农村生活污水处理技术的研究进展

发表时间:2021/1/28   来源:《工程管理前沿》2020年31期   作者:孟祥至
[导读] 总结了农村生活污水的污染现状以及存在的问题,介绍了目前农村生活污水主要处理技术(生物处理技术、生态处理技术、生物生态处理组合技术)的工作原理及类型
        孟祥至
        山东本源环境科技有限公司 山东省 250000
        摘要:总结了农村生活污水的污染现状以及存在的问题,介绍了目前农村生活污水主要处理技术(生物处理技术、生态处理技术、生物生态处理组合技术)的工作原理及类型,阐述了各工艺类型对氨氮、总氮、有机物及总磷等污染物的去除效果,分析了影响各工艺处理效果的因素,以期为我国农村生活污水治理相关研究及实际工程提供经验。
        关键词:农村生活污水;污水处理技术
        引言
        近年来,在农村经济飞速发展,村民生活水平提高的同时,不断增加的还有污水的排放量。一方面,农村污水的肆意排放已经造成农村水环境污染,另一方面,农村污水已经严重破坏了地表水环境。如果不加以重视,农村污水将会对土壤环境甚至地下水环境造成更进一步的破坏,继而导致严重的公共和环境、健康风险。
        1.农村生活污水处理现状及问题
        1.1农村生活污水的来源及特点
        我国农村生活污水存在水量较小、排放分散、水质不稳定、收集点较多等特点,其根据来源可分为黑水和灰水两种,黑水的来源是厕所污水,通常包括尿液、粪便和冲洗水;灰水则是指黑水以外的生活污水,来源是厨房污水和生活洗浴污水。
        1. 2农村生活污水处理模式
        相较于城市而言,农村的住户较为分散,污水排放面较广,因此城市的集中式污水处理模式在农村生活污水治理中很难实现,根据污水收集方式的不同,我国农村生活污水的处理模式大致可分为三种:相对集中式污水处理模式、分散式污水处理模式、纳管污水处理模式。
        1. 3污水收集系统存在问题
        目前我国农村生活污水处理过程中普遍存在两难一低的问题。由于农村住户居住分散,生活污水面源较广,污水收集节点较多,所以对农村生活污水实施收集较为困难;另一方面由于农村生活污水水量水质的波动较大,污水处理运行环节较难掌控;同时,由于处理工艺和处理模式的选择不适当,再加上农村污水管网较为落后,好多都是通过现有的明渠暗沟收集,很难做到雨污水分开,从而导致污水处理效率较低。
        1. 4污水处理技术存在问题
        农村生活污水处理技术的适用条件较为局限。由于我国幅员辽阔,农村人口、生活习性、经济社会等条件相差较大,单一的污水处理技术或者模式很难适应各方面的条件,因此,就需要因地制宜,根据各个地方的地理条件和经济状况,选取合适的技术和模式。
        然而,在农村污水处理设计中,一些地方由于资金原因,使用工艺过于简易,或者设计贪大求新导致成本高、运维难,超出了农村经济承受的能力和管理水平,从而导致设备建成后没办法正常的运行或者处理效果较差,出水水质达不到标准,反而成为新的污染源。
        2.农村生活污水适用技术选择
        农村生活污水处理工艺主要包括生物处理技术、生态处理技术及生物生态组合技术。
        2. 1生物处理技术
        生物处理技术对农村生活污水的净化主要依赖于微生物的新陈代谢,该技术用地面积少,产生的污泥少,而且冲击负荷能力较强,对水质水量波动较大的农村污水具有较好的处理效果。
        (1)净化槽:净化槽作为一体化污水处理设备,因其占地小、安装灵活方便等优点在农村生活污水处理中得到广泛使用。
        膜式净化槽将生物处理技术和膜分离技术组合,增加了深度处理单元,提高了出水水质。通过对膜式净化槽试验分析,选取活性污泥和膜分离组合工艺,在出水稳定时系统平均对BOD5 ,COD,NH3-N、TP的去除率可达到84. 46%,83 . 64 %, 97 . 94 % ,94. 13 %,且出水均能达到城镇一级A标准。
        (2)A/0工艺:A/0工艺即好氧单元和厌氧单元的组合工艺,能够较好地去除污水中的污染物。

通过对分段进水多段A/0工艺进行改造升级,无需外回流,反硝化作用时可直接消耗自身碳源,且在各个处理单元中加入生物附着填料,显著提高了污水中有机物的去除效率,通过小试试验系统对BOD5,NH3 -N,TN的去除率达到92.8%, 98.5%,82.2%。
        但单一的A/0工艺并不能满足除磷的要求,因此在实际应用中通常增加人工湿地做深度处理单元。在曝气生物滤池与人工湿地组合工艺研究中,前置厌氧池与曝气生物滤池初步对污水中污染物进行降解,后置人工湿地进一步对污水中氮磷等污染物进行深度处理,试验中该装置的平均COD,TN,氨氮和TP的去除率达到90. 05%,67. 65 %,95.29 %,91.42 %。
        (3)生物滤池:现阶段应该较为广泛的曝气生物滤池(BAF)是对传统滤池的改进工艺,具有高有机负荷、基建费用低、处理效果明显等优点。将沸石作为BAF填料,不仅提高了填料的可再生性,而且强化了生物脱氮的效果。其通过建立沸石曝气生物滤池(ZBAF)小试试验,实验中COD,NH3一和TN均达到一级标准,且对氨氮的去除中沸石起主导作用。
        2. 2生态处理技术
        生态处理技术是利用微生物、土壤、动植物之间产生的一系列物理、化学、生物学的作用对农村污水中的污染物进行降解的污水处理技术,不同生物处理技术,该技术投资和管运护费用较低,生态景观效果好。
        (1)人工湿地:人工湿地处理农村污水,具有处理效果好、投资建造费用低、运管护方便等优点,但是传统单一的人工湿地却存在着占地面积大、脱氮效果相对较差、受季节影响较大等缺点。
        水平潜流人工湿地(VF)一般有利于反硝化,但是氨氮硝化能力一般;而垂直流人工湿地(HF)能够高效的去除氨氮,但是缺乏良好的好氧厌氧环境,使反硝化效果受限。因此不同类型人工湿地的组合使用,优势互补,能大大提高处理效果,特别是对脱氮效果的提高尤为明显。国外一些农村湿地中,将HF和VF串联,通过组合流的回流运行,使得湿地对污水污染物的去除更为显著,其中COD,SS、总氮、BOD5的去除率分别达到91%~93 %,93%~97% ,56%~88% ,94%~98%。
        潮汐流人工湿地(TFCW)作为一种具有供氧机制的新型人工湿地,是通过周期性淹没排水将空气中的氧气传入基质中,弥补了植物根系放养不足的缺陷,从而使氨氮和总氮达到良好的去除效果。通过对其研究发现,TFCW传氧能力的显著增加,使其在宏观上处于好氧环境,进水的碳源优先被氧化进而反硝化作用被削弱,导致TN的去除率低于70 %。在此发现的基础上,将潮汐流与垂直潜流人工湿地相结合,研究设计出折板式潮汐潜流人工湿地,成功的营造出缺氧好氧交替的环境,实验中,COD,氨氮和总氮出水指标均达到较为理想的效果。
        (2)蚯蚓生态滤池:是通过蚯蚓、滤料和微生物共同作用,对污水降解的同时还能对污泥进行处理的新型生态处理技术。因其建造、管护费用低、占地面积小、处理效果好等优点,尤其能对污泥同步进行处理,使得后期污泥处置费用大幅度降低,故近年来,其在农村生活污水处理中应用广泛。
        2. 3生物生态组合技术
        生物生态组合技术即将生物处理技术和生态处理技术组合起来:前置生物处理,即利用微生物能够将有机物和部分营养物质有效去除;后部分生态处理,则是进一步的脱磷除氮;两部分技术优势互补,进一步提高了出水水质,保证了出水水质的稳定。但生物生态组合技术有一定的局限性,由于各地都有自身的生态局限性,故需要对当地的经济条件和土地资源等条件进行综合考虑,选择性使用。
        因为人工湿地的众多优点使其在实际工程中应用最普遍,显然,生物生态组合技术主要分为生物+人工湿地组合技术和生物+其他生态组合技术,适用于对氮磷的去除有较高要求的地方,其主要受限因素为经济、土地面积等。
        结论
        农村污水技术的发展需从农村污水“收集难,处理难,处理效率低”现状问题出发,切实把握现阶段污水处理技术存在的问题,以构建低能耗、高自动化控制为目标,不断探索研究出切合农村环境的生活污水处理技术。
        参考文献
        [1]孔宇,王子杰,阂辰琦,等生态护坡植物在河道水质净化中的研究进展[J]应用化工,2019,48 (5) :1233-1236,1241
        [2]翟宇昆,赵敏,郑向勇,等铁碳填料和硫铁矿填料强化两段式人工湿地处理农村生活污水[J]环境工程,2019,37(7):108一13
       
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