首页 >  环境保护 >  我国农村生活污水组合处理技术研究进展

随着中国农村经济的快速发展,水资源消耗急剧增多,污染物排放不断加重,农村生活污水逐渐成为农村水环境恶化的主要原因之一。但是,农村地区人们的环保意识薄弱,经济相对欠发达,也缺乏生活污水排水收集管网系统及集中处理设施;或是居住比较分散,造成生活污水集中收集困难,造成90%多的生活污水未经处理直接排入河流和湖泊。当前农村生活污水造成的环境污染严重威胁农村水源地的水资源安全,也加剧了淡水资源危机,使耕地灌溉得不到有效保障,最终危害到人畜的生存发展。在国家强调生态文明建设的今天,加强农村生活污水污染控制和治理显得尤为紧迫和重要。

1农村生活污水特征及处理

农村生活用水一般以地表水(例如,河流、沟渠、池塘、堰、湖泊和水库等)、地下水(井、窖)和自来水3者结合使用。我国农村生活污水主要来源于厕所粪便及其冲洗水、洗浴废水和厨房餐饮用水等,可分为灰水和黑水2类。前者由厨房排水、卫生淋浴水、洗衣水构成;后者水由粪便和尿液及其冲洗水构成[3]。我国农村生活污水具有分散、日变化系数大(通常为3.0~5.0)、间歇性排放,且氨氮含量高、可生化性强、含重金属等有毒有害物质较少等特点[4]。

充分了解农村生活污水的特点,在结合当地经济水平、自然条件和环境目标的基础上,发展适合我国国情的农村生活污水处理技术,缓解水资源短缺矛盾,改善农村地区生态环境和提高人们生活质量均具有重要意义。根据污水的收集和处理方式的差异,污水处理模式可分为分散式和集中式2大类。

分散处理通常具有投资小、运行费用低、污泥产生量小、受外界影响小、简单耐用以及易于实现水的循环利用等特点。此技术适用于规模较小、人口居住分散、污水不易集中收集农村地区生活污水的处理[5]。目前,我国农村地区应用较多的分散处理技术有人工湿地、高效藻类塘技术、蚯蚓生态滤池等多种方法。然而,随着农村生活污水的组成成分日益越复杂,单一分散处理工艺的出水难以满足受纳水体的环保需求。

同时,不同的生活污水分散处理技术具有各自的优缺点及适用范围,这也都限制了分散处理技术的应用范围与效果。基于此,目前较普遍的处理农村污水的办法是将多种工艺进行组合以达到强化系统的净化能力的目的。当前,根据农村生活污水组合处理技术的作用机理,大致可将它们分为3大类:生物组合技术、生态组合技术、生物-生态组合技术。

2生物组合技术处理农村生活污水

生物处理技术是指通过微生物在好氧、厌氧条件下去除污染物质的技术。该技术占地面积小、污泥产量低,具有良好的耐冲击负荷能力,可处理水量和水质波动性较大的污水。生物处理技术中的厌氧单元(A)使污水中大部分有机物得到降解,降低污水负荷,沉降悬浮物;而好氧单元(O)则进一步去除氮磷等营养物质和有机物。目前广泛应用于农村生活污水的生物组合技术,主要是由A和O组合而成的不同工艺。

2.1A/O工艺

A/O工艺一般是以厌氧处理为前置单元,后接好氧处理的组合工艺。该工艺具有较高的污染物去除率和较好的系统稳定性。李清雪等在厌氧折流板反应器(ABR)后分别增加了跌水曝气和曝气生物滤池处理,发现这2种组合工艺对农村生活污水中COD的去除率比单独采用ABR处理提高了9.5%和24.9%,可见ABR-曝气生物滤池组合工艺对COD的去除效果较好[6]。

针对北方地区多晴少雨,太阳光充足的气候特征,何刚等将厌氧生物滤池+太阳能曝气生物滤池联用,通过太阳能曝气系统提供氧气,进一步降低了系统能耗[7]。

曹大伟等研究开发了地埋式一体化生物滤池,能耗设备仅为1台小型提升水泵,主要是由缺氧池+生物滤池组成,采用拔风管通风和溅水盘强化充氧[8]。

该装置具有良好抗冲击负荷的能力,对污染物的去除效果也较好,对COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为63.1%、92.2%、68.6%和47.5%,具有不占用土地资源、能耗和运行费用低特点,较适合在土地资源紧张的南方环湖农村地区推广使用[9]。

2.2A2/O工艺

在A/O前加1个A单元,组成的厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺,在国内外很多生物处理技术中广泛应用[10-11]。这种组合工艺有着较长水力停留时间、较低有机负荷,使得缺氧-好氧单元可以维持较低污泥含量,极大地减少剩余污泥的排放量,为组合工艺实现污泥减量化。

高大文等采用升流式厌氧污泥固定床(UAFB)-缺氧-好氧膜生物反应(MRB)组合工艺处理生活污水,不仅对COD、NH3-N去除率达到93.3%、90.6%,同时能够长期维持反应器内较低的污泥含量,减少剩余污泥处理量和缓解膜污染[12]。

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