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“十三五”規劃提出了“圍繞城鄉發展一體化,深入推進新農村建設”的歷史任務,并指出需加大農村污水處理和改廁力度,全面推進農村人居環境整治。隨著我國農村居民生活水平的迅速提高,使得農村生活污水的排放也在不斷增加(jia)。
大部分的村莊缺乏完善的排水渠道和污水處理系統,隨意排放的生(sheng)活污(wu)水(shui)對農(nong)(nong)村的生(sheng)態環境(jing)造(zao)成嚴(yan)重(zhong)污(wu)染,不僅對地下水(shui)造(zao)成嚴(yan)重(zhong)威脅,而且引起湖泊氮、磷(lin)富(fu)營(ying)養化,甚至(zhi)可能導致黑臭水(shui)體的產生(sheng)。因此(ci),加強農(nong)(nong)村生(sheng)活污(wu)水(shui)治理十分迫切。
針對(dui)農村(cun)(cun)生活(huo)污水(shui)的(de)(de)特征,結(jie)合當地經(jing)濟(ji)社會情況,因(yin)地制宜地采用(yong)不同(tong)的(de)(de)農村(cun)(cun)生活(huo)污水(shui)分(fen)散式技(ji)術(shu)是解決(jue)農村(cun)(cun)水(shui)體問題的(de)(de)關鍵所在,也是改善農村(cun)(cun)生態環境的(de)(de)必要措施。基于此,本文通過(guo)綜述(shu)目前(qian)國(guo)內外分(fen)散式生活(huo)技(ji)術(shu),以期能夠探尋到適合我國(guo)農村(cun)(cun)地區生活(huo)污水(shui)分(fen)散處理的(de)(de)技(ji)術(shu)。
農村生活污水現狀
1農村生活污水特點
由于農(nong)(nong)村人口(kou)居住(zhu)分散,使得農(nong)(nong)村生活(huo)污水(shui)具有以(yi)下特點:
1)總量(liang)大且(qie)不(bu)斷增(zeng)加,環(huan)境污染(ran)嚴重。隨著我國新農(nong)村(cun)(cun)建設飛速(su)發展,農(nong)村(cun)(cun)地區生產、生活污水(shui)的(de)排放量(liang)也不(bu)斷增(zeng)長。據(ju)統計(ji),2010年(nian)(nian)我國農(nong)村(cun)(cun)污水(shui)排放量(liang)約為(wei)90×108t,預(yu)計(ji)到2017年(nian)(nian),我國農(nong)村(cun)(cun)污水(shui)排放量(liang)將(jiang)達到148×108t。污水(shui)任意排放導致(zhi)農(nong)村(cun)(cun)地區河網(wang)以及地下水(shui)水(shui)質持續快速(su)惡化,農(nong)灌溝渠及農(nong)村(cun)(cun)河道水(shui)環(huan)境普遍為(wei)劣Ⅴ類,甚至(zhi)許多河渠達不(bu)到農(nong)灌水(shui)質標(biao)準(zhun)的(de)要(yao)求。
2)有機物(wu)含量高。農(nong)村生活污水(shui)主要是農(nong)村居民生活當中(zhong)產(chan)生的廚房污水(shui)、洗(xi)滌(di)用(yong)水(shui)及(ji)廁(ce)所沖水(shui),其中(zhong)COD、氮磷(lin)、懸浮(fu)物(wu)及(ji)病菌等為主要污染物(wu),氨氮、總(zong)氮、總(zong)磷(lin)等污染指標濃度總(zong)體(ti)較高。
3)水質水量(liang)波動(dong)大(da),粗放(fang)型(xing)排(pai)(pai)放(fang)。按照農村(cun)生(sheng)活規律,污水明(ming)(ming)顯(xian)表現(xian)為間歇排(pai)(pai)放(fang)且日(ri)變化系數較大(da),一般可(ke)達3.0——5.0,污水排(pai)(pai)放(fang)有(you)著明(ming)(ming)顯(xian)的早中晚三峰特(te)征或早晚雙峰特(te)征;同時受作物生(sheng)長(chang)、地(di)理環境、氣(qi)候等多(duo)種因素的影響,不(bu)(bu)同農村(cun)地(di)區(qu)不(bu)(bu)同季節(jie)排(pai)(pai)放(fang)的水質水量(liang)均不(bu)(bu)同。另外,由于(yu)農村(cun)污水排(pai)(pai)放(fang)管網(wang)不(bu)(bu)完善(shan),農村(cun)生(sheng)活污水一般為粗放(fang)型(xing)排(pai)(pai)放(fang),排(pai)(pai)放(fang)量(liang)小(xiao)且分(fen)散。
2農村生活污水處理情況
近年(nian)來(lai),我國對環境問題的高度重視,污(wu)水(shui)的處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)率不(bu)斷提高。住建(jian)部(bu)統計數據(ju)顯示,到2013年(nian)年(nian)底,我國城市(shi)污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)率已達89.34%,縣城的污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)率達78.47%,對生(sheng)活污(wu)水(shui)進(jin)行(xing)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)的建(jian)制(zhi)村僅(jin)為5.1%。目前,僅(jin)上海市(shi)的農(nong)村污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)取得一定(ding)成(cheng)果,處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)率達43%,為全國最高。導致我國農(nong)村生(sheng)活污(wu)水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)困難的原因(yin)主要(yao)有:
1)農村生活污水(shui)成分日益復(fu)雜,水(shui)質(zhi)水(shui)量波動大,難以正(zheng)確評估(gu)生活污水(shui)的(de)污染負荷從而影響到污水(shui)處理(li)方(fang)案的(de)合理(li)設(she)計以及處理(li)工藝的(de)正(zheng)確選(xuan)擇(ze);2)農村居民環保意識薄弱,農村地區經(jing)濟(ji)實力不一、地理(li)條件(jian)各異,污水(shui)處理(li)技術的(de)選(xuan)擇(ze)受多方(fang)面因素的(de)制約;3)我國農村人(ren)口(kou)居住(zhu)相對(dui)分散獨立,人(ren)口(kou)基數大、規模小、密度低(di)。
綜上,農村生活(huo)污(wu)水處理不能效仿城(cheng)市,應當(dang)選擇規模(mo)小,成(cheng)本和運行費低(di),管(guan)理維護簡(jian)單方便的技術。
農村生活污水處理技術
20世紀80年代(dai)末,我國(guo)開始從事農村生活污(wu)水處理(li)(li)的(de)(de)(de)研究工作。近年來(lai),越來(lai)越多的(de)(de)(de)污(wu)水處理(li)(li)技(ji)術在我國(guo)農村得到了應用(yong)和發展。目前,國(guo)內外現有的(de)(de)(de)適用(yong)于分(fen)散式生活污(wu)水的(de)(de)(de)工藝(yi)(見圖1)可分(fen)為(wei)一(yi)體化處理(li)(li)系統和分(fen)步處理(li)(li)系統,其(qi)中分(fen)步處理(li)(li)系統又可分(fen)為(wei)初(chu)級(ji)處理(li)(li)工藝(yi)和主(zhu)體處理(li)(li)工藝(yi)。初(chu)級(ji)處理(li)(li)主(zhu)要用(yong)于去(qu)除(chu)部分(fen)固體懸浮物(wu)。主(zhu)體處理(li)(li)工藝(yi)主(zhu)要用(yong)于去(qu)除(chu)N、P和部分(fen)有機(ji)物(wu)。
1一體化處理系統
一(yi)(yi)體化污水(shui)處(chu)(chu)理設備(bei)是(shi)集污水(shui)預處(chu)(chu)理、二級處(chu)(chu)理和(he)深度處(chu)(chu)理設備(bei)于一(yi)(yi)體的中小型污水(shui)處(chu)(chu)理技術(shu)裝置。目前應(ying)用較為廣(guang)泛(fan)的有接觸氧化反應(ying)器、氣升回流一(yi)(yi)體化裝置、凈化槽處(chu)(chu)理系統等。
張俊等探討將(jiang)土地滲濾和生(sheng)(sheng)物(wu)接觸氧(yang)化(hua)裝置(zhi)組合而(er)成(cheng)的(de)一(yi)(yi)(yi)體(ti)化(hua)污水處理工藝(yi),對TN、TP等污染物(wu)的(de)去除(chu)率(lv)在80%以(yi)上,并在上海寶山區(qu)、崇明(ming)縣等郊(jiao)區(qu)農村得(de)到廣泛應(ying)用(yong)。劉惠敏等研究開(kai)發(fa)的(de)氣(qi)升(sheng)回(hui)流式一(yi)(yi)(yi)體(ti)化(hua)接觸氧(yang)化(hua)反應(ying)器,將(jiang)原(yuan)有裝置(zhi)的(de)TN利用(yong)曝氣(qi)實現硝(xiao)化(hua)液回(hui)流、強化(hua)脫(tuo)氮(dan),將(jiang)TN去除(chu)率(lv)增(zeng)加了(le)5%——20%。張媛(yuan)媛(yuan)等、周琦等針對分散型生(sheng)(sheng)活污水處理改(gai)進(jin)氣(qi)升(sheng)回(hui)流一(yi)(yi)(yi)體(ti)化(hua)工藝(yi),改(gai)變好氧(yang)區(qu)、厭(yan)氧(yang)區(qu)和沉(chen)淀區(qu)的(de)容積比(bi),發(fa)現系統對COD、NH4+-N、TN的(de)去除(chu)率(lv)分別可達80%、90%和60%。
凈化(hua)(hua)槽(cao)處(chu)(chu)理系統是起源于日(ri)本(ben)的一(yi)種小型一(yi)體化(hua)(hua)生活污水處(chu)(chu)理裝置(zhi),目前有66%的日(ri)本(ben)人(ren)使用(yong)該技術對(dui)污水進行凈化(hua)(hua)。國內(nei)引進、改造后凈化(hua)(hua)槽(cao),獲得(de)較好(hao)的處(chu)(chu)理效果。干鋼等(deng)在日(ri)本(ben)凈化(hua)(hua)槽(cao)的基(ji)礎上,將膜(mo)式凈化(hua)(hua)槽(cao)系統在浙江示范應用(yong)。系統對(dui)COD、BOD5、NH4+-N、TP和SS的平均(jun)去除率分別為83.64%、84.46%、97.94%、94.13%和93.95%,處(chu)(chu)理后出(chu)水達(da)到城(cheng)鎮污染物排放(fang)標(biao)準(GB18918——2002)規定的一(yi)級(ji)A標(biao)準。
2土壤滲濾處理技術
土(tu)壤(rang)滲濾處(chu)理技術(shu)是(shi)利用土(tu)壤(rang)-植(zhi)物(wu)-微生物(wu)復合(he)生態系(xi)(xi)統,通過土(tu)壤(rang)的吸附、微生物(wu)的降解、植(zhi)物(wu)的吸收作用,使污水得到凈化的一(yi)種處(chu)理方法。目(mu)前,土(tu)壤(rang)滲濾處(chu)理技術(shu)主要(yao)分為慢速(su)滲濾系(xi)(xi)統、快速(su)滲濾系(xi)(xi)統、地下滲濾系(xi)(xi)統3種類(lei)型。
1土壤慢速滲濾系統
土(tu)(tu)(tu)壤(rang)慢速滲濾系統是(shi)將廢水(shui)緩慢投配到種植(zhi)作物(wu)的土(tu)(tu)(tu)壤(rang)表面(mian),廢水(shui)在流(liu)經地表土(tu)(tu)(tu)壤(rang)-植(zhi)物(wu)系統時得到充(chong)分凈(jing)化的一種土(tu)(tu)(tu)地處理(li)系統,但其水(shui)力負荷較小,處理(li)污水(shui)能力有限。研究表明(ming)通過改進布水(shui)排水(shui)設施能提高土(tu)(tu)(tu)壤(rang)慢速滲濾系統的去除(chu)率。
段增強等研究優(you)化傳統(tong)(tong)土地(di)慢速(su)(su)滲(shen)濾處(chu)理系(xi)(xi)統(tong)(tong)的布水(shui)(shui)排水(shui)(shui)措施,使系(xi)(xi)統(tong)(tong)對(dui)TN、TP、COD、TOC、NH4+-N的平均去除(chu)率分別達(da)80.7%、89.2%、89.5%、60.2%、85.7%。趙建芬等通過增大(da)水(shui)(shui)力負荷,改進排水(shui)(shui)設施,使得慢速(su)(su)滲(shen)濾土地(di)處(chu)理系(xi)(xi)統(tong)(tong)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)優(you)良,除(chu)TN外各指標濃度達(da)到(dao)地(di)表水(shui)(shui)環境質(zhi)量標準(zhun)(GB3838——2002)III類水(shui)(shui)質(zhi)標準(zhun)。
同時,土壤(rang)滲濾系統(tong)對(dui)(dui)高濃(nong)度污水(shui)也有很(hen)好的去除(chu)效果。王振等開展高濃(nong)度較養(yang)豬廢水(shui)的土壤(rang)慢(man)速滲濾系統(tong)處理效果研(yan)究,結果表明,系統(tong)對(dui)(dui)TN的去除(chu)率(lv)達80.2%,對(dui)(dui)TP、COD去除(chu)率(lv)均在90%以(yi)上。
2土壤快速滲濾系統
土壤快速(su)滲(shen)(shen)濾系統是將一(yi)定(ding)量的污水投配到滲(shen)(shen)濾性(xing)良好(hao)的土壤表面,向下滲(shen)(shen)透過(guo)(guo)程中,污水通過(guo)(guo)生物過(guo)(guo)濾、沉淀、氧化、硝化、反硝化等一(yi)系列作(zuo)用從而得到凈化。北京昌(chang)平(ping)快速(su)滲(shen)(shen)濾池運行(xing)穩定(ding)時(shi)對COD、NH4+-N、SS、BOD5、TN、TP去除率分別為91.5%、85.6%、98%、95.3%、83.2%、69%。
此外,迅速(su)發展(zhan)起(qi)來的(de)人工(gong)快速(su)滲濾(lv)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)利(li)用(yong)滲透(tou)性能好(hao)的(de)天(tian)然河砂(sha)和特殊(shu)填料,代替了傳統(tong)(tong)滲濾(lv)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)中的(de)天(tian)然土層,提高(gao)水(shui)力負荷,減少(shao)占地(di)面積,提高(gao)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)富氧(yang)能力以及(ji)對(dui)污染物的(de)去(qu)除效果(guo)。平玉煥等針對(dui)包(bao)氣(qi)帶進行研究,得出人工(gong)快速(su)滲濾(lv)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)包(bao)氣(qi)帶對(dui)COD以及(ji)NH4+-N有很好(hao)的(de)去(qu)除效果(guo)。
王楓等(deng)對(dui)(dui)人工快速(su)滲(shen)(shen)濾系統的研究,發現濾池出水水質穩(wen)定、良好,NH4+-N和(he)(he)(he)SS的去(qu)除率(lv)(lv)在(zai)(zai)90%以(yi)上。但是,人工快速(su)滲(shen)(shen)濾系統易受季(ji)節、溫(wen)(wen)度(du)等(deng)因素(su)影響。馮紹元(yuan)等(deng)對(dui)(dui)不同季(ji)節下(xia)人工快速(su)滲(shen)(shen)濾系統進(jin)行研究,結果表明,在(zai)(zai)夏(xia)季(ji)高溫(wen)(wen)時,系統對(dui)(dui)地(di)表微(wei)污染水的凈(jing)化效果較好,對(dui)(dui)COD和(he)(he)(he)NH4+-N的平均去(qu)除率(lv)(lv)分(fen)別為45%和(he)(he)(he)65%;在(zai)(zai)冬季(ji)低溫(wen)(wen)時,對(dui)(dui)COD和(he)(he)(he)NH4+-N的平均去(qu)除率(lv)(lv)只有20%和(he)(he)(he)60%。
3土壤地下滲濾系統
土壤地(di)下滲(shen)濾系統(tong)(tong)布水(shui)設施埋于地(di)下,不影響地(di)面景觀,受(shou)天氣影響小。STEWART等研究地(di)下土壤滲(shen)濾系統(tong)(tong)對農村(cun)生活污水(shui)去(qu)除效果(guo),發現系統(tong)(tong)對BOD、COD、TN、SS的去(qu)除率分(fen)別為(wei)82.9%、78.2%、69.8%、82.8%。
ROBERTSON等將地下(xia)土(tu)壤(rang)滲(shen)濾(lv)(lv)系統(tong)(tong)應用于澳大利(li)亞農(nong)村生活污水的(de)處(chu)理,試驗表(biao)明系統(tong)(tong)對(dui)BOD、COD、TN、SS、TP的(de)去除(chu)率分別為(wei)84.7%、86%、59.4%、77%、83.8%。液(ye)壓加(jia)載率和污染物加(jia)載速(su)率會影(ying)響土(tu)壤(rang)滲(shen)濾(lv)(lv)系統(tong)(tong)處(chu)理效果。LI等研究(jiu)發(fa)現土(tu)壤(rang)地下(xia)滲(shen)濾(lv)(lv)系統(tong)(tong)的(de)對(dui)污染物的(de)去除(chu)率會隨液(ye)壓加(jia)載率和污染物加(jia)載速(su)率增加(jia)而下(xia)降。
綜上(shang)可見,土壤滲濾系統具有工藝簡(jian)單(dan)、去除率高等(deng)特點,適合(he)于我國農村生活污水處理。
3人工濕地處理技術
人工濕(shi)地處理系統(tong)是利用人工介質(zhi)、植物(wu)(wu)、微生物(wu)(wu)的物(wu)(wu)理、化學、生物(wu)(wu)三(san)重協同作用對(dui)(dui)污(wu)(wu)水(shui)進行處理的一種技術。其(qi)(qi)(qi)基本要(yao)素為濕(shi)地基質(zhi)、植物(wu)(wu)和微生物(wu)(wu),三(san)者對(dui)(dui)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的轉化與去除(chu)至關重要(yao),其(qi)(qi)(qi)對(dui)(dui)廢水(shui)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的去除(chu)效(xiao)率相對(dui)(dui)較(jiao)低(di),尤其(qi)(qi)(qi)是對(dui)(dui)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)中(zhong)的N、P。
人工(gong)(gong)濕(shi)地(di)對N的(de)去除主要途徑為(wei)硝(xiao)(xiao)化(hua)和反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)作用,一(yi)般N的(de)去除率(lv)在35%——50%之間。但由于人工(gong)(gong)濕(shi)地(di)有限(xian)的(de)溶解(jie)氧(yang)和缺乏生物碳源,因(yin)此很難(nan)提高N的(de)去除率(lv)。增加(jia)水體中的(de)溶解(jie)氧(yang)可以改善人工(gong)(gong)濕(shi)地(di)對N的(de)去除效果,如將人工(gong)(gong)濕(shi)地(di)與(yu)藻(zao)塘結合。
ZHAO等將垂直流人工濕地與藻塘進行組合(he)試(shi)驗,在低溫(wen)條件(jian)下的水體(ti)中污(wu)染物(wu)去除(chu)(chu)效(xiao)果明顯提高(gao),其原因是藻類的光合(he)作用增加了組合(he)系統的溶(rong)解氧含(han)量,同時藻類為微(wei)生物(wu)提供額(e)外的生物(wu)碳源,從(cong)而提高(gao)了整個系統對N的去除(chu)(chu)效(xiao)率。
植(zhi)(zhi)物是人工(gong)濕(shi)(shi)(shi)地(di)的(de)(de)核心之(zhi)一,有無植(zhi)(zhi)物明(ming)(ming)(ming)顯(xian)影響(xiang)人工(gong)濕(shi)(shi)(shi)地(di)系(xi)統(tong)處理效果。研(yan)究(jiu)對(dui)比有無植(zhi)(zhi)物的(de)(de)兩種(zhong)人工(gong)濕(shi)(shi)(shi)地(di)系(xi)統(tong),結果表(biao)明(ming)(ming)(ming)有植(zhi)(zhi)物的(de)(de)濕(shi)(shi)(shi)地(di)系(xi)統(tong)對(dui)TN、TP、BOD的(de)(de)去(qu)除(chu)率明(ming)(ming)(ming)顯(xian)高(gao)于無植(zhi)(zhi)物的(de)(de)濕(shi)(shi)(shi)地(di)系(xi)統(tong)。同時(shi),濕(shi)(shi)(shi)地(di)植(zhi)(zhi)物應選擇去(qu)污(wu)效果強、根系(xi)發(fa)達、生長(chang)季節長(chang)的(de)(de)植(zhi)(zhi)物,應將(jiang)植(zhi)(zhi)物合(he)理搭(da)配,以提高(gao)人工(gong)濕(shi)(shi)(shi)地(di)的(de)(de)凈(jing)化能力(li)。魏(wei)成等將(jiang)蘆葦、美人蕉(jiao)和風車草3種(zhong)植(zhi)(zhi)物進行不同組(zu)合(he)試驗表(biao)明(ming)(ming)(ming)多種(zhong)植(zhi)(zhi)物組(zu)合(he)去(qu)污(wu)效果明(ming)(ming)(ming)顯(xian)高(gao)于單(dan)一植(zhi)(zhi)物。
4穩定塘處理技術
穩定塘是一種經(jing)過人(ren)工適當修(xiu)整(zheng)后設圍堤和防(fang)滲層,主要(yao)通過微(wei)生物降(jiang)解、沉(chen)降(jiang)、轉化、截濾等作(zuo)用去(qu)(qu)除污染物。其對(dui)NH4+-N的去(qu)(qu)除易受(shou)環境(jing)溫(wen)度、pH等因素(su)影響(xiang),表現(xian)為溫(wen)度和pH較高(gao)時(shi),硝化/反硝化以及NH4+-N的揮發作(zuo)用是TN的主要(yao)去(qu)(qu)除機制,若在冬季(ji)低溫(wen)時(shi),NH4+-N揮發作(zuo)用則(ze)會(hui)受(shou)到抑制。
穩(wen)定(ding)塘(tang)對P的(de)去除主要是水(shui)生植(zhi)物吸收和底泥對P的(de)吸附/解(jie)吸等多種機(ji)制的(de)共同作用(yong)。缺點是占地面(mian)積大、水(shui)力停留時間長、散發臭(chou)味(wei)、處理效(xiao)果不穩(wen)定(ding)等。李懷正等通過(guo)縮短曝氣穩(wen)定(ding)塘(tang)的(de)曝氣周期,提高系統的(de)去氮除磷效(xiao)果。
孫楠等針對(dui)嚴寒地區農(nong)村生(sheng)活污(wu)水提出凹(ao)凸(tu)棒土(tu)-穩定(ding)塘模式(shi),試驗得COD、NH4+-N、TP的(de)平均去除(chu)率分別為(wei)91.5%、87.7%、84.1%,改進后的(de)穩定(ding)塘,對(dui)污(wu)染物去除(chu)率顯著(zhu)提高。利用菌藻共生(sheng)關系也是(shi)穩定(ding)塘改進的(de)方向之一。
美國加(jia)州大學(xue)伯(bo)克利分校的(de)(de)Oswald制作(zuo)了一(yi)種(zhong)高(gao)效藻(zao)類(lei)塘(tang),試(shi)驗發現高(gao)效藻(zao)類(lei)塘(tang)對COD、BOD、NH4+-N、TN、TP的(de)(de)去除率分別(bie)為75%、60%、92%、75%、50%,同時(shi)相對于傳統(tong)穩定(ding)塘(tang),高(gao)效藻(zao)類(lei)塘(tang)具(ju)有占(zhan)地面積小(xiao)、停(ting)留時(shi)間對較短、運行成(cheng)本低等優點(dian),應用前(qian)景廣闊(kuo)。
5蚯蚓生物濾池技術
蚯蚓(yin)(yin)生(sheng)物(wu)濾池技(ji)術,是(shi)近年來新(xin)起的(de)一(yi)項生(sheng)態(tai)型污水(shui)處理(li)(li)技(ji)術。其原(yuan)理(li)(li)是(shi)根據蚯蚓(yin)(yin)具有提高(gao)土壤通氣透水(shui)性(xing)能(neng)和促進有機(ji)物(wu)的(de)分解(jie)轉化等功能(neng),利用蚯蚓(yin)(yin)和微生(sheng)物(wu)的(de)協(xie)同共生(sheng)作用對污水(shui)污泥進行(xing)處理(li)(li)和轉化。
與(yu)普通(tong)的(de)生(sheng)物濾(lv)池(chi)相比,蚯蚓(yin)(yin)生(sheng)物濾(lv)池(chi)利用蚯蚓(yin)(yin)的(de)活動來增(zeng)加濾(lv)層的(de)通(tong)透性,同時加強對(dui)有機物的(de)分(fen)解,彌補(bu)了傳統生(sheng)物濾(lv)池(chi)運(yun)行過(guo)程中(zhong)污泥易堵塞的(de)缺點。KUMAR等將河床材料作為(wei)主要濾(lv)料構建起蚯蚓(yin)(yin)生(sheng)態濾(lv)池(chi),結(jie)果發現BOD5、TSS、TDSS的(de)去除(chu)率均在80%以上(shang)。
汪(wang)龍眠等(deng)考(kao)察了不同布水(shui)(shui)條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)蚯蚓(yin)生(sheng)(sheng)態濾(lv)池(chi)(chi)對生(sheng)(sheng)活污水(shui)(shui)處理效(xiao)果,發(fa)現濾(lv)池(chi)(chi)在不同布水(shui)(shui)條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)對污染(ran)物均有較高(gao)的(de)去除(chu)率,對COD、NH4+-N、TN和(he)TP去除(chu)率分別為84%——94%、94%——98%、70%——84%和(he)97%——98%。李(li)軍狀等(deng)對蚯蚓(yin)生(sheng)(sheng)態濾(lv)池(chi)(chi)處理太(tai)湖農村生(sheng)(sheng)活污水(shui)(shui)進(jin)行試驗研究,通(tong)過強制系(xi)統通(tong)風、改進(jin)蚯蚓(yin)床填料、采(cai)用適(shi)宜的(de)運行方(fang)式等(deng)措施優化濾(lv)池(chi)(chi),系(xi)統對COD、TN、TP以及NH4+-N的(de)去除(chu)率分別達81%、66%、89%和(he)82%。
蚯蚓喜歡生(sheng)活在溫(wen)(wen)暖的(de)環境中,在0——5℃休眠,32℃以上停止(zhi)生(sheng)長,適宜溫(wen)(wen)度為15——30℃,因此溫(wen)(wen)度和季節(jie)變化(hua)對(dui)于單一的(de)蚯蚓生(sheng)態濾池影響較大。郭飛宏(hong)等(deng)研究不(bu)同季節(jie)多級蚯蚓生(sheng)態濾池對(dui)于農(nong)村生(sheng)活污水(shui)處理效果,試(shi)驗表(biao)明,多級蚯蚓生(sheng)態濾池在夏(xia)季和冬季去污效果都較好(hao),出(chu)水(shui)水(shui)質均達GB18918——2002一級A類標(biao)準。
Zhao等(deng)將水(shui)生植物引入蚯蚓(yin)生態(tai)濾(lv)(lv)池并(bing)探討不同季(ji)節(jie)對蚯蚓(yin)生態(tai)濾(lv)(lv)池凈(jing)化效果(guo)的影(ying)響,濾(lv)(lv)池對COD、總(zong)氮(dan)(dan)、氨氮(dan)(dan)和總(zong)磷的最(zui)大去除率分(fen)別為(wei)93.88%、83.92%、98.11%和94.14%。上(shang)述研(yan)究表明蚯蚓(yin)生態(tai)濾(lv)(lv)池作為(wei)處(chu)理農(nong)村生活污水(shui)的一種新工藝(yi),具有(you)去污效果(guo)好(hao)、工藝(yi)流程簡(jian)單、等(deng)優點,有(you)良好(hao)的應(ying)用前景。
6膜生物反應器
膜(mo)生物(wu)(wu)反(fan)應器是通(tong)過膜(mo)分離技(ji)術和生物(wu)(wu)處理技(ji)術的有機(ji)結合而形成的新形態系統。膜(mo)生物(wu)(wu)反(fan)應器將(jiang)傳(chuan)統生物(wu)(wu)處理技(ji)術的沉淀池(chi)用膜(mo)組件來取代,利用膜(mo)分離技(ji)術截(jie)留水中的活性污(wu)泥(ni)和大分子(zi)難(nan)降解(jie)有機(ji)物(wu)(wu),增加水力停留時間,從而提高降解(jie)效果,實現(xian)對(dui)廢水的處理。
DING等(deng)采用(yong)一體化(hua)立式膜生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)處(chu)(chu)理生(sheng)(sheng)(sheng)活廢(fei)水(shui)(shui),COD和NH4+-N的去除率分別可達95%和99%。PRIETO等(deng)采用(yong)氣升式厭氧(yang)膜生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)處(chu)(chu)理家庭廢(fei)水(shui)(shui),結果(guo)表(biao)明COD、TN、TP的去除率分別為98%、96%、93%。FENG等(deng)將生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)帶載體復合(he)膜生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)和懸浮載體復合(he)膜生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)對比處(chu)(chu)理污水(shui)(shui),試驗表(biao)明生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)帶負荷膜生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)對TN、COD去除效果(guo)更佳,分別可達95%、94%。
膜(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)因對污(wu)染(ran)物(wu)去(qu)除效果好(hao),出水水質高,而(er)被(bei)作為(wei)高效廢(fei)水生(sheng)(sheng)物(wu)處理技術(shu)而(er)被(bei)廣泛運用。但是膜(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)也存在一定的不(bu)足,在運行過程(cheng)中膜(mo)易(yi)受到(dao)污(wu)染(ran),使膜(mo)通量降低,管理不(bu)便,技術(shu)要(yao)求較高,阻礙膜(mo)生(sheng)(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器(qi)(qi)(qi)在農村地區推廣應(ying)用。
各種分散式生活污水處理技術比較
根據(ju)文獻資料,本(ben)文對我國(guo)常(chang)見的農村分散式生活污水處理技術使用范(fan)圍(wei)和優(you)缺點進行了(le)比較,見表1。
從(cong)表1中可知,相對(dui)于人工生(sheng)態處(chu)理(li)(li)系統,自然(ran)(ran)(ran)生(sheng)態處(chu)理(li)(li)系統基建費(fei)以及運行費(fei)用較低,但系統運行狀(zhuang)況(kuang)(kuang)(kuang),污水(shui)處(chu)理(li)(li)效果(guo)易受(shou)自然(ran)(ran)(ran)因(yin)素影響。人工生(sheng)態處(chu)理(li)(li)系統,去污效果(guo)穩定(ding),見效快,但運行管理(li)(li)費(fei)用高(gao),維修復雜。因(yin)此,處(chu)理(li)(li)農村分(fen)散式生(sheng)活污水(shui)要(yao)因(yin)地(di)(di)(di)制宜(yi),根據當(dang)地(di)(di)(di)的(de)自然(ran)(ran)(ran)條件(jian)、經濟狀(zhuang)況(kuang)(kuang)(kuang)、污染(ran)程度等綜合(he)情況(kuang)(kuang)(kuang)來(lai)確定(ding)當(dang)地(di)(di)(di)最佳的(de)污水(shui)處(chu)理(li)(li)技術。
結語與展望
隨著新農(nong)(nong)村(cun)(cun)的(de)建設(she),農(nong)(nong)村(cun)(cun)環境(jing)治理被提(ti)上(shang)日程。“水(shui)污(wu)染防治行(xing)動(dong)計(ji)劃”明(ming)確指出,要(yao)大(da)力推進(jin)農(nong)(nong)業農(nong)(nong)村(cun)(cun)污(wu)染防治,防治畜禽養殖污(wu)染,控制農(nong)(nong)業面源(yuan)污(wu)染,到2020年,新增完(wan)成環境(jing)綜合整治的(de)建制村(cun)(cun)13萬個。中國(guo)農(nong)(nong)村(cun)(cun)生活污(wu)水(shui)處理起步較晚,主要(yao)是在借鑒(jian)國(guo)外先進(jin)的(de)技術(shu),還應根據我國(guo)農(nong)(nong)村(cun)(cun)實(shi)際情況(kuang)選(xuan)擇適合,低(di)成本,管理方便,綠色環保的(de)污(wu)水(shui)處理系統。綜上(shang)有(you)以(yi)下幾點建議:
1)建立(li)完善的(de)(de)污水收(shou)集(ji)(ji)系統。由于(yu)缺(que)乏意識以(yi)及(ji)缺(que)少(shao)管網設施的(de)(de)粗(cu)放式排(pai)放污水已經(jing)嚴重惡(e)化村民(min)的(de)(de)生(sheng)活環境,甚至對(dui)地表以(yi)及(ji)地下水造(zao)成污染,從而危及(ji)人們的(de)(de)健康。因此(ci)污水收(shou)集(ji)(ji)系統的(de)(de)完善必不(bu)可(ke)少(shao)。可(ke)考慮對(dui)生(sheng)活污水進行分類收(shou)集(ji)(ji),例如:由于(yu)農村生(sheng)活污水主要成分為N、P等元素,收(shou)集(ji)(ji)后可(ke)農用,灰水收(shou)集(ji)(ji)經(jing)處(chu)理后可(ke)作為中水回或直接排(pai)放,以(yi)降低(di)處(chu)理成本。
2)合理(li)選擇污水(shui)處理(li)技術。總(zong)體上,根據我國農村人口密度(du)低,居住分(fen)散(san)(san)的(de)特點,得出我國農村適合選用(yong)分(fen)散(san)(san)式生活污水(shui)處理(li)技術;其次,不同(tong)農村地(di)(di)(di)區的(de)情況又各有不同(tong),因(yin)此,因(yin)地(di)(di)(di)制宜選擇最適合的(de)污水(shui)處理(li)技術尤為關鍵(jian)。可對該(gai)地(di)(di)(di)區的(de)地(di)(di)(di)理(li)位置,經濟條件(jian),污染情況做(zuo)出評估,綜合分(fen)析,參考本文(wen)所提及的(de)分(fen)散(san)(san)式污水(shui)處理(li)技術進行選擇。
3)加(jia)強(qiang)污(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)技(ji)術(shu)的(de)應用研究。目前的(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)技(ji)術(shu)都存在不同(tong)程(cheng)度的(de)缺(que)陷(xian),未來(lai)應加(jia)強(qiang)對污(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)技(ji)術(shu)更深(shen)層次的(de)研究,由于單一的(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)技(ji)術(shu)有各自的(de)缺(que)陷(xian),因此,也可考慮(lv)將不同(tong)的(de)技(ji)術(shu)合(he)理(li)組(zu)合(he),綜合(he)發揮各自效(xiao)用,相互(hu)彌補不足(zu),提高污(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)效(xiao)率。
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