摘要:由于农村地形地貌差别大、经济相对落后、村民居住地分散、生活习性不同、环境保护意识薄弱等原因,生活污水大多未经处理直接排放。在收集、处理和管理模式上农村生活污水与城镇污水有较大差异,且统筹管理难度大,不宜直接利用城镇污水处理相关经验和设计规范。因此,因地制宜探索农村污水处理之道,是解决我国农村当前存在的问题和改善生活环境的有效策略。
关键词:农村;生活污水;处理现状;智慧管理;新模式
1农村生活污水的主要来源
农村生活污水问题严重,其污水来源主要源于以下几种:①人蓄粪便污水:现阶段农村生产方式以及生活方式发生了明显的改变,以往的人蓄粪便,主要被当做肥料用来为耕地服务。但是目前农村更多居民倾向于使用方便的化肥,于是人蓄粪便得不到利用,很多人畜粪便不经过处理便直接排入河道,因此人蓄粪便是农村生活水质污染的重要原因。②养殖业污水:随着城市化进程的不断发展,杭州湾新区的经济发生了翻天覆地的变化,从之前的传统农耕种植向着多样化方向发展。除了农耕之外的副业也开始发展了起来,如農村养殖业,其也会带来生活污水量的增加。③沐浴、洗涤污水:现阶段人们的卫生习惯也得到了极大的改变,沐浴、洗涤等日常生活也带来了大量的生活污水。
2农村生活污水治理存在问题
2.1治理技术针对性不强
我国农村地区的地势、地域以及经济情况均有所不同,在对农村生活污水进行治理的过程中,不能够单纯按照统一的治理方法,而需要根据当地的实际情况采取有针对性的治理措施。但在现阶段大部分农村生活污水治理的过程中,治理的方法主要沿用了先进地区的治理措施以及部分地区的成功治理案例,单纯模仿其他地区的治理措施,使得治理的有效性有所不足,无法达到满意的治理效果,进而导致农村生活污水的治理效率较低。
2.2长效管理机制滞后
农村的生活污水治理具有公共性的特点。因此,在我国农村生活污水设施建设的过程中,其运营与维护需要由政府占据主导地位,加以居民的配合以及第三方行业结构提供服务的模式。在建设方面,通常会由乡镇对所辖地区的生活污水处理建设进行统筹管理,并向县级主管单位提出计划,获得批准后再由村委会委托第三方行业机构进行设计与施工。而在这一过程中,由于管理机制缺乏长效性,使得管理很容易出现混乱的情况,大部分设施出现无人管理的情况;且管理人员的技术性较差,难以及时解决遇到的问题,甚至还会出现二次污染的情况。
3农村生活污水处理技术
3.1化粪池处理工艺
我国农村生活污水较早较多地使用三格式化粪池处理工艺。通过工艺改进不断提高化粪池对污染物降解效率备受研究者关注。结合厌氧生物池+人工湿地处理技术对三格式化粪池进行改进,在厌氧生物池中加入厌氧弹性填料和碎石,加强脱氮除磷效果,获得出水COD和SS等指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B标准;在山区村庄化粪池中添加填料,通过增加不同填料厚度提高污染物去除率,获得SS、COD、色度和氨氮去除率分别为92.9%,60.5%,23.2%和11.9%;运用上流式厌氧污泥床反应器处理化粪池黑水,研究水温和水力停留时间对黑水预处理效果的影响,在水力停留时间不小于30h,水温为30℃的条件下,对总化学需氧量和悬浮性化学需氧量的去除率分别达71.9%和91.6%。
3.2人工湿地处理工艺
人工湿地的作用机理是利用土壤基质、水生植物和微生物组成半液体污水处理系统,对水中有机物和氮磷进行有效去除。它适用于技术管理水平低、处理规模小的农村,具有运转管理方便、工程基建和运转费用低以及负荷变化适应能力较强等优点。
利用模块化填料构建美人蕉潜流人工湿地系统,利用微生物的硝化和反硝化作用去除含氮有机物,利用填料的吸附沉淀和植物微生物的吸收作用去除磷,获得对氨氮去除率达54.2%~69.4%和总磷去除率达77.7%~83.5%的成效,氨氮和COD去除率比未添加美人蕉人工湿地系统分别高出约23%和11%;搭建了前段为砾石填料,后段为部分铁碳填料的2段式水平流人工湿地系统,填料所含的铁和碳在水体里形成微电池,其过程产物有效降解污染物,出水TN,TP,NH4+-N和COD平均质量浓度分别为2.75,2.65,1.90和20.33mg/L;构建了3套垂直流人工湿地系统,分别利用生物炭、活性炭和微生物的改良和强化作用提高湿地系统污染物处理能力,在最佳水力负荷为0.5m3·(m2·d)-1的条件下,对多种污染物具有较好的去除效果。
3.3稳定塘处理工艺
稳定塘处理工艺的作用机理是塘内植物和微生物利用污染物进行新陈代谢,从而实现对污染物的沉降、拦截、吸收、吸附和分解等作用,以促进污水净化,其基建投资低、地形利用率高和系统耗能低等特点适用于农村生活污水资源化领域。在庆云堡镇生活污水处理工程中运用稳定塘处理工艺,出水水质达到文献中的二级标准;利用厌氧生物膜法和吸附过滤法改进稳定塘工艺,通过增加厌氧层厚度和提高滤层的渗透系数对工艺进行优化,COD去除率达90%,水力停留时间为3d;采用多级串并联生态库塘处理污水,利用植物、菌和藻的共生系统对水体进化处理,获得TN,NH4+-N和TP的去除率分别达30.98%~54.96%,54.11%~64.17%和27.11%~47.83%。
4基于Geodatabase农村生活污水智慧管理新模式
目前,在我国大中型城市,基于Geodatabase技术的智慧城市排水系统已经初步形成,但其在农村生活污水处理处置领域仍少见报道。Geodatabase是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。
基于Geodatabase技术的农村生活污水智慧管理新模式具备以下几个功能:
1)通过GIS强大的地理空间定位和查询分析等功能,更好地组建空间数据和地物表达,在农村生活污水处理处置领域,可利用Geodatabase进行山地、农田、河流以及农村污水排放相关监测点的分布以及管道布置等。
2)通过大数据积累和网络平台云计算,实现对农村生活污水信息的收集,得出实时相关特征,提供有效的管理策略。
3)在基于Geodatabase的农村污水智慧管理系统中加入适应当地需求的组合处理工艺。例如利用“厌氧池+短程好氧生物滤池”的农村生活污水处理工艺将“农村污水单纯处理”转变为“氮磷资源化利用”,在处理工艺的进、出水口以及处理过程中的相关节点设置监测点,实时监测污水处理过程,将处理后符合农业灌溉标准的水进行农业灌溉。这样,既解决了农村污水处理排放难题,又实现了污水中氮磷资源化利用,体现智慧化。
结论
农村工作牵扯面广,尤其是对农村生活污水治理工作,更是点多面广。围绕我国农村生活污水被污染的实际情况,进一步探讨农村生活污水处理技术的现状具有现实意义,能够进一步为我国的生活污水处理提供支持。随着社会的不断发展,美丽新农村的建设已经成为了我国在复兴强国建设环节上非常重要的一步,我国未来在农村生活污水的处理技术层面,将会从更加全面的角度入手,进一步寻找对于农村生活污水处理技术的有效提升措施,进一步为我国新农村的建设与发展提供强大的动力。我国正在加快推进城市化发展进程,现代化建设起点高,速度快,因此生活污水处理技术的研究与探讨具有现实的意义与价值。
参考文献:
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