

25、条件以及农村经济,生活习性,居民分布,行政管理等综合因素决定的,在农村污水治理规划中应根据不同的实际情况,因地制宜确定合理的规模和选择可行的技术.(2)农村是实现污水资源化利用最有利的地方,污第9期李海明农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究181水经处理后可就近回用于农田,人畜粪便处理后用于农作物的堆肥.因此,农村污水治理应尽可能考虑污水资源化,采用分散式分质处理系统和相应的处理技术.(3)农村所处的地理环境不同,在污水处理规划和实施中,应从当地环境保护目标出发,充分考虑技术经济性,合理确定污水处理深度和排放标准.(4)农村污水处理应着眼于环境效益最大化,治理费用最小化,采用技术成熟,操作

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