关于村镇生活污水处理技术整合研究
村镇生活污水处理是指对农村村庄和小镇的村民生活污水和生产废水的处理。随着我国农村生活水平的不断提高,以及农村畜禽养殖、水产养殖和农副产品加工等产业的发展,村镇的污、废水排放已严重破坏了农村的生态平衡。但目前的污废水治理仍较落后,部分镇区未建生活污水处理厂,污水和雨水一并进入合流管道,就近排入河道,使河道、湖泊受到严重污染,进行污水处理已迫在眉睫。
村镇由于其社会组织结构、经济发展状况和生活水平与生活习惯等,与城镇相比尚有较大的不同和差距,决定了村镇生活污水处理与城镇生活污水处理相比,不仅在水质、水量及建设规模上有所不同,而且在处理工艺选择、工程建设与投资、运行管理的模式等方面也有较大的区别。故不能盲目按照城镇污水处理工程建设的模式。
如何选择村镇生活污水的处理技术,关键问题是要适应目前村镇的实际情况,除能达到国家排放标准的要求;更重要的是建设投资要省,运行管理要方便,运行费用要低。
因此提出“村镇生活污水处理技术整合研究”的设想,即选择目前已经成熟可行适合村镇的污水处理技术进行有机整合,以达到村镇生活污水处理的目标。
1 生活污水净化沼气池
生活污水净化沼气池是在化粪池和沼气池的基础上发展起来的,解决了化粪池处理效果差、沉积污泥多、沼气池沼气回收率低的弊端。江苏省在如皋、靖江等地试点、推广生活污水净化沼气池获得了一定成效。为了加快推广步伐,2004年编制了新的《生活污水净化沼气池》图集(苏S 03—2004)。
1.1 池型布置
生活污水净化沼气池的工艺流程为:生活污水→前置处理区Ⅰ→前置处理区Ⅱ→后处理区→排出。其布置见图1。
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前置处理区分为Ⅱ级,设计成两座密闭的圆柱形沼气池,在该区生活污水进行厌氧分解、泥水分离;污泥沉积于池底进行腐化分解。为了加强厌氧接触效果,在前处理Ⅱ区池内挂硬性填料。沼气池的有效容积为污水通过停留容积和污泥部分沉积容积之和,污水容积按停留时间48~72 h计算,污泥沉积容积按污泥清掏周期360 d计算。
后处理区为生物滤池,设计成矩形折流式生物滤池,分成4格,每格水头差20 cm,污水从下向上串联折流通过滤床,污水通过滤膜上好氧、兼性微生物的分解代谢和合成代谢进一步降解污染物质。池中滤料选用石灰石碎石,厚度为400~500 mm。第一、二格为粗滤料,粒径5~40 mm;第三格为中滤料,粒径5~20 mm;第四格为细滤料,粒径5~15mm。每格碎石后处理区的有效容积可按(0.4~0.5)沼气池有效容积计算。净化沼气池前设格栅,以阻拦污水中较大的漂浮物。沼气池为密闭池,池顶设活动盖板和蓄水圈、盖板两道顶盖,活动盖板上有沼气导管,可将沼气用塑料软管引出。在出水管上端部位布置DN150 PVCU进气管(进口设防护罩),使池内水面与大气相通,保证好氧和兼性微生物的降解效果。
1.2 处理效果
如皋、靖江、淮安环境监测站对净化沼气池的检测结果见表1~表3。
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表1~表3的数据表明,生活污水净化沼气池出水应属基本或接近达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的二级排放标准要求。
2 人工湿地
2.1 特点
人工湿地有自由水面型(FWS)和潜流型(SFS)两类。由于潜流型人工湿地处理效果好、受气温影响相对较少、卫生条件好等原因而采用较多。潜流型人工湿地根据污水的流动方向又分成水平流和垂直流两种。前者对BOD5、CODCr、SS、重金属等污染物处理效果好,后者脱氮、除磷效果较好。人工湿地处理系统投资低,处理效果好,管理和维护简单,基本不用能源消耗,运行费用仅为常规处理的1/10,抗冲击性能强,适合广大农村地区、小城镇地区的污水处理。
2.2 构造
潜流式人工湿地构造由进水区、处理区、出水区三部分组成,并且底部应做好防渗层。垂直流人工湿地构造示意见图2。
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处理区为人工湿地工作区,为保证流程的长度和水流均匀,一般设计成上向流分格串联运行。每格中的基质采用砾石或卵石,颗粒由下而上递减,基质厚度取60~80 cm。底层厚20 cm,粒径40~60mm,为粗碎石层;中层厚30 cm,粒径20~40 mm,为中碎石层;上层厚15 cm,粒径10~30 mm,为细碎石层。
进水区与集水区的布置应尽量保证布水和集水均匀,避免在池内形成死水区和短流。人工湿地的防渗层很重要,应保证污水处理过程中污水不向外渗漏,防止污水对地下水的污染和影响周围环境卫生。一般湿地应选在厚土层地区,厚土层上再设防渗层,防渗层可用粘土、膨胀土、沥青和油毡铺设,现在也有做高密度聚乙烯树脂塑料膜铺垫。
人工湿地的植物品种对人工湿地的处理效果影响很大,所以湿地设计时应注意床内植物的选择和栽培。植物选择通常选择根系发达,根茎粗壮的植物;光合作用好、输氧机能强的植物;当然也应考虑到植物的经济价值和观赏性。
3 村镇生活污水处理技术整合方案与实践
3.1 技术整合方案
通过对村镇污水处理技术的调研和分析,认为目前生活污水净化沼气池是一种比较适用的处理技术。它具备处理效果较好,可分散性建设,运行和维护简单,管理工作量少,运行费用低等特点。但也存在运行、维护管理问题和技术的“保安”措施问题。生活污水处理就其工作性质来说应属社会公共、公益事业,在污水处理工作推向市场的同时,国家财政仍给予一定的政策和优惠,包括投资补贴。但村镇污水处理还是需要一定的运行、管理工作和必要的投资与运行费用。要想真正解决村镇生活污水处理问题,应从管理体制上尽快出台相应的措施,建立一种新的农村污水处理管理机制,包括监督检测、建设、日常管理。而且这一管理机制也必须是社会公益性的,和城市的机制一致,必要的费用开始有政府拨款,随着村镇经济发展,生活水平提高,再逐步推向市场。只有如此,才能保证村镇污水处理建得成,管理得好,真正发挥社会效益和环境效益。关于生活污水净化沼气池的技术“保安”措施是鉴于以下几方面的原因。首先目前村镇污水处理的运行管理不到位,这就只能从加强技术的安全保证度来补救。另一方面生活污水净化沼气池处理效果的安全保证度不高。从检测数据分析,达标的富余量不多,很多是勉强达标、接近达标或是有的项目达标;其次是系统资料很少;其三是净化沼气池的后处理区生物滤池的好氧、兼性微生物的分解、合成代谢功能,有必要进一步改善和提高。
就此,对村镇污水处理技术整合提出了如下方案:①生活污水净化沼气池→污水灌溉;②生活污水净化沼气池→氧化塘;③生活污水净化沼气池→微动力接触氧化池;④生活污水净化沼气池→人工湿地。
其中方案一和方案二,只要有合适的应用场合,可以直接选用。
方案三将埋设于地下的生物滤池改为微动力接触氧化池,后处理区处理效果将有大的提高,污水经沉淀后排放应该说是“安全”的。但要增加动力设备和能耗,只要条件许可,可以选用。
方案四将埋设于地下的生物滤池改为敞开的人工湿地,有较好的处理效果,且不必增加动力能耗,是优选的推荐方案。
3.2 推荐方案的实施
选择了如皋、靖江两地能源办共同进行生活污水净化沼气池+人工湿地试点实施工作,要求完成如下研究内容:①工艺设计参数、组合型式,全年四季运行的处理效果测定;②对环境的影响;③最佳布置形式和湿地的构造;④人工湿地植物品种的选择和栽种经济性植物的探讨;⑤运行、维护和管理与运行费用;⑥合理造价。现试点实施试验工作进行顺利,试点的选点工作已经确定,结合试点的地形分建与合建两种池型的施工设计图纸已经完成,试点现场施工已经开始,待工程建设投产后,试验研究工作将全面展开。
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