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污水处理技术

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农村生活污水处理方法

  农村地区经济技术薄弱, 缺少充足的资金和专业的技术管理人员, 因此农村生活污水处理方式不能照搬或套用城镇污水处理模式, 须结合农村实情和生活污水特点科学决策。在具体选择农村生活污水处理方式时, 一般应遵循以下原则。

  (1) 因地制宜

  农村生活污水处理不能拘泥于一种或几种模式, 关键要根据镇村的功能、人口、地形地貌、地质特点、气候、排放要求和经济水平等, 通过技术经济分析和比较, 因地制宜地选择简单、经济、有效的处理技术。如在经济发达、用地受限的镇村, 可以选择由厌氧、好氧组合而成的一体化处理设备;在用地充裕、气候适宜的镇村, 可以选择人工湿地、稳定塘等生态处理技术。

  (2) 维护管理简便

  我国农村地区经济技术相对落后, 缺乏专业技术人员, 往往发生农村生活污水处理设施建成投产后无法实现科学维护与管理的现象。因此, 在农村宜选用维护需求量少、日常管理简单的处理技术。

  (3) 运行费用低廉

  目前, 我国农村生活污水处理设施运行费用十分有限, 缺少稳定经费来源, 城镇污水处理中最常采用的好氧处理技术因运行费用高, 在农村地区推广应用受到一定局限。因此, 在条件允许的地区, 应尽可能采用生态或厌氧处理法, 做到污水处理能耗的最小化。

  (4) 工艺流程简单

  农村生活污水处理设施规模小, 维护管理不容易到位, 因此其工艺流程不能太过复杂, 要尽量减少工艺环节, 以便于运行管理。一般来说, 农村生活污水处理系统最好不设初沉池和二沉池, 可采用较大体积的均化池代替调节池和初沉池, 利用生态处理法或生物膜法省去二沉池。

  农村污水处理方法如下:

  好氧生物处理技术

  根据污泥的生长状态, 好氧生物处理技术可分为活性污泥法和生物膜法两大类[6]。其中, 活性污泥法的运行成本较高, 还存在污泥膨胀问题, 因此不适合在农村地区使用。相比较而言, 生物膜法更易于维护管理, 且无污泥膨胀问题, 可在用地受限时考虑采用。

  (1) 生物接触氧化法

  生物接触氧化法是在生物滤池的基础上, 通过接触曝气形式改良而演变出的一种生物膜处理技术。生物接触氧化池操作管理方便, 比较适合农村地区使用。

  (2) 好氧生物滤池

  好氧生物滤池一般以碎石或塑料制品为滤料, 将污水均匀地喷洒到滤床表面, 并在滤料表面形成生物膜。污水流经生物膜后, 污染物被吸附吸收[11]。好氧生物滤池可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池三类。其中, 塔式生物滤池处理效率高、占地面积小, 且可通过自然通风供氧节省能耗, 因此适用于处理农村生活污水。塔式生物滤池由顶部布水, 污水沿塔自上而下流动, 在自然供氧情况下, 使好氧微生物在滤料表面形成生物膜, 去除污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物质。

  (3) 蚯蚓生物滤池

  蚯蚓生物滤池根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分解转化等功能而设计, 是一种既可高效、低耗去除污水中的污染物质, 又可大幅度降低污泥产率的污水处理技术。蚯蚓生物滤池技术最早由智利大学的Jose Toha教授于1992年提出, 在法国和智利发展较快, 并得到了推广应用[15]。鉴于蚯蚓生物滤池处理农村生活污水具有一定的技术优势, 国内在该方面的研究和应用也日益增多, 如上海交通大学、同济大学和南京大学等均开展过一系列试验研究, 并将成果应用于实际农村生活污水处理。

  厌氧生物处理技术

  厌氧生物处理技术无需曝气充氧, 产泥量少, 是一种低成本、易管理的污水处理技术, 能够满足农村生活污水处理的技术要求。

  (1) 污水净化沼气池

  污水净化沼气池是由沼气池和厌氧生物滤池串联而成, 可几户合建或单户修建, 布置灵活, 在我国四川、江苏、浙江等省农村地区均有应用。污水净化沼气池的处理效果显着, 出水水质稳定, 田洪春等连续3年的跟踪检测结果表明, 出水水质大多可达《污水综合排放标准》 (GB 8978—1996) 二级标准。

  (2) 厌氧生物滤池

  厌氧生物滤池的构造类似好氧生物接触氧化池, 不同之处在于池顶密封, 其工程投资、运行费用低, 对维护人员的要求不高, 已在我国农村应用。如北京胡家垡村采用厌氧生物滤池处理生活污水, 出水水质达北京市《水污染物排放标准》 (DB 11/307—2005) 的二级标准。另外, 若将厌氧生物滤池技术与好氧生物技术联合使用, 出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918—2002) 的一级A标准。

  (3) 复合厌氧处理技术

  复合厌氧处理技术是厌氧活性法和厌氧生物膜法相结合的处理方法。上海市政工程设计研究总院根据多年积累的污水治理经验, 结合农村生活污水处理的实际需求, 自主开发了复合厌氧反应器, 并成功应用于农村生活污水处理。该复合厌氧反应器由轻质滤料层、悬浮厌氧污泥床等组成, 经厌氧活性污泥和生物膜的双重协同作用, 污染物去除效率极大提高。此外, 通过在反应器中设置特殊轻质滤料层, 防止了污泥流失, 提高了反应器的容积负荷和处理效果。

  生态处理技术

  (1) 人工湿地

  人工湿地处理系统源于对自然湿地的模拟, 主要利用自然生态系统中植物、基质和微生物三者的协同作用实现水质的净化。人工湿地主体由土壤和按一定级别充填的填料等组成, 并在床表面种植水生植物而构成一个独特的生态系统。人工湿地处理系统净化效果好、工艺设备简单、维护管理方便、运行费用低、生态环境效益显着, 但进水负荷要求较低、占地面积较大, 因此适用于远离城市污水管网、资金少、技术人才缺乏、有土地可资利用的中小城镇和农村地区。

  (2) 土地处理

  土地处理技术是在人工调控下利用土壤-植物-微生物复合生态系统, 通过一系列物理、化学、生物作用, 使污水得到净化并可实现水分和污水中营养物质回收利用的一种处理方法。根据水流运动的流速和流动轨迹的不同, 土地处理系统可分为4种类型:慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统和地下渗滤系统 (即毛细管土地渗滤处理技术) 。与前三种系统相比, 地下渗滤系统的布水设施埋于地下, 无损地面景观、受天气影响小, 且能够适应于北方寒冷干旱的天气, 因此适用于农村生活污水处理。其缺点是:负荷控制不当, 则会堵塞;防渗质量不好, 则会污染地下水;因进出水系统埋于地下, 投资相对较高。目前, 土地渗滤技术在国内已投入运用, 并取得了较好效果。如上海市宝山区罗店镇张墅村采用地下渗滤系统处理生活污水, 出水达到GB 18918—2002一级B标准, 且整个处理系统建造成本低, 基本免维护。

  (3) 稳定塘

  稳定塘是经过人工适当修整后设围堤和防渗层的污水池塘。其净化原理类似自然水体的自净机理, 通过微生物 (细菌、真菌、藻类、原生动物等) 的代谢活动, 以及相伴的物理、化学、物化过程, 使污水中污染物进行多级转换、降解和去除。稳定塘建造投资少、运行维护成本低、无需污泥处理, 但负荷低、占地大、受气候影响大、处理效果不稳定。为进一步强化处理效果, 国内外相继推出了许多新型塘和组合塘。如装有连续搅拌装置的高效藻类塘、利用水生维管束植物提高处理效率的水生植物塘、多个好氧和厌氧稳定塘相连的多级串联塘以及高级综合塘等。其中, 高效藻类塘应用较多, 尤其在太湖流域, 其处理效果稳定且优于传统氧化塘。

  物化处理技术

  污水的物化处理方法主要包括:混凝、气浮、吸附、离子交换、电渗析、反渗透和超滤等。在各种物化处理技术中, 仅混凝技术相对符合农村要求, 其最大优点是能够根据污水中污染物的性质, 选取合适的絮凝剂, 保证污染物质的高效去除。混凝技术对悬浮物、金属离子、胶体物质和无机磷去除效果好, 但对有机物和氮的去除能力相对较弱, 且运行过程中需要连续投加药剂, 故运行成本较高。在我国农村地区, 混凝技术主要用作生态处理系统的前处理措施或化学除磷, 如上海市崇明县前卫村在人工湿地之前采用混凝强化处理技术, 降低人工湿地处理负荷和保证处理效果。