农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究-以重庆地区为例

文章编号1674－6139(2014)11文章编号1674－6139(2014)11－0078－04农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究—以重庆地区为例陈梅1钟成华2张卫东3钱珍余1蒋佳凌2郝真友2(1．重庆大学城市建设与环境工程学院重庆401330;2．重庆工商大学环境与生物工程学院重庆400067;3．重庆市环境科学研究院重庆401147)摘要:为了解农村生活污水处理技术在应用过程中的效果。以重庆地区为例对重庆市3个村庄的生活污水处理设施进行了调查。根据出水水质和建设成本对村庄常用的污水处理技术进行经济技术综合比较分析。结果表明无动力人工湿地较为经济应用效果并不理想在经济条件比较薄弱的地区可作为过渡型处理技术加以应用;渠道式生态沟投资较昂贵不推荐使用;一体化设备投资昂贵运行管理简单在经济条件较好的地区可以考虑使用。关键词:农村环境治理;无动力人工湿地;生态沟;一体化设备;应用效果中图分类号:3．1文献标志码:BAlicationＲeltsadEcooicAalyisofewagereatetecologiesinＲralEviroetＲeeiationinCogigCityChenei1hongChenghua2hangedong3anhenyu1angang2aohenyou2(1．anCoconadEvoealEgeegCoggveyCogg0Ca;2．EvoealadBoogcalEgeegCoggecoogyadBesveyCogg7Ca;3．CoggeofEvoealceceCogg7Ca)rct:noeroeadeacaleectofalewageeaetecoogyneacaonoceseewageacesn3vagesweevegaednCogg．eecoocaladeccalorcoonedewageeaetecoo-gyoghwaerayadcoconcotweecoaedadaayedeesowedatoweedweasaeoeecoocaltaccalacaonwasotgood．sewageeaetecoogycaneaedasaaoalecoogy．eEco－chsexeveeeoeotecoeed．eegaonevcesexeveadeoeaonaageetseeeoesewageeaetecoogycaneaedneaeaswchecooccoonsweay．Keyrs:alevoeteccaon;oweedweas;eco－ch;egaonevce;acaones农业大农村生活污水具有污染面、日变化系数间歇排氨氮含量特长期的无组织排放造成农村卫生环境恶年为解决农村突出部开始注重农村环境的治理是农村环境治理的重要重庆市从0年起开始对农村环境进行治图1。图1重庆市农村生活污水治理总体思路收稿日期2014－09－29基金项目:重庆市2013年第四批环五大行动专项项目(61)作者简介:陈梅(1990－)女硕士研究生研究方向:水污染防治与资源化利用。·78·1农村生活污水处理技术应用现状通过对重庆市63个代表型村庄的生活污水处第39卷第11期2014年11月.39.11v．2014陈梅等·农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究—以重庆地区为例理设施的建设资料进行收集整理得知63个村庄中共修建6461第39卷第11期2014年11月.39.11v．2014陈梅等·农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究—以重庆地区为例理设施的建设资料进行收集整理得知63个村庄中共修建6461个散户污水处理设施和474个小型聚居区污水处理设施设计处理负20750t/d，设计服务人296948人。散户污水处理设施在数量上所占比例较大高达93.17%散户污水处理设施主要是化粪池;聚居区污水处理设施数量较散户污水处理设施少仅占所有污水设施的6.83%小型聚居区污水处理设施采用的污水处理技术有中小型无动力人工湿地渠道式生态沟和AOBＲ(厌氧好养生物反应器)一体化设备。生活污水处理设施采用的技术数量及其应用比例见表1。表1农村生活污水处理采用的处理技术及其应用比例情况数量(个)数量(个)规模分类占比技术分类总体占比分类占比化粪池(Q2)化粪池(2＜Q5)沼气池(Q2)中小型人工湿地渠道式生态沟BＲ一体化设备4595131055666．26%18．89%8.02%71．12%20.28%8．60%散户污水处理设施646193．17%3799235．46%1．33%0.04%79．96%19．41%0.63%小型聚居区污水处理设施4746．83%(注:Q代表生活污水设计流量单位:t/d)2．1 生活污水处理设施的运行情况从表2的调研结果中可知小型聚居区生活污水处理设施的总体实际使用比例仅有51.6%接近一半的处理设施处于闲置状态其中渠道式生态沟闲置率高达75%污水设施的有效使用率较低;正常运行的污水处理设施还存在运行负荷较低的情况总体上在用污水处理设施的运行负荷仅有40.0%。2调查中选取了31个小型聚居区生活污水处理设施进行详细调研调查其运行负荷并对处于运行状态的污水处理设施的进水出水进行取样送重庆市环境监测中心进行水质分析以了解各处理技术的实际处理效果为农村生活污水处理技术的选择提供可靠依据。表2聚居区生活污水处理设施运行情况在用设施设计负荷(t/d)在用设施实际处理量(t/d)在用设施运行负荷(%)调查设施数使用比例(%)分项在用数中型人工湿地小型人工湿地渠道式生态沟BＲ一体化设备总计714823158211671．457．125.050.051．622575903042080.846．428.013.0168．235．961．931．143．340.0(注:中型人工湿地为25≤Q＜100t/d;小型人工湿地为Q＜25t/d)造成上述现象的主要原因:一是设计人员对农村生活污水产生量估算不准确。在农村生活污水治理方案中生活污水水量的估算多采用当地居住人口数乘以人均日产污水量设计人均日产污水量多为60～80升/人·天而调研发现由于农村居民勤俭节约和废水再利用率高人均排出的污水量仅有30～45升/人·天。对于渠道式生态沟而言设计污水量与实际污水量的差异是造成闲置率较高的主要原因;二是污水设计方案中未考虑流动人口。污水治理方案在设计时有的地区直接采用户籍人口进行设计造成实际排水量与设计排水量差别较大，如井泉村户籍人口1521人设计服务人口1500人，基本未考虑人员外出情况;三是配套管网不完善。小型聚居区污水处理设施的管网系统不完善是造成实际污水水量与设计污水水量差异较大另一因素如大坪村聚居区管网系统。2．2 污水处理设施处理效果根据水样监测结果见表3中型人工湿地渠·79·第39卷第11期2014年11月.39.11v．2014陈梅等·农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究—以重庆地区为例道式生态沟及BＲ一体化设备的达标排放率较第39卷第11期2014年11月.39.11v．2014陈梅等·农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究—以重庆地区为例道式生态沟及BＲ一体化设备的达标排放率较高但其运行负荷分别为35.9%31.1%和40.0%，实际污水处理量远低于设计污水量客观导致污水在设施中停留时间长污染物处理效果较好但不能真实反映该技术在设计污水处理量下的有效性。另一方面由于中型人工湿地渠道式生态沟及BＲ一体化设备的实际运行负荷相差不大因此各处理技术的污染物去除率具有一定的可比性由表3可以看出中型人工湿地和渠道式生态沟在CDN、P氨氮的去除率上相差不大而BＲ一体化设备在NP去除率上明显比中型人工湿地和渠道式生态沟差。小型无动力人工湿地CDNP氨氮去除率均较差调查中有一半的污水设施出水水质未达城镇污水处理厂污染物排放标准(B18918－2002)一级B标准且存在出水水质高于进水水质的反向情况分析原因可能是小型人工湿地无明确运行主体和运行经费而呈现无人管理状态，水质监测时期又处于植物的越冬期湿地植物无人收割管理枯萎的植物腐烂释放出营养物质导致出水水质不达标。因此证实了无动力人工湿地应用于农村生活污水的治理时处理效果对运行维护管理的依赖较］。表3各类污水处理技术的污染物去除效］监测个数达标排放数CD平均去除率%P平均去除率%N平均去除率%氨氮平均去除率%分项中型人工湿地小型人工湿地渠道式生态沟BＲ一体化设备5821442175．161．179．789．692．149．189．345．589．624．274.048．782．821．489．898．9(注:水质监测数据来源于重庆市环境监测中心排放执城镇污水处理厂污染物排放标准(B18918－2002)一级B标准)异导致建设成本的不同规模越大单位建设成本越聚居区生活污水处理设施经济性分析3低。参照环保部发布农村生活污水处理项目建］设与投资指南》中小型人工湿地建设投资参考值为0.15～0.30万元/吨就无动力人工湿地的实际建设投资上看吨水建设投资大于参考值。由于渠道生态沟和一体化设备尚未出台相关建设投资的参考值对其投资的合理性无法做出准确判断但与人工湿地相比渠道式生态沟和BＲ一体化设备的单位建设成本明显高于人工湿地就建设成本而言无动力人工湿地最经济。3．1 建设成本比较分析对各类污水处理设施的单位建设成本进行比较可知见表4无动力人工湿地渠道式生态沟和BＲ一体化设备3种处理技术中渠道式生态沟的单位建设成本高达0.95万元/t其次是BＲ一体化设备0.8万元/t相对最经济的处理设施为无动力人工湿地中型小型人工湿地分别为0.41万元/t0.76万元/t。人工湿地也由于规模大小的差表4农村生活污水处理设施的经济性指标设计总负荷(t/d)建设总投资(万元)吨水建设成本(万元/t)占地总面积(m2)吨水占地面积(m2/t)分项中型人工湿地小型人工湿地渠道式生态沟BＲ一体化设备22575903093．356．885．9240.410.760.950.81499．1533．81035．71206．77．111．54.0面流人工湿地为8～15m2/t。重庆地区多采用表面流人工湿地与潜流人工湿地相结合的方式吨水建设面积参考标准为5～9m2/t已建设使用的中小型人工湿地在占地面积上满足指南要求。同样由于渠道生态沟和一体化设备尚未出台相关占地面积的参考值对占地的合理性无法做出准确判断但与人工湿地相比渠道式生态沟的占地较高BＲ一体化设备占地较省。3．2 占地面积比较分析对各类污水处理设施的吨水占地面积进行比较分析渠道式生态沟单位占地面积最高达11.5m2/t其次是人工湿地中型小型人工湿地分别为6.7m2/t7.1m2/t占地面积相对较小的是BＲ一体化设备4.0m2/t。参照环保部发布农村生活污水处理项目建设与投资指南］人工湿地系统吨水建设面积参考标准为潜流人工湿地2～3m2/t表·80·第39卷第11期2014年11月.39第39卷第11期2014年11月.39.11v．2014陈梅等·农村生活污水处理技术的应用效果及其经济性分析研究—以重庆地区为例工湿地设施除磷脱氮的效果较差;设施运行不到3年运行时间较短运行负荷较低其工艺缺陷尚未充分显现随着运行时间延长和运行负荷提高尤其无动力人工湿地设施出水达标排放水平将会降低;无动力人工湿地设施运行期间一般无需能耗其设施管理易被忽略。建议加强设施运行管理维护及时清除湿地内枯死植物。(4)因地制宜选择工艺技术努力推进经济实用型技术示范。针对重庆市目前采用较多的无动力人工湿地技术存在易堵塞冬季处理效率低的缺陷，一体化设备较缺乏建设成本较高等问题建议:结合区域和流域水质改善目标需求综合考虑农村经济发展和人口流动变化合理选择无动力人工湿地工艺鉴于渠道式生态沟经济性不突出不予支持推广应用;加强对已有且运行效果差的设施进行技术升级改造如将无动力人工湿地改造为微动力人工湿地确保设施发挥应有作用。(5)农村生活污水处理新技术的应用。跟踪全国农村污水处理技术发展动态结合农村土地资源较为丰富现有洼地等地理特点筛选效果稳定全面建设投资合理运行维护简单的技术进行示范，如稳定塘系统土地处理工艺厌氧生物处理系统，土壤地下渗滤工6－］等为农村生活污水处理寻求经济合理技术可靠的技术。4结论及建议4．1 结论综合各种污水处理技术在农村生活污水治理中实际使用率运行负荷处理效果建设成本及占地面积等因素可得出以下结论:(1)人工湿地在建设投资上较为节省使用率较高运行负荷相对比较有保障但出水水质对运行维护管理依赖较大在经济条件一般的地区可作为过渡型污水处理技术使用，且在使用时必须加强运行维护管理。(2)渠道式生态沟闲置率较高由于污水的垂直型折流设计正常运行依赖于对污水量的准确估算否则即可造成处理系统的全部瘫痪风险较大且投资较昂贵占地面积较大征地困难所以除非有特别好的建设环境条件(天然沟渠等)下使用外一般情况下不推荐使用该工艺技术。(3)BＲ一体化设备占地较省后期运行维护简单脱氮除磷效果一般出水可达综合排放标准建设投资较贵在经济条件较好对脱氮除磷要求不高地区可以采用。建议通过对63个农村小型聚居区生活污水处理设施的建设资料进行统计对32个污水处理设施进行实地调研以及对处于运行状态的污水设施进行处理效果分析主要建议如下:(1)近半数的农村聚居区生活污水处理设施闲置提高设施使用率是需要引起重视的问题。实地调研的聚居区