生态化农村污水处理技术

2021-08-03 17:47:07 0

  一、农村污水及处理

  1.1 农村污水的特点

  农村污水主要指农村居民在日常生活中产生的餐饮、清洁、洗衣、冲厕、洗浴等活动排出的污水,可能还包括一些农事生产排水,如小规模畜禽养殖粪污、农产品初加工等废水,主要污染物为悬浮物、有机污染物、氨氮、总氮、总磷等,具有以下显著特点:①污水量小但排放分散,集中收集难度大,难以集中处理。②排放时间集中,农民生活作息规律导致污水量时变化系数大。③污染物组分相对简单,有毒物质含量较少,污水可生化降解性好。

  1.2 农村污水处理技术

  已有研究多将农村污水处理工艺技术分为生物处理技术、生态处理技术和生物一生态组合处理技术。

  (1)生物处理指利用好氧、厌氧微生物的生化降解作用去除污水中污染物的工艺过程。通常采用的生物处理工艺技术包括活性污泥法、接触氧化法等。

  (2)生态处理指利用微生物、动植物复合生态系统的生化一生态协同作用去除污水中污染物的工艺过程。通常采用的生态处理工艺技术包括人工湿地法(潜流湿地、升流湿地等)、复合生态塘法(曝气氧化塘、微单元生化池等)等。

  二、例证工程概况

  本文以河北省邢台市邢台经济技术开发区辖区17座农村污水处理站为例展开介绍。

  2.1 工程建设背景

  邢台经济技术开发区位于邢台市东南部,为省级经济技术开发区,总面积为208.3km2,下辖6个镇(办)、114个村(居)、19.3万人。经济开发区辖区内农村长期缺乏污水处理设施,污水未经处理便自由排放,造成当地水体、土壤受到严重污染,绝大多数村头坑塘、路边小河沟由于长期接纳污水完全丧失水体自净能力,成为黑臭水体,严重影响了当地的村容村貌和生态环境.带来极大的卫生隐患和生态风险。基于上述原因,邢台市经济开发区多方筹集资金,于2018年立项建设农村污水处理站。

  2.2 工程设计方案

  鉴于邢台市地处太行山脉南端东麓和华北平原交汇处,经济开发区位于东部平原区,全区地势高差不足5m,如果将辖区内农村污水集中收集处理,则收集管网和中途提升栗站工程量极大,并且考虑到污水处理站的运行管理问题,以及污水处理后再生利用做灌溉用水的需要.经反复技术经济比选,设计采用了以行政村为单位分散收集、采用微单元生化一生物过滤生化―生态组合工艺技术方案,共设置17座污水处理站,服务人口约6万人,工程设计总规模为6600 m3/d,污水处理站多选择在村头原有污水垃圾坑塘。

  根据各污水处理站设计进水水质,结合可用地面积,微单元生化池设计停留时间为7〜10d,生物过滤池设计表面负荷为0.3〜0.m3/(m2•h)。污水处理站工程建设投资为3000〜4000元(m3•d),工程占地面积为30〜80m2/(m3•d)。出水水质为:COD≤50mg/L,NH3-N≤5mg/L,TN≤15mg/L,TP≤0.5mg/L

  2.3 污水处理工艺

  本文例证工程均采用微单元生化一生物过滤工艺设计、建设。

  2.3.1 工艺技术原理

  微单元生化工艺基于活性污泥法和强化生态塘法污水处理基本原理,将活性污泥法厌氧一缺氧一好氧(AAO)工艺中的厌氧一缺氧一好氧生化区,以及泥水分离区自下而上叠层布置于一个防渗土工中,池中设置多个生化反应器.生化反应器为一种气力提升混合溶氧装置,每个生化反应器下部设有一组集泥管,在气力提升抽引作用下,将池底沉降的轻质活性污泥吸入生化反应器,与污水混合提升并充氧。生化反应器将污水、活性污泥混合液提升至池上部好氧生化层,得到充氧活化的生化污泥逐渐下沉进入中部缺氧生化层和下部厌氧生化层,每个生化反应器服务区域均形成一个自下而上的厌氧一缺氧一好氧(AAO)生化微单元。微单元生化污水处理工艺技术模型如图1所示。

污水处理设备__全康环保QKEP

  生物过滤采用垂直上向流曝气生物滤床,滤床上种植有水草、芦苇等水生植物,曝气生物滤床内生物膜、水生植物的根系进一步降解、吸收污水中的残余污染物,实现污水的深度净化处理。

  2.3.2 污水处理工艺流程

  如图2所示,进站污水经格栅格滤后,由提升泵送人微单元生化池池首底部厌氧生化层,经微单元生物处理后的污水进入曝气生物滤床下部布水管,自下而上穿过曝气生物滤床,残余污染物被滤床内生物膜,以及水草、水生植物的根系进一步降解、吸收,实现对污水的深度净化处理。达标出水自流外排至路边、田间沟渠。

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  2.3.3 工艺技术突出特点

  (1)微单元生化池、生物过滤池内自然生长有大量自养、异养型菌类,轮虫、线虫等原生、后生动物,放养并大量繁殖有杂食、滤食鱼类等高等水生动物,以及接种的藻类,种植的水草、芦苹等水生植物,构成较为完整的食物链和生态体系,实现污水的生化一生态联合深度处理。

  (2)微单元生化池下部污泥中的轻质可生化降解污泥中的有机物被反硝化微生物利用作生物脱氮碳源,在确保生物脱氮碳源需求的同时,大大减少了剩余污泥产生量,少量剩余污泥沉人池底,进行长期、充分的无机化消解,消解后形成无机灰土的体积大幅缩小,积沉于池底防渗膜上,形成防渗膜保护层,从而避免了污泥处理问题。

  (3)进池污水、厌氧生化层均处于微单元生化池下部,可以从根本上避免污水处理设施运行过程中产生臭气污染的问题。

  (4)微单元生化池、生物过滤池为防渗土工池,配合池内鱼虾和水生植物,既可以大量减少工程建设投资,又可以形成较好的自然景观效果。

  (5)微单元生化池开阔的水面可最大限度地接受自然复氧,减少人工曝气充氧量,相应地节省污水处理运行费用。

  (6)污水处理站出水(充分生态化的熟水)自流至路边、田间沟渠,即作为农业灌溉用水.也作为农村路边、田间沟渠补充水,以逐渐恢复农村路边、田间沟渠潺潺流水、水草滋生、鱼虾欢游的生态环境。

  (7)采用微单元生化一生物过滤设计、建设的污水处理站机电设备只有格栅、提升泵、鼓风机,生化反应器为免维护型设备,污水处理站维护维修工作量很少,运行管理简单。

  (8)污水提升泵根据一体化格栅及提升泵井内水位自动开停,污水处理站全自动化运行,无需专人管理只需要定期巡检。站内设置的影像监控系统用于远程实时监控污水处理站运行及安保状态,以保证污水处理站的安全运行。

  2.4 污水处理站运行情况

  邢台经济技术开发区17座污水处理站自2018年10月开工建设,2019年1月工程竣工,2019年2月开始调试,生化一生态系统启动期约3个月,生化一生态系统启动后污水处理效果逐渐显现,出水水质迅速提升。17座污水处理站已连续稳定达标试运行超过半年,试运行期间核定各污水处理站平均污水处理成本费用为0.50〜0.75元/m3,17座污水处理站共配备运行维护人员4人(含轮休人员1名),其中1人为管理人员,2人负责各站巡视、维护

  各污水处理站试运行期间主要技术数据(已剔除突高、突低值后的通常范围值)见表1。

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  三、总结与展望

  3.1 农村污水处理的基本原则

  基于农村污水的特点以及与城市污水的显著差别,若将城市污水的处理技术直接推广到农村污水仍存在着较大的不适用性。农村污水的处理工程需要在大量实地调研工作的基础上进行“一村一策”定制化的方案设计。

  基于本文例证工程的设计、建设、运行经验,农村污水处理的基本原则应为:

  (1)居住条件不同的农村,尤其针对正在进行“新农村改造”的村庄,改造模式和改造前后的污水排放特点和水质差异很大,需要根据农村现状和规划情况,尽可能满足改造期间、改造前后的污水处理需要。

  (2)供水条件不同的农村,尤其是免费与收费供水、连续与定时供水的农村污水量差异很大,需要根据各村的实际污水量,尽可能地合理地确定污水处理工程规模。

  (3)灌溉用水条件不同的农村,尤其是南方丰水地区农村与北方干旱缺水地区的农村,对污水处理再生灌溉用水的需求差异很大,需要根据当地对再生灌溉用水的需求情况,有针对性地选择污水处理设施设置方案。

  (4)经济实力不同的农村,尤其是集体经济发展水平差异较大的农村,需要根据各村的经济承受能力,在满足污水处理量和排放标准要求的前提下,合理选择经济可行的污水处理工艺技术。

  (5)农村污水处理,尤其是平原地区、居住分散地区农村污水处理,应以分散式收集处理方式为主,续的技术改进及推广应用提供参考依据。随着农村污水处理工程建设的不断突进,生物一生态组合型工艺技术将会得到越来越广泛的应用,污水处理的资源化再生利用将会越来越受到重视。将农村污水处理和水体生态修复、生态环境改善,以及与生态化农业生产相结合,才能实现真正意义上的环境、生态、经济、社会多重效益,实现三生(生态、生产、生活)共赢。以节约大量污水输送管道、提升泵站工程建设投资。

  (6)在满足污水处理量和排放标准要求的前提下,尽可能选择工程建设投资较少、运行维护成本较低的污水处理工艺技术。

  (7)应充分考虑到农村缺乏施工、运行专业人才和队伍,力使农村污水处理设施的建设施工、运行管理尽可能简单方便。

  (8)尽量选择生物一生态组合型工艺技术,并力使污水处理设施具备较好的景观效果和生态效益。

  3.2 农村污水处理适用技术及发展

  本文例证工程的设计、建设、运行经验表明,微单元生化一生物过滤组合式工艺技术适用于农村污水处理,能够以较低的经济代价满足农村污水处理要求,污水处理设施建设施工、运行管理简单便捷。出水有利于再生为农田灌溉和生态景观用水。受冬季气温限制,组合式工艺技术的适用地区为北京以南,尤其是缺水地区,以及广大南方地区农村污水处理。邢台经济开发区17座农村污水处理站将作为试点工程,在日后的运行实践中不断总结经验,为后续的技术改进及推广应用提供参考依据。

  随着农村污水处理工程建设的不断突进,生物一生态组合型工艺技术将会得到越来越广泛的应用,污水处理的资源化再生利用将会越来越受到重视。将农村污水处理和水体生态修复、生态环境改善,以及与生态化农业生产相结合,才能实现真正意义上的环境、生态、经济、社会多重效益,实现三生(生态、生产、生活)共赢。(来源:(北京大学环境科学与工程学院)

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