太湖流域农村生活污水组合处理与渗滤处理系统研究

太湖流域农村生活污水组合处理与渗滤处理系统研究

淀山湖位于江苏省和上海交界处，横跨江苏省昆山市和上海市青浦。它是太湖流区洪水下入该区域的主要渠道和重要水资源的储水设施。此外，它也是一个重要的省级生态缓冲区，是上海黄浦江上游重要的饮用水水源保护遗址。环淀山湖周边有广大的农村地区,江苏省辖淀山湖镇、千灯镇、锦溪镇、周庄镇,上海市辖金泽、练塘及朱家角三镇(下称青西三镇)。2007年以前,区域内大部分农村生活污水就近直排,对淀山湖及其周边水造成严重污染。在太湖流域污染治理被日益重视的今天,对环淀山湖区域农村生活污水的治理技术及其成效进行研究,具有重要的现实意义。为此,笔者在分析了青西三镇的农村生活污水排放现状及其存在的问题后,有针对性的选择了复合滤池-人工湿地组合处理系统和地下土壤渗滤处理系统2种方法对农村生活污水进行处理,并对出水效果进行了分析和监测,以期能为农村生活污水处理提供借鉴,也为我国其他地区的农业面源污染整治提供参考。1青西三个城市农村生活污水的排放和存在的问题1.1污水的排放与生活方式、劳动时间的关系青西三镇人口17.587万(含户籍人口和外来人口),按人均污水排放量105L/(p·d)计算,该区域农村每年产生生活污水约674万m3。据笔者现场调查发现,青西三镇农村生活污水主要来自洗涤、沐浴和部分卫生洁具排水,具有量少面广、有机物浓度相对偏高、日变化系数大、间歇排放、分布不均等特点。一般来讲,青西三镇农村生活污水的排放与居民的生活方式、作息规律具有密切关系。污水排放量一般在饭时(12:00前后、18:00-20:00)达到峰值,夜间排放量较低。且流量与污染物浓度呈现一定的负相关关系,即流量大时浓度相对较低。青浦河网密布,水资源丰富,青西三镇农村用水一般为河水、井水和自来水结合使用,其中自来水为饮用水,河水、井水多用于衣物洗涤、冲刷地面、饲养家禽等。1.2存在的问题青西三镇村落尚未大范围开发,布局随意而缺乏规划,生活用具及生活方式多沿袭旧制,缺乏清洁性、生态性。1.2.1住宅建设随意性青西三镇的农户住宅多为因地形地势而自然形成,住宅建设的随意性很大。同时,部分村落住宅分布集中,但间距狭小,污水就地就近排放入周边河流,形成严重的面源污染。1.2.2生活污水的处理需要填埋青西三镇较大区域的农村生活污水未经任何处理便直接排放,对村庄生活环境及地表水造成污染。1.2.3环境分析方面①旧制设施污染严重。青西三镇少量农家依然沿用传统的粪桶和料池来囤积粪便。目前对农家肥使用量需求较少,料池处理不及时或暴雨期间经常出现溢流现象,污染周边环境。②简易化粪池易造成污染。不少农户在新建、改建房屋时依然选择建设简易化粪池,该方法属少量土壤渗滤吸收、大量污水直排方式,不仅严重污染了周围的水体,还为蚊蝇孳生提供了场所。③净化系统设计不合理,缺少全局观念。少量村庄已建有三格式化粪池及纳管净化系统,虽对本村生活污水集中较好,但由于设计不够科学,施工缺少规范和标准,污水处理效果不理想,对下游及周边水系污染较大。2农村生活污水处理技术的选择2.1对地制宜的一般技术目前,农村生活污水的处理技术颇多,但如何因地制宜的选择适合本地实际状况的技术,是处理中的重点环节。为较好的提高有害物质去除率,选择农村生活污水处理技术时需重点考虑以下几点。2.1.1因地制宜的农村污水收集处理方式需结合农村地区的地形地势、道路交通、居民住宅建设布局及未来规划等具体情况,探索因地制宜的农村污水收集处理方式,要求既能满足当前排放标准要求,还能适应日后发展需要。2.1.2经济的适用性2.1.3运营和维护流程简单针对经济基础相对薄弱、从业人员技术水平和管理水平较低的地区,应优先选用简便易行、运行稳定、维护管理方便的技术。2.2生活污水站由于青西三镇的城市化进程相对较低,农村生活污水处理还刚刚起步,大部分农村地区还不具备将生活污水集中收集并接入市政污水管网的条件。因此,农村生活污水可以以自然村为单位,分别设置污水处理站进行处理。根据青西三镇的具体情况、特点,经过分析研究,选用“复合滤池-人工湿地组合处理系统”和“地下土壤渗滤处理系统”2种方法,对该区域的农村生活污水进行处理。2.2.1金泽镇人工自然技术研究复合滤池-人工湿地组合处理系统属于污水集中处理模式,适用于居住相对集中且有闲置荒地的村庄,尤其适用于有地势差或对氮磷去除要求较高的村庄。该项技术主要应用于青浦区金泽镇的谢庄、罗天浜以及练塘镇的前湾、北王浜、金田村等5个自然村。该工艺采用了特殊的组合式结构设计和复合滤料,属于新型生物膜处理工艺,其核心由滤池(滤床与滤料)、布水装置和排水系统组成。该处理系统主要有以下特点:运行费用低、系统残渣少、处理效率高[反应器处理负荷可达3kgCOD/(m3·d)]、自动化程度优、无噪音及气体污染等。由于采用了集中处理模式,单位农户分摊占地较小,但管网收集系统费用较大。2.2.2生活污水深度处理地下土壤渗滤处理系统属于污水分散处理模式,适用于居住相对分散、村庄规模较小、地形条件复杂、村内河道较多等原因,造成的污水不易被大规模集中收集的村庄,在用地条件许可且具备施工条件的情况下,可采用分散处理模式。该项技术试点时选择的村庄较多,主要应用于青浦区朱家角镇安庄等10个自然村,金泽镇尤浜村、张联村等21个自然村。该工艺基于自然生态原理,以节能、省资源为指导思想,予以工程化、实用化而创造的一种新型小规模的污水净化工艺,综合利用土壤-填料-微生物-植物共同作用处理生活污水的复合净化技术。其处理技术主要有以下特点:整个处理装置埋在地下、不占用地表面积,受外界气温影响较小,对进水负荷的变化适应性强,在降低生化需氧量(BOD)的同时能去除氨和磷,基建投资少、运行费用低,污泥产生少,污泥设置或处理费用低等。该工艺的缺点是需要流转土地稍多。3复合滤池/人工湿地组合系统指标分析为了检验青西三镇选择的农村生活污水处理工艺的实际效果,采用国家标准方法对稳定运行的处理装置出水进行了采样及分析(表1)。由表1可知,复合滤池-人工湿地组合处理系统出水CODCr、BOD5、NH3-N、TP等指标4个采样站8次均值分别为34.3、4.2、3.3及0.3mg/L;地下土壤渗滤处理系统出水中,上述4项指标的含量与复合滤池-人工湿地组合处理系统相近,均值分别达35.4、4.8、3.4及0.4mg/L。将2种处理工艺的出水污染物含量与《城镇污水处理厂污染物排放标准》比较发现,2种工艺的出水均低于一级B标准(一级B标准要求处理后排水中CODCr、BOD5、NH3-N、TP4项指标分别≤60、20、8、1mg/L)。4生活污水处理系统方案(1)青西三镇农村生活污水排放现状不容乐观,需选择科学适用的污水处理技术进行污染物消纳,并尽快进行纳管后排放。(2)小范围试点采用的“复合滤池-人工湿地组合处理系统”和“地下土壤渗滤处理系统”处理技术的针对性较强,处理效果较好,出水CODCr、BOD5、NH3-N、TP4项指标达基本到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。建议可增多试点,进行普适性研究。知识链接目前污水处理系统主要是根据污水处理水平的要求,采用一种或几种处理技术或工艺联合处理污水。按照污水处理技术的适用条件,农村地区生活污水处理系统可分为集中处理和分散处理两大类。①集中处理系统。集中处理系统主要是指(小型化)污水处理厂、人工湿地系统或土地处理系统等,通过一系列物理、化学以及生物措施减少污水中的污染物,