南方農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的探討
隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)村地區(qū)生 活水平不斷提高,農(nóng)村生活污水引起的 面源污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重。而面源污染 是造成湖泊富營(yíng)養(yǎng)化重要原因之一,以 前農(nóng)村污染的問(wèn)題在我國(guó)一直被忽略, 近幾年隨著湖泊富營(yíng)養(yǎng)的加劇,我們才 把農(nóng)村的污染治理問(wèn)題逐步提到日程 上來(lái)。到目前為止,處理農(nóng)村生活廢水 的例子很少,加之廣大農(nóng)村的特殊性, 找到適合農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)顯 得尤為重要和緊迫。
1 農(nóng)村生活污水的水質(zhì)調(diào)查
根據(jù)廣州市環(huán)境保護(hù)局的統(tǒng)一部 署,我院是第一批參與廣州市農(nóng)村污 水、碧水工程的設(shè)計(jì)院之一。我院對(duì)廣 州市有7000多個(gè)自然村,約301萬(wàn)農(nóng)村 人口生活習(xí)慣、用水設(shè)施、用水特點(diǎn)進(jìn) 行調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)農(nóng)村多數(shù)住宅排水管 出戶前為雨污分流,生活污水排入市政 排水系統(tǒng)前均經(jīng)過(guò)化糞池(簡(jiǎn)單厭氧發(fā) 酵)處理。生活污水主要來(lái)自農(nóng)家的廁 所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機(jī)排水、 淋浴排水及其他排水等,因此生活污水 主要含纖維素、淀粉、糖類(lèi)、脂肪、蛋白 質(zhì)等有機(jī)類(lèi)物質(zhì),還含有氮、磷等無(wú)機(jī) 鹽類(lèi)。污染物平均濃度如表1。
由于生活污水中污染物以有機(jī)物 為主,同時(shí)生活污水中還含有許多微生 物,對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行分解,因而生活 污水是不穩(wěn)定的,生物可降解的和易 腐爛的,如果不經(jīng)處理直接排放到環(huán) 境中會(huì)引起環(huán)境的污染。
2 農(nóng)村生活污水的處理方法及工藝
生活污水中的污染物是以有機(jī)物 為主,其生化性較好,通常情況下生 活污水的處理都是采用生物處理的方 法。根據(jù)廣州市農(nóng)村聚居的特點(diǎn),一般 都是以自然村為單位,村莊人口從幾十 人到幾千人不等,村莊間的距離從幾公 里到幾十公里,不同村莊的村民生活方 式、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)等相對(duì)比較獨(dú)立。我院經(jīng) 過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)研后決定取消集中污水處理的方式,以自然村為單位結(jié)合現(xiàn)狀 排水特點(diǎn)進(jìn)行分散處理。生污污水分散 處理適用于廣東地區(qū)農(nóng)村現(xiàn)狀,具有如 下的特點(diǎn):
(1)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)均以自然村為 單位,污水處理站的管理及設(shè)備的維護(hù) 費(fèi)用需由村民分擔(dān),通常是村內(nèi)集體經(jīng) 費(fèi)支持。所以分散處理符合廣東地區(qū)農(nóng) 村的經(jīng)濟(jì)方式。
(2)我國(guó)的土地政策是農(nóng)村土地均 屬于農(nóng)民所有,集中后的污水處理廠選 址比較困難,更無(wú)法得到農(nóng)民的支持。
(3)道路的建設(shè)落后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 富裕后農(nóng)村道路已經(jīng)無(wú)法滿足村民出行 的要求。集中處理的污水管網(wǎng)須在狹窄 的村道上進(jìn)行污水管網(wǎng)的施工,給村民 的出行造成不便,村民極力的反對(duì)。
在對(duì)農(nóng)村污水的長(zhǎng)期投入和研究 中,我們發(fā)現(xiàn):農(nóng)村污水處理工作必須 與村民的思想方法和文化素質(zhì)相結(jié)合; 污水處理站必須運(yùn)行費(fèi)用低,出水水質(zhì) 高(不低于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級(jí)B標(biāo) 準(zhǔn)),污水處理站須設(shè)置成綠化園林景 觀帶。因此我院推薦人工濕地為主要的 好氧處理工藝,根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況,分 別選擇與厭氧發(fā)酵池、厭氧水解、接觸 氧化渠等相結(jié)合,常用的主要工藝流程 如下。
2.1 厭氧水解池-人工濕地
工藝流程如圖1。技術(shù)特點(diǎn)為:通過(guò)多級(jí)厭氧池對(duì)污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行多 級(jí)消化后進(jìn)入人工濕地,污染物在人工濕地內(nèi)經(jīng)過(guò)濾、吸附、植物吸收及生物降解 等作用得以去除。
2.2 接觸氧化渠-人工濕地
工藝流程如圖2。技術(shù)特點(diǎn)為:人工濕地技術(shù)上進(jìn)行的改進(jìn),通過(guò)在厭氧水解 池后增加接觸氧化工藝段,提高氮磷的去除率。該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單,無(wú)動(dòng)力損耗,維 護(hù)管理方便。
2.3 厭氧水解池-人工濕地-生態(tài)溝
工藝流程如圖3。技術(shù)特點(diǎn)為:生活污水進(jìn)入?yún)捬跛獬?,截流大部分有機(jī) 物,并在厭氧水解作用下,被分解成小分子有機(jī)物和穩(wěn)定的沉渣。厭氧水解池出水 進(jìn)入人工濕地,污染物在人工濕地內(nèi)經(jīng)過(guò)濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得 以去除;生態(tài)溝利用水生植物的生長(zhǎng),吸收氮磷,進(jìn)一步降低有機(jī)物含量。
該工藝采用生物、生態(tài)結(jié)合技術(shù),可根據(jù)農(nóng)村自身情況,因勢(shì)而建,無(wú)動(dòng)力消 耗。厭氧水解池可利用現(xiàn)有凈化沼氣池改建或參照三格化糞池新建,生態(tài)溝可利 用現(xiàn)有河塘、溝渠進(jìn)行改建。
3 農(nóng)村污水工藝設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)
我們對(duì)已運(yùn)行的從化市、增城市、白云區(qū)農(nóng)村污水進(jìn)行總結(jié),發(fā)現(xiàn)污水在主工 藝池中停流的時(shí)間對(duì)出水的水質(zhì)有重要影響。比如從化市的草埔村,總的停留時(shí)間 為26個(gè)小時(shí),出水水質(zhì):BOD5為21mg/L,CODcr為63mg/L;南沙區(qū)的蘆彎村,總 停留時(shí)間為28小時(shí),出水水質(zhì):BOD5為17mg/L,CODcr為58mg/L。經(jīng)過(guò)對(duì)廣東 省300多個(gè)在運(yùn)行的農(nóng)村污水設(shè)計(jì)參數(shù)的分析,農(nóng)村污水處理工藝參數(shù)建議如下:
(1)一級(jí)厭氧池(厭氧活性污泥)處理,水力停留時(shí)間24~30h,二級(jí)厭氧水解 池(厭氧掛膜)水力停留時(shí)間4~8h,污 泥清掏周期360d;接觸氧化渠水力停留 時(shí)間24~2 8h;人工濕地水力停留時(shí)間 24~36h,水力負(fù)荷0.2~0.6m3/m2d。
(2)厭氧水解池水力停留時(shí)間
4~8 h,污泥清掏周期3 6 0 d;人工濕 地水力停留時(shí)間2 4~3 6 h,水力負(fù)荷 0 . 2~0 . 6 m 3 / m 2 d;生態(tài)渠水力負(fù)荷 0.3~0.6m3/m2 d。
出水水質(zhì)可達(dá)或高于《城鎮(zhèn)污水 處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918- 2002)的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
4 管網(wǎng)設(shè)計(jì)與地形高程相結(jié)合
農(nóng)村污水運(yùn)行費(fèi)用均要求低成 本,要求采用無(wú)動(dòng)力設(shè)計(jì),因此管網(wǎng)設(shè) 計(jì)時(shí)管道的埋深必須嚴(yán)格控制。廣東 省農(nóng)村的地形多數(shù)為丘陵,給污水管 網(wǎng)建設(shè)提供了條件,多數(shù)的房屋相對(duì)整 齊,房屋的兩側(cè)有排水明溝。因此對(duì)廣 東省農(nóng)村污水管的改建主要雨污分建 (建筑單體內(nèi)污水管與雨水管一般分 建,前面已述),通過(guò)改造的形式把現(xiàn) 狀的明溝改造為雨水渠,新增污水收集 管網(wǎng)系統(tǒng)。此方法不但能解決污水對(duì)環(huán) 境的污染,同時(shí)也避免農(nóng)村生活垃圾對(duì) 污水水質(zhì)的影響。從事農(nóng)村污水設(shè)計(jì)幾 年來(lái),通過(guò)對(duì)農(nóng)村污水管網(wǎng)及城市市政 污水管網(wǎng)在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行比較,有下列 幾方面的特點(diǎn):
(1)管渠的接駁點(diǎn)。農(nóng)村一般無(wú)獨(dú) 立的排污管網(wǎng),住宅排污管從化糞出來(lái) 后接入室外排水明溝,因此污水管網(wǎng)建 設(shè)必須從住宅的化糞池開(kāi)始,沿街坊排至污水處理站。
(2)排水管線布置原則。生活污水排放 管道應(yīng)根據(jù)農(nóng)村建筑物的布置情況,結(jié)合 排水流向、街坊、地形高程、減少埋深、自 流排出的原則布置。宜沿道路和建筑物周 邊平行布置;主排水管道應(yīng)布置在接支管較 多一側(cè)。
(3)排水管道管材選擇。根據(jù)農(nóng)村污水 流量少、排放不均勻、管網(wǎng)施工困難等特 點(diǎn),排水支管一般采用U PVC或HDPE排水 管,管徑一般為φ150mm或φ2 0 0mm。主 干管可用混凝土或雙壁波紋管。
(4)排水管道流速及坡度。農(nóng)村生活污 水普遍為流量少,排水不均勻,管道設(shè)計(jì)為 重力非滿流,流速須大于淤積流速0. 6 0m/ s。最小的設(shè)置坡度,φ15 0 m m為0 . 0 0 5, φ200mm為0.004。
(5)窨井及檢查井設(shè)置。生活污水排放 管道在支管接入處,需設(shè)窨井;排水管道線 上隔一段要設(shè)檢查井,以方便維護(hù)疏通。
5 結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)來(lái)說(shuō),居住分 散,難以建立完備的管網(wǎng)系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)力量薄 弱,缺乏污水處理專(zhuān)業(yè)人員。人工濕地具有 造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用少、低能耗或無(wú)能耗、運(yùn) 行管理簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。此外,小型 分散式污水處理裝置具有布局靈活、施工簡(jiǎn) 單、管理方便、出水水質(zhì)保障等特點(diǎn),也不失 為解決農(nóng)村分散式污水處理的有效途徑。 人工濕地的污水處理工藝,適合我國(guó) 南方的氣候特點(diǎn),廣東位于北回歸線北側(cè), 年平均氣溫為2 0 . 7 ℃,夏季長(zhǎng),幾乎無(wú)冬 季,濕地的植物一年四季都有綠色,能有 效地吸收有機(jī)物及為有機(jī)物的降解提供氧 料。該處理系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)單,出水水質(zhì) 好,抗沖擊能力強(qiáng),無(wú)需采用人工曝氣、污 泥回流、混合攪拌等措施,也就不存在大型 的處理機(jī)械和復(fù)雜的操作控制系統(tǒng),所以 運(yùn)行工作極為簡(jiǎn)單,不需要大量訓(xùn)練有素 的操作管理人員,非常適宜目前我國(guó)農(nóng)村迫 切需要經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、技術(shù)先進(jìn)可靠的 污水處理工藝和技術(shù)。
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