江蘇農村地區生活污水處理技術(shù)

1 農村生活污水處理模式的探討

我國廣大農村地區的生活污水一直缺乏有效的處理措施, 長(cháng)期以來(lái)生活污水被直排到田間河塘, 直接導致了農村地區及其周邊水環(huán)境的惡化。農村生活污水除水量少外還分布不均, 這給農村地區的生活污水收集和處理帶來(lái)了很大的難度。傳統的污水處理工藝(如活性污泥法)存在投資高、能耗高、運行管理要求高以及處理效果受進(jìn)水水質(zhì)及水量影響的缺陷, 不適宜在農村地區推廣。筆者在對南京及南京周邊城市的農村地區進(jìn)行實(shí)地調研的基礎上, 結合村鎮污水治理新趨勢, 進(jìn)行了適合南京及周邊農村地區的核心污水治理技術(shù)及技術(shù)組合的研究, 對促進(jìn)水源保護與農村經(jīng)濟社會(huì )的可持續發(fā)展、推動(dòng)社會(huì )主義新農村建設具有現實(shí)意義。

2 組合工藝的組成

生活污水凈化沼氣池- 人工濕地組合工藝主要包括預處理單元、輸配水單元、人工濕地深度處理單元及監測單元4部分[1]。污水經(jīng)預處理單元處理后, 經(jīng)輸配水單元進(jìn)入人工濕地進(jìn)行深度處理, 在人工濕地內, 污水中的污染成分通過(guò)土壤- 植物- 微生物生態(tài)系統的過(guò)濾、吸附、微生物降解和植物吸收等作用被去除。經(jīng)過(guò)處理的污水可根據具體情況, 直接由管井收集后排入河道或回用。整個(gè)工藝流程見(jiàn)圖1。

2. 1 預處理工藝流程

預處理單元是組合工藝的重要組成部分, 其基本功能是去除污水中的砂、油脂和懸浮物, 以防土壤滲濾單元被堵塞, 另外還可以與人工濕地互補不足, 共同完成污染物的降解, 提高系統總處理效率。該試驗選用生活污水凈化池沼氣池為預處理單元, 生活污水通過(guò)兩級前置處理區實(shí)現厭氧分解、泥水分離, 污泥沉積于池底進(jìn)行腐化分解; 后處理區為生物濾池, 污水通過(guò)濾膜上好氧、兼性微生物的分解代謝和合成代謝進(jìn)一步降解污染物質(zhì)。污水經(jīng)過(guò)凈化沼氣池的處理, 大大降低了后續人工濕地的負荷。據檢測, 沼氣池對污水中COD的去除率可達70%以上, BOD去除率達80% 以上, 寄生蟲(chóng)卵和蛔蟲(chóng)卵的去除率達到95%以上。生活污水凈化沼氣池的工藝流程為: 生活污水— 前置處理區 — 前置處理區— 后處理區—排出。其布置見(jiàn)圖2。

2. 2 人工濕地深度處理單元

人工濕地深度處理單元構造由進(jìn)水區、處理區、出水區三部分組成, 并且底部做好防滲層 (圖3)。

處理區為人工濕地工作區, 共分上下2層, 上層基質(zhì)采用用土壤或煤渣, 基質(zhì)厚50~ 60 cm; 下層基質(zhì)采用卵石, 顆粒粒徑由下而上遞減, 基質(zhì)厚度取50~ 60 cm。底層厚20 cm, 粒徑 40~ 60mm, 為粗碎石層; 中層厚20 cm, 粒徑20~ 40mm, 為中碎石層; 上層厚15 cm, 粒徑10~ 30mm, 為細碎石層。

人工濕地的防滲很重要, 應保證污水處理過(guò)程中不向外滲漏, 防止污水對地下水的污染影響周?chē)�環(huán)境衛生。該試驗工程采取先夯實(shí)濕地底層的土壤, 在夯實(shí)土壤層上鋪高密度聚乙烯樹(shù)脂塑料薄膜, 再在薄膜上鋪設1層土工布以防止卵石刺破薄膜。

2. 3 輸配水單元和監測單元

輸配水單元是將污水按工藝要求投配到污水處理單元, 通常通過(guò)地形的合理利用, 輸水方式基本上采用重力流, 在條件不允許的時(shí)候可采用壓力配水。監測單元是為保證地下土壤滲濾工藝持續、高效、安全、可調控而設計的。

表1 列出了系統運行6 個(gè)多月的污染物平均濃度和去除率。由表1可以看出, 系統對COD、總磷、總氮、氨氮等污染物質(zhì)均有良好的去除效果, 處理出水達到國家環(huán)境保護總局頒發(fā)的《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》( GB18918 2002)一級B標準。

3 系統運行過(guò)程中存在問(wèn)題和解決措施

3. 1 濕地堵塞問(wèn)題

隨著(zhù)人工濕地運行時(shí)間的延長(cháng), 污水中的SS、化學(xué)反應沉淀物、微生物代謝產(chǎn)物等在土壤中積累而造成土壤滲透速率將逐漸下降, 發(fā)生土壤堵塞, 土壤/填料堵塞問(wèn)題。濕地堵塞有3種解決措施。

3. 1. 1 間歇投配。長(cháng)時(shí)間持續淹水的系統中, 土壤一直處于還原狀態(tài), 從而造成胞外聚合物的積累, 而逐漸導致堵塞。而采用間歇投配污水( 落干和淹水交替運行), 則系統能保證土壤處于一定的好氧狀態(tài), 避免胞外聚合物的過(guò)度積累, 防止造成土壤堵塞。

3. 1. 2 曝氣充氧。長(cháng)時(shí)間的厭氧狀態(tài)是引發(fā)土壤中胞外聚合物積累的重要因素, 因此污水在進(jìn)入土壤滲濾之前先進(jìn)行充分的曝氣充氧可在一定程度上預防土壤堵塞, 在布水管周?chē)�供空氣可有效提高污水中的DO (溶解氧)值, 維持土壤中的好氧狀態(tài)和微生物的分解作用, 繼而防止土壤中胞外聚合物的蓄積。

3. 1. 3 增加生物量。Rolston 等發(fā)現用雀麥草、本土植被及草莓三葉草為土壤遮蓋作物不僅能降低38%的地表土壤強度, 且將滲濾效率和累積攝入水量分別提高37% ~ 41%及20% ~ 101%, 在一定程度上緩解了土壤堵塞。除了加大植被外, 還可以考慮向土壤里引進(jìn)蚯蚓。研究表明, 蚯蚓不僅能疏松土壤, 還可以通過(guò)吸食有機物顆粒達到改善處理效果的目的,同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于農村地區生活污水處理的技術(shù)文檔。

3. 2 冬季濕地處理效果下降

人工濕地對污染物的去除效果易受環(huán)境, 特別是溫度的影響, 申歡等發(fā)現冬季人工濕地對TP 和TN 的平均去除率比夏季分別降低了34% 和27% 。溫度過(guò)低會(huì )造成填料層凍結、床體缺氧等, 從而降低人工濕地對污染物的去除效果。冬季濕地處理效果下降解決措施有植物覆蓋和地膜覆蓋2 種, 生活中根據具體情況選擇, 盡量采用濕地植物覆蓋覆蓋方式。

3. 2. 1 植物覆蓋。植物覆蓋是將植物的地上部分割去就地覆蓋, 操作較為簡(jiǎn)單, 但植物腐爛會(huì )釋放出一定量的污染物, 有可能造成二次污染, 因此必須在第2年開(kāi)春前將覆蓋植物清除; 此外植物的枯葉會(huì )隨風(fēng)飄揚, 可能會(huì )影響周?chē)�的衛生環(huán)境。

3. 2. 2 地膜覆蓋。地膜覆蓋法在農業(yè)中應用較多, 技術(shù)成熟, 但與其他兩種方法相比, 其覆蓋膜易破、鋪設操作較為復雜、投資較高, 且來(lái)年開(kāi)春必須要回收并妥善保管, 否則會(huì )造成白色污染, 因此難以在野外大面積應用。

4 結語(yǔ)

在推進(jìn)新農村建設的過(guò)程中, 生活污水處理設施的規劃和建設應根據地方財政的實(shí)際情況量力而行, 確保當地居民能夠負擔得起污水處理的運行費用。生活污水沼氣凈化池 - 人工濕地組合的水處理工藝, 具備凈化效果良好、設備簡(jiǎn)單、投資低、操作管理方便和能耗低的優(yōu)點(diǎn), 適應性和可行性高, 是一種比較適合在農村地區推廣的污水處理工藝。作者: 胡恒祥, 呂偉婭, 梁磊, 王曉玲3(南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院)