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生態(tài)化農(nóng)村污水處理技術(shù)

生態(tài)化農(nóng)村污水處理技術(shù)

2021-08-03 17:47:07 5

  一、農(nóng)村污水及處理

  1.1 農(nóng)村污水的特點(diǎn)

  農(nóng)村污水主要指農(nóng)村居民在日常生活中產(chǎn)生的餐飲、清潔、洗衣、沖廁、洗浴等活動(dòng)排出的污水,可能還包括一些農(nóng)事生產(chǎn)排水,如小規(guī)模畜禽養(yǎng)殖糞污、農(nóng)產(chǎn)品初加工等廢水,主要污染物為懸浮物、有機(jī)污染物、氨氮、總氮、總磷等,具有以下顯著特點(diǎn):①污水量小但排放分散,集中收集難度大,難以集中處理。②排放時(shí)間集中,農(nóng)民生活作息規(guī)律導(dǎo)致污水量時(shí)變化系數(shù)大。③污染物組分相對(duì)簡(jiǎn)單,有毒物質(zhì)含量較少,污水可生化降解性好。

  1.2 農(nóng)村污水處理技術(shù)

  已有研究多將農(nóng)村污水處理工藝技術(shù)分為生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)和生物一生態(tài)組合處理技術(shù)。

  (1)生物處理指利用好氧、厭氧微生物的生化降解作用去除污水中污染物的工藝過程。通常采用的生物處理工藝技術(shù)包括活性污泥法、接觸氧化法等。

  (2)生態(tài)處理指利用微生物、動(dòng)植物復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的生化一生態(tài)協(xié)同作用去除污水中污染物的工藝過程。通常采用的生態(tài)處理工藝技術(shù)包括人工濕地法(潛流濕地、升流濕地等)、復(fù)合生態(tài)塘法(曝氣氧化塘、微單元生化池等)等。

  二、例證工程概況

  本文以河北省邢臺(tái)市邢臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)轄區(qū)17座農(nóng)村污水處理站為例展開介紹。

  2.1 工程建設(shè)背景

  邢臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)位于邢臺(tái)市東南部,為省級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū),總面積為208.3km2,下轄6個(gè)鎮(zhèn)(辦)、114個(gè)村(居)、19.3萬人。經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)轄區(qū)內(nèi)農(nóng)村長(zhǎng)期缺乏污水處理設(shè)施,污水未經(jīng)處理便自由排放,造成當(dāng)?shù)厮w、土壤受到嚴(yán)重污染,絕大多數(shù)村頭坑塘、路邊小河溝由于長(zhǎng)期接納污水完全喪失水體自凈能力,成為黑臭水體,嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐拇迦荽迕埠蜕鷳B(tài)環(huán)境.帶來極大的衛(wèi)生隱患和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。基于上述原因,邢臺(tái)市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)多方籌集資金,于2018年立項(xiàng)建設(shè)農(nóng)村污水處理站。

  2.2 工程設(shè)計(jì)方案

  鑒于邢臺(tái)市地處太行山脈南端東麓和華北平原交匯處,經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)位于東部平原區(qū),全區(qū)地勢(shì)高差不足5m,如果將轄區(qū)內(nèi)農(nóng)村污水集中收集處理,則收集管網(wǎng)和中途提升栗站工程量極大,并且考慮到污水處理站的運(yùn)行管理問題,以及污水處理后再生利用做灌溉用水的需要.經(jīng)反復(fù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選,設(shè)計(jì)采用了以行政村為單位分散收集、采用微單元生化一生物過濾生化―生態(tài)組合工藝技術(shù)方案,共設(shè)置17座污水處理站,服務(wù)人口約6萬人,工程設(shè)計(jì)總規(guī)模為6600 m3/d,污水處理站多選擇在村頭原有污水垃圾坑塘。

  根據(jù)各污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì),結(jié)合可用地面積,微單元生化池設(shè)計(jì)停留時(shí)間為7?10d,生物過濾池設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為0.3?0.m3/(m2?h)。污水處理站工程建設(shè)投資為3000?4000元(m3?d),工程占地面積為30?80m2/(m3?d)。出水水質(zhì)為:COD≤50mg/L,NH3-N≤5mg/L,TN≤15mg/L,TP≤0.5mg/L

  2.3 污水處理工藝

  本文例證工程均采用微單元生化一生物過濾工藝設(shè)計(jì)、建設(shè)。

  2.3.1 工藝技術(shù)原理

  微單元生化工藝基于活性污泥法和強(qiáng)化生態(tài)塘法污水處理基本原理,將活性污泥法厭氧一缺氧一好氧(AAO)工藝中的厭氧一缺氧一好氧生化區(qū),以及泥水分離區(qū)自下而上疊層布置于一個(gè)防滲土工中,池中設(shè)置多個(gè)生化反應(yīng)器.生化反應(yīng)器為一種氣力提升混合溶氧裝置,每個(gè)生化反應(yīng)器下部設(shè)有一組集泥管,在氣力提升抽引作用下,將池底沉降的輕質(zhì)活性污泥吸入生化反應(yīng)器,與污水混合提升并充氧。生化反應(yīng)器將污水、活性污泥混合液提升至池上部好氧生化層,得到充氧活化的生化污泥逐漸下沉進(jìn)入中部缺氧生化層和下部厭氧生化層,每個(gè)生化反應(yīng)器服務(wù)區(qū)域均形成一個(gè)自下而上的厭氧一缺氧一好氧(AAO)生化微單元。微單元生化污水處理工藝技術(shù)模型如圖1所示。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

  生物過濾采用垂直上向流曝氣生物濾床,濾床上種植有水草、蘆葦?shù)人参?,曝氣生物濾床內(nèi)生物膜、水生植物的根系進(jìn)一步降解、吸收污水中的殘余污染物,實(shí)現(xiàn)污水的深度凈化處理。

  2.3.2 污水處理工藝流程

  如圖2所示,進(jìn)站污水經(jīng)格柵格濾后,由提升泵送人微單元生化池池首底部厭氧生化層,經(jīng)微單元生物處理后的污水進(jìn)入曝氣生物濾床下部布水管,自下而上穿過曝氣生物濾床,殘余污染物被濾床內(nèi)生物膜,以及水草、水生植物的根系進(jìn)一步降解、吸收,實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的深度凈化處理。達(dá)標(biāo)出水自流外排至路邊、田間溝渠。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

  2.3.3 工藝技術(shù)突出特點(diǎn)

  (1)微單元生化池、生物過濾池內(nèi)自然生長(zhǎng)有大量自養(yǎng)、異養(yǎng)型菌類,輪蟲、線蟲等原生、后生動(dòng)物,放養(yǎng)并大量繁殖有雜食、濾食魚類等高等水生動(dòng)物,以及接種的藻類,種植的水草、蘆蘋等水生植物,構(gòu)成較為完整的食物鏈和生態(tài)體系,實(shí)現(xiàn)污水的生化一生態(tài)聯(lián)合深度處理。

  (2)微單元生化池下部污泥中的輕質(zhì)可生化降解污泥中的有機(jī)物被反硝化微生物利用作生物脫氮碳源,在確保生物脫氮碳源需求的同時(shí),大大減少了剩余污泥產(chǎn)生量,少量剩余污泥沉人池底,進(jìn)行長(zhǎng)期、充分的無機(jī)化消解,消解后形成無機(jī)灰土的體積大幅縮小,積沉于池底防滲膜上,形成防滲膜保護(hù)層,從而避免了污泥處理問題。

  (3)進(jìn)池污水、厭氧生化層均處于微單元生化池下部,可以從根本上避免污水處理設(shè)施運(yùn)行過程中產(chǎn)生臭氣污染的問題。

  (4)微單元生化池、生物過濾池為防滲土工池,配合池內(nèi)魚蝦和水生植物,既可以大量減少工程建設(shè)投資,又可以形成較好的自然景觀效果。

  (5)微單元生化池開闊的水面可最大限度地接受自然復(fù)氧,減少人工曝氣充氧量,相應(yīng)地節(jié)省污水處理運(yùn)行費(fèi)用。

  (6)污水處理站出水(充分生態(tài)化的熟水)自流至路邊、田間溝渠,即作為農(nóng)業(yè)灌溉用水.也作為農(nóng)村路邊、田間溝渠補(bǔ)充水,以逐漸恢復(fù)農(nóng)村路邊、田間溝渠潺潺流水、水草滋生、魚蝦歡游的生態(tài)環(huán)境。

  (7)采用微單元生化一生物過濾設(shè)計(jì)、建設(shè)的污水處理站機(jī)電設(shè)備只有格柵、提升泵、鼓風(fēng)機(jī),生化反應(yīng)器為免維護(hù)型設(shè)備,污水處理站維護(hù)維修工作量很少,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。

  (8)污水提升泵根據(jù)一體化格柵及提升泵井內(nèi)水位自動(dòng)開停,污水處理站全自動(dòng)化運(yùn)行,無需專人管理只需要定期巡檢。站內(nèi)設(shè)置的影像監(jiān)控系統(tǒng)用于遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控污水處理站運(yùn)行及安保狀態(tài),以保證污水處理站的安全運(yùn)行。

  2.4 污水處理站運(yùn)行情況

  邢臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)17座污水處理站自2018年10月開工建設(shè),2019年1月工程竣工,2019年2月開始調(diào)試,生化一生態(tài)系統(tǒng)啟動(dòng)期約3個(gè)月,生化一生態(tài)系統(tǒng)啟動(dòng)后污水處理效果逐漸顯現(xiàn),出水水質(zhì)迅速提升。17座污水處理站已連續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)試運(yùn)行超過半年,試運(yùn)行期間核定各污水處理站平均污水處理成本費(fèi)用為0.50?0.75元/m3,17座污水處理站共配備運(yùn)行維護(hù)人員4人(含輪休人員1名),其中1人為管理人員,2人負(fù)責(zé)各站巡視、維護(hù)

  各污水處理站試運(yùn)行期間主要技術(shù)數(shù)據(jù)(已剔除突高、突低值后的通常范圍值)見表1。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

  三、總結(jié)與展望

  3.1 農(nóng)村污水處理的基本原則

  基于農(nóng)村污水的特點(diǎn)以及與城市污水的顯著差別,若將城市污水的處理技術(shù)直接推廣到農(nóng)村污水仍存在著較大的不適用性。農(nóng)村污水的處理工程需要在大量實(shí)地調(diào)研工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行“一村一策”定制化的方案設(shè)計(jì)。

  基于本文例證工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),農(nóng)村污水處理的基本原則應(yīng)為:

  (1)居住條件不同的農(nóng)村,尤其針對(duì)正在進(jìn)行“新農(nóng)村改造”的村莊,改造模式和改造前后的污水排放特點(diǎn)和水質(zhì)差異很大,需要根據(jù)農(nóng)村現(xiàn)狀和規(guī)劃情況,盡可能滿足改造期間、改造前后的污水處理需要。

  (2)供水條件不同的農(nóng)村,尤其是免費(fèi)與收費(fèi)供水、連續(xù)與定時(shí)供水的農(nóng)村污水量差異很大,需要根據(jù)各村的實(shí)際污水量,盡可能地合理地確定污水處理工程規(guī)模。

  (3)灌溉用水條件不同的農(nóng)村,尤其是南方豐水地區(qū)農(nóng)村與北方干旱缺水地區(qū)的農(nóng)村,對(duì)污水處理再生灌溉用水的需求差異很大,需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?duì)再生灌溉用水的需求情況,有針對(duì)性地選擇污水處理設(shè)施設(shè)置方案。

  (4)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不同的農(nóng)村,尤其是集體經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異較大的農(nóng)村,需要根據(jù)各村的經(jīng)濟(jì)承受能力,在滿足污水處理量和排放標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下,合理選擇經(jīng)濟(jì)可行的污水處理工藝技術(shù)。

  (5)農(nóng)村污水處理,尤其是平原地區(qū)、居住分散地區(qū)農(nóng)村污水處理,應(yīng)以分散式收集處理方式為主,續(xù)的技術(shù)改進(jìn)及推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。隨著農(nóng)村污水處理工程建設(shè)的不斷突進(jìn),生物一生態(tài)組合型工藝技術(shù)將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用,污水處理的資源化再生利用將會(huì)越來越受到重視。將農(nóng)村污水處理和水體生態(tài)修復(fù)、生態(tài)環(huán)境改善,以及與生態(tài)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)多重效益,實(shí)現(xiàn)三生(生態(tài)、生產(chǎn)、生活)共贏。以節(jié)約大量污水輸送管道、提升泵站工程建設(shè)投資。

  (6)在滿足污水處理量和排放標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下,盡可能選擇工程建設(shè)投資較少、運(yùn)行維護(hù)成本較低的污水處理工藝技術(shù)。

  (7)應(yīng)充分考慮到農(nóng)村缺乏施工、運(yùn)行專業(yè)人才和隊(duì)伍,力使農(nóng)村污水處理設(shè)施的建設(shè)施工、運(yùn)行管理盡可能簡(jiǎn)單方便。

  (8)盡量選擇生物一生態(tài)組合型工藝技術(shù),并力使污水處理設(shè)施具備較好的景觀效果和生態(tài)效益。

  3.2 農(nóng)村污水處理適用技術(shù)及發(fā)展

  本文例證工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,微單元生化一生物過濾組合式工藝技術(shù)適用于農(nóng)村污水處理,能夠以較低的經(jīng)濟(jì)代價(jià)滿足農(nóng)村污水處理要求,污水處理設(shè)施建設(shè)施工、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單便捷。出水有利于再生為農(nóng)田灌溉和生態(tài)景觀用水。受冬季氣溫限制,組合式工藝技術(shù)的適用地區(qū)為北京以南,尤其是缺水地區(qū),以及廣大南方地區(qū)農(nóng)村污水處理。邢臺(tái)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)17座農(nóng)村污水處理站將作為試點(diǎn)工程,在日后的運(yùn)行實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),為后續(xù)的技術(shù)改進(jìn)及推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

  隨著農(nóng)村污水處理工程建設(shè)的不斷突進(jìn),生物一生態(tài)組合型工藝技術(shù)將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用,污水處理的資源化再生利用將會(huì)越來越受到重視。將農(nóng)村污水處理和水體生態(tài)修復(fù)、生態(tài)環(huán)境改善,以及與生態(tài)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合,才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)多重效益,實(shí)現(xiàn)三生(生態(tài)、生產(chǎn)、生活)共贏。(來源:(北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院)

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