農(nóng)村生活污水處理工藝與管理措施探討
摘要:以上海市農(nóng)村生活污水處理為例,在分析農(nóng)村生活污水排放與處理工藝基本特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)當(dāng)前農(nóng)村生活污水處理存在的問(wèn)題,提出了因地制宜選擇處理工藝,做好現(xiàn)有工程維修養(yǎng)護(hù)和新建處理設(shè)施施工管理,建立配套管理法規(guī)、長(zhǎng)效管理制度等農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)管理的措施建議。
關(guān)鍵詞:管理措施;處理工藝;農(nóng)村生活污水
隨著新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城鎮(zhèn)化水平和農(nóng)民生活水平不斷提高,廚房設(shè)備、洗衣機(jī)等現(xiàn)代化設(shè)施在農(nóng)村逐步普及,沖廁、洗滌、洗浴用水等各類生活廢污水排量增加,農(nóng)村生活污水的處理已成為生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要一環(huán)。以上海市農(nóng)村生活污水處理為例,探討適合農(nóng)村生活污水處理的工藝與管理措施。
上海市郊區(qū)農(nóng)村屬平原河網(wǎng)地區(qū),若污水直排河道,污染會(huì)擴(kuò)散到河道的其他區(qū)段,加速河道的富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。以浦東新區(qū)為例,在其評(píng)價(jià)的232條鎮(zhèn)村級(jí)河道中,水質(zhì)Ⅴ類、劣Ⅴ類河道占總評(píng)價(jià)長(zhǎng)度的74.6%,生活污水是其重要污染源,氨氮為主要超標(biāo)污染物[1]。若將污水全部納入管網(wǎng)集中處理,因農(nóng)村相對(duì)分散且遠(yuǎn)離市政管網(wǎng),則匯集成本、管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)成本和處理費(fèi)用較高。比較而言,農(nóng)村生活污水的就地處理方式,具有工藝靈活、成本低廉的特點(diǎn),適用于在廣大農(nóng)村推廣應(yīng)用。
1 農(nóng)村生活污水排放的特點(diǎn)
1.1 水量、水質(zhì)特點(diǎn)
農(nóng)村生活污水由灰水(廚浴排水、洗衣用水)和黑水(糞便、尿液及其沖廁水)組成,以單戶排水為主。早、中、晚用餐高峰污水量是平時(shí)的2~3倍,日變化系數(shù)為3.5~5.0,污水排放呈現(xiàn)面廣分散、波動(dòng)大的特點(diǎn)。
大部分農(nóng)村生活污水水質(zhì)相差不大,可生化性好,含一定量的氮、磷、病原菌。隨著人們生活水平的提高,部分生活污水中可能含有重金屬和有毒有害物質(zhì),油漬成分明顯增加,污染物種類增多,有機(jī)物和氮、磷的含量有所上升。根據(jù)《上海市農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》,2011年上海市農(nóng)村污水排量為0.1m3/(人·d),生活污水水質(zhì)見(jiàn)表1。
表1 上海市農(nóng)村生活污水典型水質(zhì)
1.2 排放模式
生活污水排放模式有以下5種:①?gòu)N房、廁所的污水通過(guò)管道進(jìn)入自家的化糞池處理后排放;②經(jīng)化糞池處理后,再二級(jí)處理;③居民將管道通入河中,污水直接排入水體;④將污水傾倒在門前屋后,任其自然蒸發(fā);⑤在自家屋后農(nóng)田邊上開挖污水溝,將污水排入此溝,自然蒸發(fā)、下滲[2]。居住比較集中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地、已建成的農(nóng)民新村部分采用一、二類排放模式,以農(nóng)戶散居為主的自然村一般采用后三類排放模式。從顧超[3]的調(diào)研分析看,2008年上海市農(nóng)村生活污水就地處理率僅為27.3%,大都采用化糞池等初級(jí)處理后排放,全國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)還尚未達(dá)到處理后排放的水平。
2 上海市農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀
2.1 農(nóng)村生活污水處理工藝
上海市農(nóng)村生活污水治理始于2007年,以區(qū)縣處理為主,起步于分散農(nóng)戶生活污水處理,并由單戶處理逐步向區(qū)域性、相對(duì)集中的處理方式轉(zhuǎn)變。處理工藝以土地處理技術(shù)(人工濕地、土壤滲濾)為主,也有部分一體化裝置,以《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)二級(jí)為出水標(biāo)準(zhǔn)。處理工藝主要有以下幾類。
2.1.1 三格化糞池
三格化糞池處理后排放主要是在一些自然村落,但化糞池只是一種預(yù)處理裝置,能去50%的CODCr,P、N去除效果較差,出水達(dá)不到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),屬于較初級(jí)、小規(guī)模處理方式。
2.1.2 土地處理系統(tǒng)
采用土地處理系統(tǒng)的村落,既有自然村,也有中心村(北塘村),還有外地務(wù)工人員住入的新村(如青浦三塘塘北)。處理工藝多數(shù)是預(yù)處理后進(jìn)人工濕地,處理規(guī)模為1~600m3/d,既有單戶處理點(diǎn),也有200戶以上的集中處理站,占地面積在6~12m2/t之間,處理效果不穩(wěn)定,各區(qū)土地處理系統(tǒng)的情況詳見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn),土地處理系統(tǒng)規(guī)模有大有小,工藝組合多樣,整體設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),處理的效果也受到村落分布、工藝組合、管理狀況的影響。
表2 上海市農(nóng)村生活污水土地處理系統(tǒng)
2.1.3 一體化設(shè)備
一體化污水處理設(shè)備,多數(shù)為江浙滬企業(yè)或上海高校生產(chǎn)研制,安裝維修相對(duì)比較方便,在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下,出水能夠達(dá)到上海市生活污水排水標(biāo)準(zhǔn),占地面積小,但是設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)高,維修管理專業(yè)性要求高,詳見(jiàn)表3。
表3 上海市農(nóng)村生活污水處理一體化設(shè)備
2.1.4 其他工藝
浦東新區(qū)泥城鎮(zhèn)、新場(chǎng)鎮(zhèn)分別采用生物濾池和地埋式無(wú)動(dòng)力裝置處理工藝,通過(guò)工程實(shí)際運(yùn)行觀察,處理后水質(zhì)能達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)排放要求,但N-NH3等個(gè)別指標(biāo)處理效果不好。
從處理工藝看,上海市農(nóng)村生活污水就地處理以土地處理系統(tǒng)為主,一體化設(shè)備處理與上海土地相對(duì)緊張的特點(diǎn)相適應(yīng),成為污水處理的新亮點(diǎn),但設(shè)施的管理維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)較高。
2.2 污水處理設(shè)施管理及處理工程存在問(wèn)題
2.2.1 污水處理設(shè)施的管理
上海市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的管理,尚無(wú)相關(guān)的指導(dǎo)性文件和法律條款,以屬地管理為主。如浦東南片,屬地化運(yùn)行管理幾乎全面覆蓋了就地處理設(shè)施所在的區(qū)域,這種管理方式成本較低,方便易行,但也存在一定的問(wèn)題:①在供電保障方面,處理設(shè)施電力供應(yīng)不穩(wěn)定,容易出現(xiàn)設(shè)施因停電而無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況;②日常的清潔工作較差,人工濕地床內(nèi)枯萎的植物未及時(shí)收割處置形成濕地床內(nèi)較多雜物,遇到規(guī)模大、工藝復(fù)雜、有動(dòng)力需求的狀況,局限性越發(fā)明顯[4]。
2.2.2 農(nóng)村生活污水處理工程存在的問(wèn)題
(1)單戶處理化糞池滲漏問(wèn)題突出。上海農(nóng)村地區(qū)多以化糞池作為單戶生活污水的預(yù)處理裝置,但由于缺乏管理,年代久的化糞池滲漏嚴(yán)重,不但形同虛設(shè),而且污染地下水源。以浦東新區(qū)大團(tuán)鎮(zhèn)為例,該鎮(zhèn)約2萬(wàn)戶的近7000個(gè)化糞池不合格[2];S池不能正常運(yùn)行,后續(xù)處理工藝則無(wú)從談起。
(2)集中處理污水的管道投資大,問(wèn)題多。農(nóng)戶排放的污水匯集送到污水處理站,一般采用埋設(shè)地下管道的方式,管道費(fèi)用占到污水處理費(fèi)用的一半以上,且存在以下問(wèn)題:首先,農(nóng)村地區(qū)水系發(fā)達(dá),若管道過(guò)河需設(shè)置倒虹吸等,增加收集系統(tǒng)投資,且容易產(chǎn)生污泥淤積;其次,現(xiàn)有管道一般采用重力排水法,需要一定的水力坡度,輸水距離越長(zhǎng),埋深越深,施工難度隨之增加;第三,管線穿過(guò)道路施工,影響道路交通,管線也容易受到道路負(fù)荷的擠壓而受力不均發(fā)生移位,污水易沿途滲漏,不但污染地下水,而且嚴(yán)重影響污水處理站的正常運(yùn)行。
3 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)及管理措施探討
3.1 國(guó)內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理的最新進(jìn)展
3.1.1 國(guó)外農(nóng)村污水處理技術(shù)及設(shè)施管理
國(guó)外生活污水的治理起步較早,如美國(guó)開始于19世紀(jì)中葉,日本開始于1973年,也有比較成熟的處理方法,一些國(guó)家還制定了相關(guān)技術(shù)規(guī)范。處理工藝以自然處理系統(tǒng)、生物法、生態(tài)法為主,自然處理系統(tǒng)有人工濕地、穩(wěn)定塘、土地處理系統(tǒng)等;生物法有生物膜法、厭氧處理法、缺氧生物處理法等;生態(tài)法有生態(tài)凈化床、塔式生物濾池等。處理模式主要是多種工藝的組合和改進(jìn),或者采用一體化集成裝置。處理工程的管理都結(jié)合了本國(guó)的特點(diǎn),如美國(guó)2002年頒布了《污水就地處理手冊(cè)》,2005年發(fā)布了《分散式污水處理系統(tǒng)管理手冊(cè)》;日本頒布了《農(nóng)村集落排水工程設(shè)計(jì)指南》、《農(nóng)村集落排水工程施工指南》[5],以引導(dǎo)地方政府、群眾安裝系統(tǒng)并配合管理維護(hù),從公眾教育和參與等方面實(shí)施多方位管理。
3.1.2 國(guó)內(nèi)農(nóng)村生活污水處理情況
據(jù)國(guó)內(nèi)各地農(nóng)村污水處理情況的報(bào)道,農(nóng)村生活污水處理工藝與國(guó)外差別不大,以人工濕地的研究、應(yīng)用最為廣泛。與國(guó)外技術(shù)相比,污水灌溉處理、FILTER工藝在上海的應(yīng)用尚無(wú)報(bào)道,高效藻類塘、蚯蚓生物濾池因其受氣溫、濕度等環(huán)境因素影響較大,應(yīng)用并不廣泛。管理方面,北京、上海等地已經(jīng)有當(dāng)?shù)氐奶幚順?biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指南,但全國(guó)尚未有統(tǒng)一的管理法規(guī)文件。
3.2 農(nóng)村生活污水處理的工藝與管理措施探討
3.2.1 農(nóng)村生活污水處理工藝的選擇
農(nóng)村生活污水處理工藝選擇要結(jié)合污水排放的實(shí)際情況確定。居民相對(duì)比較集中的小城鎮(zhèn)、中心村,可選擇相對(duì)集中的處理方式,根據(jù)農(nóng)村生活污水生化性好的特點(diǎn),可以考慮采用微生物治理的方法。在住建部2009年匯集的48項(xiàng)農(nóng)村污水治理技術(shù)案例中[6],生物法占到了80%。如深圳博生生物公司用微生物治理廣東梅山苑生活小區(qū)化糞池污水,出水可以直接作為景觀用水,污水處理成本為0.35元/t,污泥少,無(wú)二次污染,處理效果穩(wěn)定,可作為居民相對(duì)集中的新型農(nóng)村污水處理方式。
對(duì)于居住比較分散的尚未改造的農(nóng)村,則宜采用化糞池后續(xù)穩(wěn)定塘處理。達(dá)標(biāo)(GB18918-2002)二級(jí))排放的出水可作為農(nóng)業(yè)灌溉或景觀用水,以達(dá)到污水資源化的目的。
3.2.2 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的管理
農(nóng)村村民生活習(xí)慣、環(huán)保意識(shí)、農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的特點(diǎn)決定了其管理的復(fù)雜性,生活污水面廣分散的特點(diǎn)也導(dǎo)致污水處理模式的多元化。因此,一方面可以通過(guò)提高居民的環(huán)保意識(shí),減少N、P等污染物的排放;另一方面可以選取有代表性的中心村、自然村、生活小區(qū)進(jìn)行工藝試點(diǎn)、跟蹤、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),分類制定管理辦法。
(1)化糞池的日常養(yǎng)護(hù)與管理;S池滲漏是污水處理設(shè)施存在的主要問(wèn)題之一,解決化糞池滲漏問(wèn)題,提高其處理效率,可從以下幾方面進(jìn)行:①對(duì)已有化糞池的運(yùn)行狀況進(jìn)行一次普查,了解化糞池?cái)?shù)量和運(yùn)行狀況并建立資料檔案,有目的地進(jìn)行維修改造;②對(duì)改造有難度或者需要重建或新建化糞池的情況,可以考慮采用一體化玻璃鋼等新形式,徹底解決傳統(tǒng)化糞池的滲漏問(wèn)題;③化糞池的日常管理,可按照“誰(shuí)使用,誰(shuí)負(fù)責(zé)”的原則,衛(wèi)生管理職責(zé)由各村自行承擔(dān),并納入生活污水就地處理管理網(wǎng)絡(luò);④根據(jù)已有的研究,可以通過(guò)添加填料、增加微生物量、第三格曝氣等有效方式來(lái)強(qiáng)化化糞池的處理效果。
(2)建立農(nóng)村污水處理工藝評(píng)估體系,優(yōu)化工藝,提高施工質(zhì)量。目前農(nóng)村生活污水處理工藝的種類、組合方式比較多,處理效果參差不齊,對(duì)各處理工藝的效益進(jìn)行科學(xué)評(píng)估急需進(jìn)行。應(yīng)建立完善的處理工藝評(píng)估指標(biāo)體系,把N、P的去除效果列為衡量工藝處理效果的重要參數(shù)。如人工濕地是上海應(yīng)用最廣泛的一種方式,但是設(shè)計(jì)施工缺乏指導(dǎo)性文件,且人工濕地存在占地面積大、處理效果受溫度影響的局限性,是否會(huì)影響處理效果,要根據(jù)運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估;另一方面,不同類型農(nóng)戶、地區(qū)排放的農(nóng)村生活污水污染物含量差別較大,決定了處理工藝選擇、工程規(guī)模必須因地制宜。
(3)農(nóng)村生活污水具有生化性好的特點(diǎn),可以考慮采用微生物治理的方法。但施工是處理工藝成功與否的關(guān)鍵,必須選擇有資質(zhì)的施工單位,污水管道的鋪設(shè),盡量與居民的分布相適應(yīng),在滿足處理需求的前提下,盡量減少管道鋪設(shè)距離,減少管道跨河,行業(yè)監(jiān)管部門、建設(shè)單位、監(jiān)理單位要盡到監(jiān)管責(zé)任。
(4)建立污水就地處理設(shè)施長(zhǎng)效管理制度。處理設(shè)施的管理、維護(hù),對(duì)保障設(shè)施處理效率至關(guān)重要。如江蘇省環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)成立了農(nóng)村及分散污水治理專門委員會(huì)專門管理分散污水處理設(shè)施。一是應(yīng)該盡早出臺(tái)就地處理設(shè)施管理辦法,使得養(yǎng)護(hù)工作有法可依;二是可以通過(guò)建立管理網(wǎng)絡(luò),明確管理責(zé)任,建立信息平臺(tái),提高群眾的環(huán)保意識(shí);三是鼓勵(lì)社會(huì)專業(yè)化組織參與到處理處理設(shè)施養(yǎng)護(hù)中來(lái),把污水處理設(shè)施的運(yùn)行管理推向社會(huì)化、專業(yè)化、市場(chǎng)化。
4 結(jié)語(yǔ)
依據(jù)上海市農(nóng)村生活污水就地處理的現(xiàn)狀,探討適用于農(nóng)村污水處理的技術(shù)方法和管理模式,先行試點(diǎn)逐步推廣、維修改建化糞池、保障收集管網(wǎng)施工質(zhì)量、優(yōu)化處理工藝、建立長(zhǎng)效管理制度等生活污水在地處理的措施,同樣適合城市化水平較高、小城鎮(zhèn)建設(shè)初具規(guī)模的較發(fā)達(dá)省份的農(nóng)村生活污水的處理。隨著全國(guó)范圍內(nèi)新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)程的全面啟動(dòng)和城市化水平的提高,農(nóng)村、小城鎮(zhèn)生活污水無(wú)害化、資源化處理技術(shù)和管理模式的全國(guó)更大范圍推廣應(yīng)用,已經(jīng)勢(shì)在必行。借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn),因地制宜選取適合不同地區(qū)特點(diǎn)的污水處理工藝,制定農(nóng)村生活污水就地處理工程的建設(shè)、管理辦法等指導(dǎo)性文件,使農(nóng)村生活污水處理工程有序開展、健康運(yùn)行,以農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的全面改善,促進(jìn)和諧社會(huì)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面發(fā)展。
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作者簡(jiǎn)介:聶秋月(1984-),女,碩士研究生,主要研究農(nóng)村水利與河道治理。
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