洞庭湖区乡村生活污水生态处理技术研究洞庭湖周边乡村生活污水处理技术系统研究以君山区为例

洞庭湖区乡村生活污水生态处理技术研究洞庭湖周边乡村生活污水处理技术系统研究以君山区为例

固体废水和生活废水是农村环境的两大支柱。农村生活生产污水无序排放会恶化人居环境,污染地表水和地下水,影响农村水源地的水质安全,是城市饮用水水源地水质安全的重大隐患。农村生活污水的主要来源是厨房污水、洗涤污水、冲厕污水等,农村生产废水的主要来源是养殖业冲圈水、乡镇企业生产废水、农田退水等。污染物成分复杂,农村生产废水的有毒有害成分含量大,直接进入了土壤、河流与湖泊中。君山区位于洞庭湖生态经济区,紧挨东洞庭湖国际重要湿地,生态地位极其重要。因此君山区的水污染防治工作,尤其是乡镇和农村的污水处理建设,不仅直接关系到君山区的社会经济的可持续发展,而且还直接影响到洞庭湖的生态安全。本文在分析君山区乡镇和农村水污染现状的基础上,提出了通过加强人工湿地和城镇污水处理系统的建设,来提高君山区乡镇和农村水污染防治的技术思路,希望为君山区甚至洞庭湖区域的农村水污染防治提供参考。1研究区域的基本情况与水污染的现状1.1长沙长江三湘四水提出君山区地处岳阳市西郊,东部隔洞庭湖出长江水道与岳阳楼区为邻,西接岳阳市华容县,南部紧邻洞庭湖,北部是长江黄金水道,东北角为著名的三江口,整个湖南省的三湘四水的水流经洞庭湖,从这里汇入长江。1.2生活污水产生量过大通过调查发现,君山区乡镇和农村水污染主要分为以下5类。一是居民生活产生的污水,除县城外,全区7个乡镇(含农村)每天产生大量的生活污水,90%以上未得到处理而直接排放;二是畜禽养殖引起水污染,主要包括养猪场和鸡鸭养殖场产生的污染,而且这些养殖场未配套建立用于处理粪便的沼气池;三是农业生产过程中农药化肥的使用引起水污染,2014年,全区农业生产农药用量大约为2500t,化肥用量大约为6.38万t;四是工业生产引起水污染;五是医疗废水污染。1.3君山市及周边农村污染现状1.3.1有待进一步深化君山区乡镇和农村的生态建设和环境保护工作有待进一步深化。农村环境“脏、乱、差”的问题在一些镇村仍然突出,“垃圾靠风刮,污水靠蒸发”的现象在一些镇村依然存在。1.3.2畜禽养殖污染君山区农村饮用水源主要采用地下浅层水源及地表水。在有的乡村,多饮用浅层地下水,其水质普遍较差,口感苦涩,矿化度偏高,水质不符合生活饮用水卫生标准。加之农村生活污水长期污染浅层地下水,畜禽养殖污染问题没有得到有效遏止,既污染环境,又污染水源。特别是许多市镇由于受垃圾填埋场渗滤液的影响,库中COD浓度达到14100mg/L,对居民生活饮水造成了严重危害,群众反应强烈。1.3.3生物多样性条件化肥和农药的应用对农业的增产起到了重要的作用,但由于技术落后,导致大部分化学元素进入环境和土壤,对生物多样性破坏的严重后果已经显露。同时,随着农膜加升,非降解农膜破碎部分残留在地表和土壤中,不易分解,污染了环境。1.3.4水排放设施不完善多数镇村没有垃圾填埋场或是垃圾填埋场比较简陋,污水排放设施、垃圾清运车辆数量不多,保洁人员以及垃圾桶的配备并未覆盖全部村庄,而仅限于重点村镇,农村环保政策、法规、标准体系不健全,机制不完善等。2农村生活水处理技术体系2.1生活污水的主要类型乡村生活污水类型、特点和处理模式详见表1。1)分散家庭型。该类型主要指独户独院的民宅。主要分布在洞庭湖区靠近丘岗、低山区域。其主要特点是:以生活污水、畜禽养殖粪便与污水为主,污水总量相对不大,但分布非常分散,处理成本相对较高,加上一般家庭的处理意识不强,处理相对困难。2)自然集中居住型。该类型主要指自然村落。主要分布在地势相对平坦的低山山脚、山谷和丘岗区域。其主要特点是:污水主要由生活污水和畜禽养殖粪便与污水为主,同时还有小部分地表径流面源污染,污水总量有一定规模,但其分布相对集中。3)规划集中居住型。该类型主要指行政村或政府规划的集中村庄。主要分布在平原、交通条件相对较好的区域。其主要特点是:污水主要由生活污水和畜禽养殖粪便与污水为主,同时还有一部分地表径流面源污染,或者有小部分的工业污染,污水总量较大,但其分布比较集中。4)小城镇型。该类型主要指乡镇所在地或重要集镇。主要分布在交通条件好的平坦区域。其主要特点是:污水包括生活污水、规模畜禽养殖粪便与污水、工业生产污水、医疗污水、农业面源污染等,污水种类多、总量大,危害程度大,分布非常集中。2.2农村生活污水处理模式与技术体系的研究2.2.1污水集中处理。在一般意义乡村生活污水处理技术模式主要包括以下三种。分散处理模式:即将污水按照区域特点进行收集,单独处理,通常采用中小型污水处理设备或自然处理等形式。如庭院和排水沟结合型人工湿地处理系统。集中处理模式:即将所有住户产生的污水集中收集,统一建设污水处理设施,通常采用自然处理和常规生物处理等工艺形式。组合处理模式:即根据污水分布的实际情况,采取分散处理模式和集中处理模式相结合的处理模式。2.2.2湿地措施1)家庭一体化污水处理设备技术。家庭一体化污水处理设备技术是凯天环保自主创新的采用生物滤膜处理污水技术,是一种非常适合村镇点多面广生活污水的治理技术。该技术属于分散处理模式,主要应用于分散家庭型生活污水的处理。2)庭院和排水沟结合型人工湿地处理系统。农村废水的适宜汇集。建议采用排水沟道进行,排水沟道开敞与空气接触,能够参与自然水循环过程,能有效利用水体的自净能力;同时排水沟道维修养护方便、容易操作。在村庄庭院以道路两侧为佳,结合道路和地势条件规划布置排水沟,排入村庄附近的天然水体或人工水体内。不管是天然水体或人工水体,其中的水生植物是湿地的灵魂,水生植物应具有多样性,综合考虑生长能力、根系发达程度、去污性能、经济价值和美观等要求确定,并应优先选择乡土品种。3)人工湿地污水处理系统。人工湿地污水处理系统具有效率高、投资和运转成本低、技术简便、处理量灵活(小型人工湿地即可日处理污水3000m人工湿地污水处理系统工艺流程组合图及构建示意图见图1和图2。4)中小型生活污水生态处理系统。该系统采用高负荷地下渗滤污水处理复合技术,属于集中处理模式,主要应用于自然集中居住型或规划集中居住型乡村生活污水的处理。该技术采用地下高负荷渗滤+人工湿地处理技术处理生活污水,通过长期处理实验,合理构造人工滤层,并配置相应自检系统,提高了运行效果和安全保障。该工艺有占地少,不改变土地用途,受气候条件影响小,能耗低,适用范围广的特点。中小型生活污水生态处理系统工艺流程为:污水经过隔油、沉淀、厌氧预处理后进入水量调节池,然后通过埋在地下的散水管网间歇性投配到高负荷地下渗滤单元,使污水在人工滤料中横向运移和竖向渗滤,其中的污染物被不同功能—结构层的滤料拦截、吸附,落干时适量通风供氧,并最终通过微生物分解转化,具体如图3。5)小城镇污水处理厂该系统属于集中处理模式,主要应用于小城镇型或规划集中居住型乡村生活污水的处理。小城镇污水处理厂主要利用中小型生活污水生态处理系统的院里,在小城镇集中布局1处以上的中小型生活污水生态处理系统,并且实现自动遥控管理(图4)。3建设农村生态湿地系统建议在人口密集的城镇优先开展生活污水处理设施和污水管网建设,而在经验、技术、设施保