污水处理技术工艺

常用十五种农村生活污水处理技术详解

根据住房和建设部2012年5月发布的《中国城镇排水和污水处理现状公报》,在60多万个行政村中,只有6.7%的村处理生活污水。污水的直接排放造成严重的“脏、乱、差”现象。据估计,农村生活污水排放量约2300万d/t,生化需氧量530万d/t,化学需氧量860万d/t,总氮96万d/t,总磷14万d/t,全国近3亿农村居民饮用水不达标,其中1.9亿人超标。饮用水中有害物质的含量。

针对农村环境问题,我国提出了农村持续改善政策,颁布了“十二五农业和农村经济发展规划”、“农村环境持续改善技术指南”、“农村生活污水处理工程建设投资导则”等指导文件。

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目前,我国尚未制定国家农村生活污水排放标准,但地方标准相继制定和实施,如河北省“农村生活污水排放标准”(DB 13/2171-2015)。福建省“农村生活污水排放”(意见草案)和浙江省“农村污水处理设施水污染物排放标准”(意见草案)等。

由于中国农村自然条件,生活习惯和经济发展的巨大差异,有必要根据不同地区的具体情况而定。

水质、水量、排放方向因地制宜,增加了处理工作量和难度。

1.农村生活污水的特点与问题

1.1农村生活污水的特性

农村生活逐渐变得城市化。生活污水主要来自农家厕所冲洗水,厨房洗水,洗衣机排水,淋浴排水等排水。根据水中污染物的浓度,可分为黑水(冲洗水)和灰水(其余的排水)。农村生活污水的主要特征见表1。

农村生活污水主要特征

1.2 存在问题

1.2.1 收集难度大

96%以上的村庄没有排水管道,混乱倒塌现象严重。雨水、污水和尿液主要一起排入坑内。农村生活污水的收集是制约农村污水处理的直接原因。

1.2.2 管理不到位

近年来,虽然我国已经发展了一些农村生活污水处理技术,以及一些污水处理工程的建设,但正常运行的较少。由于缺乏管理和技术人员,施工人员无人值守,致使项目大部分处于瘫痪状态。

1.2.3广域和资金不足

据统计,截至2013年底,农村人口占全国总人口的50%,表明该国50%的污染负荷分布在农村地区。由于农村经济落后,农村污水处理需要充足的资金来源,用于工程建设和运营后的管理和维护,成为制约农村污水处理的主要问题。

1.2.4政策不完善、观念落后

农村环境保护的相关制度和政策还不完善,大多是理论文献,实际运行效果不佳。

同时,由于村民生活习惯问题和早期村民环保意识淡薄,观念的转变还需要很长一段时间。

2农村生活污水处理方式

我国农村风俗习惯、人口、自然条件、经济条件和社会条件存在很大差异。单一的污水处理模式无法实现农村生活污水处理的目标。根据我国农村的基本国情,生活污水处理大致有三种模式,即分散处理模式、村级集中处理模式和城市排水管网模式。

2.1 分散处理模式

分散处理模式,即单户或多户,采用小型污水处理设备或自然处理方式处理生活污水,适用于人口密度稀疏、地形复杂、污水难以收集的村庄污水处理。目前,庭院式分散处理-街道式局部集中处理较多.

昌平市翠镇南庄村采用完全分离的生态卫生系统处理生活污水。经过简单的土地处理,可将灰水回用,分离后的尿液和粪便可直接用于作物施肥,干肥堆肥可归还农田。

2.2村集中处理模式

2009年,我国提出了“联合治理”模式。联合村有三种形式:(1)通过对多个地理空间相连的村庄采取措施,实现综合治理。(2)围绕同一类环境问题或同一环境敏感目标,对不同地区的无关村实施同步管理。(三)建设大型集中污染防治设施,利用其辐射效应,解决周边村庄的环境问题。该模型适用于污水排放量大、人口密度大、远离城镇的地区。与污水处理站类似,这种处理方式通常采用生物和生态联合处理工艺。

碧山镇采用“五村”环境,集中处理生活污水,达到生育目标,卫生饮用水合格率98%,清洁能源普及率85%。

2.3融入城市排水网络模型

在城郊附近的农村地区,经济条件良好,可以直接进入城市污水管道的生活污水可以选择进入城市污水管网进行集中集中处理。该方法投资少,施工周期短,效果快,管理方便。

据统计,截至2011年底,浙江省义乌市60%的农村污水已通过污水处理厂处理,人居环境得到了较大改善。

农村生活污水处理技术

近年来,农村生活污水处理技术各不相同,但它们是各单元处理技术的不同组合。农村污水处理实用技术包括化粪池、污水净化沼气池、普通曝气池、序批生物反应器、氧化沟、生物接触氧化池、人工湿地、土地处理和生态塘。根据农村取水的功能要求,结合农村的经济状况、基础设施、自然环境条件和排水方向,选择了适宜的当地处理技术。

3.1 预处理技术

农村生活污水源多,分散,建议遵循雨污分流原则。雨水通过管道或排水管分开收集,然后直接排入生态系统进行农田治理或灌溉。对于生活污水的收集和预处理,建议将化粪池或坑保持在村民入口附近。化粪池不仅可以收集污水,还可以通过微生物代谢去除一些有机物。

于慧卿等开发了一种新型化粪池,其工艺流程为分离池-分解池-酸化池-氧化池-排放。该工艺无电、能耗低、占地面积小、出水水质好。但化粪池存在清洗困难、产生恶臭气体、堵塞管道等缺点。四川省排水主管部门建议在污水接入市政管网之前,用格栅沉砂池替换化粪池,以清除大块杂物并防止堵塞。但对污水的生物降解性没有影响。合理改造村民入口附近的坑道,很容易达到这一目的。

青志鹏公司设计了网格式砂槽前处理装置,去除大量杂物和砂粒,不仅取得了较好的效果,而且降低了施工成本。

3.2 生物处理技术

生物处理技术是利用微生物的代谢作用,将溶解态或胶体态的有机污染物转化为稳定的无害物质。农村生活污水中有机物含量较高,有毒有害物质含量较低。生物处理往往是处理过程的核心。目前,生活污水生物单元处理技术已经比较成熟,并开发了许多新工艺。生物处理包括厌氧处理和好氧处理。

3.2.1厌氧生物处理技术

厌氧生物处理技术是一种低成本、易管理的污水处理技术,不需要曝气和曝气,污泥产生量少。可满足农村生活污水处理技术要求。厌氧生物滤池和联合厌氧处理技术是农村污水处理的常用技术。

3.2.1.1厌氧生物滤池

厌氧生物滤池是一个密封的容器,其中填料被放置,污水从水箱顶部通过底部排放。该工艺具有能耗低、操作简单、处理能力强、滤池微生物浓度高、不需要分离泥水分离设备、出水SS低等优点。存在的问题是滤料昂贵,滤料容易堵塞,生物膜很厚,进水悬浮固体浓度应严格控制。以马传军为过滤材料,研究了厌氧生物滤池对生活污水处理的影响。结果表明,当废水温度为14°C,进水COD浓度为500 mg/L,水力停留时间为14h时,COD去除率可达833。

3.2.1.2复合厌氧处理技术

复合厌氧处理技术结合了厌氧污泥床反应器和厌氧生物滤池的优点,是集中居住区生活污水处理的新技术。该工艺具有处理效果好、能耗低、运行成本低、操作管理方便等优点。上海市农村生活污水处理工程设计研究院研制的组合式厌氧反应器具有良好的处理效果。

3.2.2好氧生物处理技术

好氧生物处理是在好氧条件下,利用好氧微生物(包括兼性微生物)处理污染物的方法。污染物去除率可达90%以上。一般更适合更好的经济条件或更高的用水需求的村庄。适合于处理农村生活污水的好氧工艺包括生物鼓、生物滤池、SBR、生物滤池、氧化沟等。

3.2.2.1生物接触氧化池

生物接触氧化池是一种生物膜法。在该工艺中,所有填料都浸泡在污水中,在氧气、污水和填料的三相接触过程中,通过附着在填料上的生物膜去除污染物。生物接触氧化池操作管理方便,更适合农村使用。

在日本,采用生物接触氧化技术在好氧装置上开发分散的农村污水净化池。在一些土地利用有限、冬季温度较低、经济条件较好或出水水质要求较高的乡镇,生物接触氧化技术在我国已经得到了研究和应用。如广州市罗岗区、浦新村、江苏台州市台南镇东北村和宁夏平洛县曲口镇招家村等。

3.2.2.2 SBR

序批式活性污泥法(SBR)又称间歇活性污泥法,它集调节池、曝气池和沉淀池于一体,不需要污泥回流系统。该工艺操作方便,投资省,效果稳定,污泥膨胀困难,抗冲击能力强,除氮除磷能力强,适用于经济发展和土地利用紧张。农村中小型生活污水处理,水量变化大,出水水质高。

张冰等设计型综合空气增强SBR处理低C / N农村生活污水,出水COD,NH / -N,TN和TP水质指标均能满足GB18918-2002的二级要求。以稻壳为载体的SBR对有机物和氨氮的去除率分别为90.46%和95.64%,具有良好的同步硝化反硝化特性。采用SBR法处理浙江省温州市湾海区金竹村生活污水。工程运行2年的监测结果表明,出水COD、BOD 5、NH3-N和TP的去除率分别达到80.0%、93.3%、90.1%和91.1%,总体运行效果稳定。

3.2.2.3曝气生物滤池

曝气生物过滤器缩写为BAF,它是第三代生物过滤器,结合了生物膜和活性污泥的优点。 BAF具有去除有机物,有害物质,脱氮和除磷的功能;占地面积小,资金投入少,能耗低,运营成本低。

杨文澜等采用上流式曝气生物滤池处理农村生活污水。研究表明,在HRT 3.2H、空气水比5:1的工艺条件下,CODcr、NH3-N、BOD5、SS均满足GB 8978-1996一级排放标准。

3.3 生态处理技术

生态处理工艺能很好地结合广大农村地区的自然地理条件,如当地的废塘、滩涂、荒地等,基建投资低,运行过程不需添加化学品,运行成本低,污泥产量低,处理得当,可达到农业再利用标准,两次减少污染。该工艺相对稳定,抗冲击负荷能力强。使污水排放稳定达标,出水可直接回用于农田灌溉或农村杂用水。国内外处理农村生活污水的主要工艺有人工湿地、地下渗滤、人工快速渗滤、生态塘等。

3.3.1 人工湿地

人工湿地的主体是由一定水平的土壤和填充物组成的,在河床表面种植水生植物,形成独特的生态系统。国内外已有许多成功的例子。

桂双林等生物过滤塔构建的湿地组合工艺处理农村生活污水,有机物和氮,磷的去除更为明显。

地下水流系统在欧洲得到了广泛的应用。种植芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物。这些系统往往是相当于近1000人的农村社区的二级治疗。

3.3.2 地下渗滤

地下渗滤是将污水从地表分配到一定深度,具有一定的结构和良好的扩散性能,使污水在土壤中的毛细渗透和渗滤达到净化的目的。

上海宝山区罗店镇张树村采用地下渗滤液处理生活污水。出水达到GB 18918-2002 B级标准,整个处理系统成本低,不需要维护。

3.3.3 人工快渗

在快速渗滤系统的运行中,污水定期灌溉并充填到渗滤场中,土壤层中形成的厌氧和好氧交替运行状态有利于氮和磷的去除。

COD和氨氮的平均去除率分别为79.65%和94.47%。出水达到了GB 18918-2002的首个A排放标准。

3.3.4 生态塘

生态塘是氧化塘污水的生态处理技术,主要进行污水二级深度处理。它是利用水体的天然净化能力处理污水的天然或人工池塘。以太阳能为初始能源,利用细菌和藻类共生强化系统去除有机物,以水生植物、水产品和水禽为资源回收形式。净化后的污水也可作为一种可再生的水资源,实现污水处理的回用,这是生态处理的发展方向。COD、氨氮和磷的平均去除率分别大于70%、93%和55%。

表二列出了农村污水生态处理技术的优缺点。

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生态处理技术在农村生活污水处理中的利弊

4农村生活污水综合处理工艺

在农村生活污水处理中,单元技术往往有一定的局限性。

目前国内外农村生活污水处理工艺有多种,主要分为厌氧生态处理、好氧生态处理四种。厌氧好氧工艺和厌氧好氧生态工艺。目前,生活污水处理技术比较成熟,各种综合设备,组合处理技术很多,但由于其分散性强、规模小、不易集中,使生活污水的处理无法推广和复制。中等规模城市污水处理工艺和设计参数导致工程投资和运行费用过高。

农村生活污水处理技术必须遵循“投资少,能耗低,简单高效”的原则,采用智能化,愚蠢的运行方式。

早在20世纪60年代初,日本就发展了中小型分散生活污水综合净化池技术,对改善当时的农村水环境起到了重要作用。

近年来,澳大利亚发展了“过滤、土地处理和地下排水相结合的污水回用系统”,即“过滤”技术,满足了污水处理和农田灌溉的需要。

据报道,目前欧洲和北美有20%的人口使用小型污水处理系统处理乡镇生活污水。大部分工艺为改进的氧化沟、A/0及变形。我国农村生活污水处理起步较晚,但发展速度较快。

中国部分农村生活污水处理示范项目的运行见表3。

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我国部分农村生活污水处理示范工程运行情况

5 结语

目前,农村生活污水已成为农村主要污染源。随着环境污染的加剧,农村已成为我国环境改善的新阵地。

因此,应根据村庄的地域、人口规模、集中度、地形、排水特性和排放要求,结合当地的经济承载能力等,采取适当的污水收集和处理方式。

城市集中污水处理厂可以将城市附近城镇或村庄的生活污水纳入城市污水处理厂。远离城市的村庄由于其独立性和分散性,可灵活地结合生物+生态处理技术,如“化粪池+地下流动工”。湿地“工艺园区污水处理技术或分散处理技术”增强初级处理+生物处理+人工增强生态净化“过程。

要实现“负担得起、负担得起、管理得好”的目标,必须重视设备的美观,综合生态效益和环境美感效应也是发展的趋势。

常用十五种农村生活污水处理技术详解

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