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国家“十二五”水专项成果助力农村生活污水治理

发布日期:2019-04-30 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

导 语

生活污水收集困难,处理效果差,这是长期以来农村环境治理存在的问题。数据显示,截至2016年底,全国城市污水处理厂2039座,年污水处理总量448.8亿立方米,处理率93.44%,而农村行政村生活污水处理比例仅为20%。由于缺乏资金和专业的管理维护人员,一些农村污水处理设备一直不能正常运行。但是,大部分农村污水仍然就地排放,黑水泛滥现象普遍,水环境受到明显破坏,制约了农村的发展。

长期以来,农村生活污水处理所面临的问题一直没有得到解决,其中一个重要原因就是缺乏可行有效的技术支持。近年来,随着公民环保意识的逐步增强,农村生活污水处理问题逐渐进入公共视野,现有的技术大多涉及城市污水处理技术和管理技术。移植到农村,很容易出现“习服”现象。与城市污水相比,农村生活污水排放分散,基础设施落后,技术储备不足。同时,农村生活污水处理工艺不仅要确保稳定、高效,而且要做到低投入、易管理,才能真正可行。

东南大学牵头的“蜀山湾农村分散生活污水处理技术集成研究与工程示范项目(2012ZX07101-005)”是国家“十二五”规划和“水污染控制”技术,重点是农村生活污水治疗技术。主要专题。鉴于三种小规模分布式农村生活污水处理,村庄(预留村)生活污水处理相对集中和村庄污水无序排放,研究小组创新性地提出了生物生态组合过程,形成了“流程简单,运营管理”。方便,氮磷资源,整体景观,园艺,“污染和净化农业”农村生活污水处理系统。同时,研究团队选择了太湖流域典型区域进行研究,与“三农”紧密相连,建立了多个示范项目,为水污染防治提供科技支撑。控制太湖流域的工作。

污水无序排放,多级截流取得显著效果

与城市比较完善的污水管网系统不同,农村基础设施建设特别是管网建设相对落后,没有城市雨污分离的处理条件,生活污水的降雨和无序排放自然混在一起。或溶解农田非点源污染物,形成无序排放的污水,进入当地水环境。陆锡武教授说,无序排放的污水一般都含有丰富的氮和磷,直接排入河中会对水环境产生负面影响。发展污水净化农业,通过种植蔬菜和水生植物,将废弃物转化为珍宝是完全有可能的。不,不。

为了解决这一问题,课题组以“截留、净化和利用”为研究理念,以改良的O-A-O水生植物人工湿地为核心技术。“村级乱排污水收集处理及氮磷资源利用技术”开发成功。该技术充分利用农村的地形和地理特征,通过多种生物和生态功能,构建由地表径流生态拦截沟、生态净化塘、水生植物人工湿地等组成的多级拦截系统。同时,可以有效降低村级乱排污水的有机质和氮磷污染负荷,同时实现部分氮磷资源的利用。

该方案的诞生得益于课题组扎实的研究和灵活的思维。该研究小组发现,沟渠经常出现在农村地区的农田中,为农田灌溉纵横交错,所以巧妙地利用现有的沟渠改造成生态沟渠,拦截初期汇流的降雨,作为一级截流。生态沟拦截技术采用生态护坡、植物群落重建、水生植物生物多样性恢复、利用生物和生态功能实现水质净化。从生态拦截沟流出的污水进入生态净化池进行进一步截留和处理。生态净化塘由应急植物、生态浮床和沉水植物组成,层次丰富,能有效地调节、贮存和预处理雨水。生物单元作为第三级拦截器,通过建立“好氧/厌氧/好氧三级基质水生蔬菜人工湿地(O-A-O水生蔬菜湿地)”来吸收水体中的氮、磷,一方面利用蔬菜吸收水体中的氮、磷,另一方面为蔬菜提供必需的营养物质。

根据研究组的示范项目数据,生活污水排放和降雨初期径流及生物生态处理后,COD,TP和TN的去除率达到62%。当O-A-O水生植物湿地的水力负荷为0.3 m3 /(m2·d)时,COD,TN和TP的去除率分别达到51%,69%和76%。

高效脱氮除磷及村级集中处理

随着太湖流域城市化水平的提高和乡镇撤建进程的加快,类似城镇的乡村、保留村等集中居住社区迅速发展,但他们的家庭污水收集和处理率很低。现有的城市污水处理技术和管理技术不适合农村、村庄和村庄等农村社区的发展需要。主要原因是城市污水处理厂比较复杂,需要专门管理。在农村生活污水处理中不能照搬。

研究组在充分调查的基础上,准确确定了当地村(保留村)生活污水相对集中处理的需求。开发了“功能强化生化处理+阶梯式生物生态氧化塘村污水处理技术”,将生物处理与生态处理技术有效地结合在一起。采用“农村污水-格栅-一次沉淀调节池-生物处理-分步功能生物生态氧化塘”工艺流程,利用功能强化生物处理单元去除有机物和部分氮、磷,出水进入功能强化分步生态氧化塘,进一步降低了氮、磷含量。磷等污染物在微生物硝化反硝化和植物的作用下。

虽然它是一种生物和生态手段的结合,但这项技术不同于农村地区的小型分散式生活污水处理技术。在该技术的生物处理单元中,采用改良的A_2O集成活性污泥法或改进的氧化沟工艺,将改良的A_2O一体化工艺与同步硝化、反硝化除磷技术相结合,实现“一碳两用”。有效降低污水处理能耗;在综合氧化沟的基础上,通过控制溶解氧浓度,形成“厌氧-缺氧-好氧”等单元内的“厌氧-缺氧-好氧”反应区,提高脱氮除磷效率,从而提高了氧化沟工艺的脱氮除磷效率。流程短,不需要设置一次沉淀池、污泥消化池和二次沉淀池,节省土地面积,节省投资。生态处理单元将多种技术相结合,逐步建设功能明确的好氧池、水生植物池等生物生态氧化池,以达到深度除氮除磷的目的。

该技术在环境保护,成本控制和加工效果方面也非常引人注目。与传统的生化工艺相比,该技术在运行过程中不需要添加化学品,基本上不需要排泥,更安全,更环保。处理成本主要是生态池塘中电力设备的能耗,每吨水的平均处理成本为0.104元。以较低的成本,处理效果不会受到影响。当水力停留时间为两天时,相对于生物处理尾水,平均出水COD,TN,TP去除率分别为30%,40%,37%,出水可达到“城市污水处理厂污染物”至少8个月“。排放标准(GB18918-2002)1级A标准,其他时间达到1级B标准,可以更好地达到污水净化和节能的目的。

生物与生态相结合构建污染净化农业

该工作组取得的一项里程碑式的成就是成功地开发了"无氧-有氧-湿地生物-生态组合技术",为解决农村分散污水处理问题提供了思路。

该项目负责人卢西武教授说,太湖流域的村庄分散,农村人口分散。与城市相比,污水不应集中收集和处理,统称为分散式生活污水。随着人口的增加、用水量的增加和大量分散生活污水的直接排放,流域的污染负荷不断增加,加速了流域水环境的恶化,污水中的氮、磷加剧了湖泊水体的富营养化。它对流域水环境质量有很大的影响。因此,对分散的农村生活污水进行有效的处理势在必行。

面对农村生活污水处理的问题,无论是中国还是国际社会,都有许多国家和地区拥有成熟的技术,但该技术也有其局限性。国际技术主要分为生物处理和生态处理。以日本净化池为代表的生物技术是一种大规模污水处理工艺的小型密集应用技术.然而,施工和运营成本较高,管理人员的专业素质也较高,没有除磷功能。目前,我国广大农村地区难以大规模推广应用。生态处理技术主要应用于澳大利亚、美国等土地资源丰富、环境容量大的地区,因为所需土地面积大,对处理效果有明显的季节效应。然而,我国相当一部分农村地区受到土地资源和地理位置的限制,没有适用条件。

研究团队充分结合中国国情,坚持“适应当地条件,高科技,低投入,低运营成本,资源利用”的可持续发展原则。它开发了一种新技术,可以避免外国程序的弊端。在确保稳定的排水标准的基础上,大型城市污水处理厂需要特殊管理,不适合农村分散式污水。针对这一问题,研究小组坚持“生物单位关注有机污染物,生态单位资源利用氮气”。 “磷”的概念采用“农村污水 - 网格 - 厌氧 - 缺氧 - 好氧 - 经济人工湿地”的过程。生物单元不设计去除磷和氮的功能,充分发挥其有机物降解简单有效的特点。同时,采用传统的鼓风曝气方法取代传统的鼓风曝气方法,实现节能和工艺简化;生态单位通过开发具有高氮磷吸收能力的经济作物,实现氮磷资源,适合人工湿地种植。建设污染净化农业。

该方案分工明确,技术调整灵活。它不仅解决了农村社会、经济、环境等基础条件复杂的问题,而且在成本控制条件下取得了良好的治理效果。具有一定的经济效益和较高的性价比。

经计算,“厌氧-好氧-湿地生物生态组合技术”处理农村小型分散生活污水后,COD、BOD5和SS的去除率分别达到85%、90%和90%以上。对NH4+-N、TN和TP的去除率分别在95%以上、80%和85%以上。处理成本主要包括建设、处理和运行三个方面,建设成本低于1万元/吨,直接水处理成本低于0.15元/吨,直接水处理成本低于0.15元/吨。与传统的生活污水处理工艺(以A/O工艺为例)相比,整个工艺系统只需一台泵即可自动运行,不需要混合液体回流和污泥回流,不需要机械曝气,节能50%以上。该污水处理厂可节约20%以上的土地。如果采用地形条件,甚至可以拆除泵,进一步降低直接运行成本。

经济效益主要由种植植物决定,以甘蓝、芹菜轮作为例,甘蓝年产量可达8000斤/亩,芹菜年产量可达1000斤/亩,经济效益不低于1万元/亩。项目负责人陆锡武教授作了介绍。

真金不怕火,成果被广泛使用。

太湖流域农村生活污水入湖污染负荷高,收集处理率低。据统计,太湖流域水环境控制区农村污染物排放量中COD占23%,氨氮占38%,TN占40%,TP占38%,且呈逐年上升趋势。

课题组选取太湖流域为典型区域进行研究,围绕有效降低农村生活污水污染负荷建设了一批示范工程,为太湖流域乃至全国农村生活污水处理提供了技术支持。

项目示范项目遵循“污染物排放特性——氮磷减排——资源利用——优化整合技术——设备标准化——管理机制保障”的总体思路。建立了节能高效处理小型分散家庭污水、相对集中的乡村污水和无序排放污水的技术体系。

据悉,太湖流域已建成近272个分散小城镇生活污水处理示范项目,总规模5230m3/d,其中常州市武进区建成生物生态联合处理设施30套,总规模892m3×d,南京市高淳区建成216套生物生态组合处理设施,总规模3715m3×d,无锡市江阴市建成4座规模为155m~3×d的小型分散式农村生活污水处理设施,宜兴市建成规模为468m~3×d的22座分散式农村生活污水处理设施。无锡。

针对小而分散的生活污水,课题组选择常州绿色建筑世博园未来住宅建设生活污水处理项目,解决未来住宅10户居民的生活污水问题。针对单户居民生活污水时间分布不均(污水主要来源于一日三餐时间,夜间耗水量大)的特点,提出了“高效折叠式厌氧反应器-调节池-水滴曝气-接触氧化-景观人工湿地”组合污水处理工艺。日处理能力为2.2m3。处理后的出水达到“城市污水处理厂污染物排放标准”(GB18918-2002)一级A级标准,可回用于冲厕、社区绿化、水景观水等。同时,污水中的碳源产生沼气,利用氮、磷作为肥料,营造生态景观,使各种污染物得到充分利用。

与小型分散生活污水不同,乡村污水相对集中处理的技术过程较为复杂。该研究小组已建成27个示范项目,总规模为3066m3 / d。它位于常州市武进区和南京市高淳区。将近40,000人。其中,常州市武进区横山桥镇新安社区生活污水处理项目于2014年11月30日竣工,处理单元处理规模为480m3 / d。新安社区及周边村庄的1300多名村民自成立以来,共有5000多人受益,改善了人民的生活环境,增进了人民的幸福。

同时,结合太湖流域村庄污水乱排情况,研究组选择宜兴市周铁镇和昆山市巴城镇完成三套示范工程。生态拦截沟、生态净化塘、水生植物人工湿地、泵房、计量池等多项技术相结合,形成了具有节能、节地、高效、低维护、景观美化等特点的可选工艺组合工艺。它不仅可以有效地减少村庄面源入太湖的氮磷负荷,改善径流水质,而且还可以种植甘蓝和多种水生植物,经济效益和景观效果明显。昆山市小桥湾村村民实际享受到了无序排污示范工程的实惠。针对目前农村污水处理技术不能有效收集和截留村污水无序排放、净化效果差、氮磷资源流失等缺点,课题组整合了自行设计的生态沟渠和新型水生蔬菜湿地。本实用新型具有污染物截留效率高、净化效果好的优点,实现了废水中氮磷资源的利用。氮磷资源利用率高,建设成本低,适用于农村地区的推广和建设运营。

从“第十个五年计划”到“第十二个五年计划”,专案组开展了十多年的连续研究和工程应用。已申请发明专利50多项(批准30项),批准实用新型5种,全国共完成工程568个,每天设计水处理14630吨,其中可实现每年减少1869.0吨、tn160.2吨、tp18.7吨污染物。在建设低、运行成本低、维护方便的前提下,工程实现了污水处理的生态、景观、园艺、氮磷资源,为改善太湖流域水质,甚至为我国农村污水处理提供了技术支持。

国家“十二五”水专项成果助力农村生活污水治理

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