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生態(tài)農(nóng)村生活污水治理工藝簡(jiǎn)介
1、農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀
1.1 農(nóng)村生活污水的特征
(1)農(nóng)村生活污水排放量與污染物種類受飲食、風(fēng)俗、氣候、經(jīng)濟(jì)等因子影響，其中有機(jī)物、氮磷居多，重金屬污染較少，有利于微生物生化分解。
(2)農(nóng)村生活污水受居住人口、生活起居影響，污水排放總量不大，日排放系數(shù)卻變化大。
(3)鄉(xiāng)村地域廣，尚沒有健全的污水收集管網(wǎng)，導(dǎo)致生活污水亂排現(xiàn)象普遍。
1.2 農(nóng)村生活污水治理模式
當(dāng)前，根據(jù)村莊規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)條件、管網(wǎng)配套收集能力、水質(zhì)處理預(yù)達(dá)標(biāo)要求和設(shè)施運(yùn)營維護(hù)能力等的不同，普遍采用城鄉(xiāng)統(tǒng)一處理、集中處理、分散處理三種模式，如表1所示。
由表1可知，針對(duì)人口居住分散的農(nóng)村，因地制宜地選擇分散式污水處理技術(shù)更切合生態(tài)宜居鄉(xiāng)村建設(shè)要求。
2、分散式生物-生態(tài)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)
當(dāng)前，發(fā)達(dá)國家鄉(xiāng)村生活污水凈化技術(shù)發(fā)展迅速，日本“凈化槽”技術(shù)、美國“化糞池+土地處理”技術(shù)、法國“蚯蚓生態(tài)濾池”技術(shù)等層出不窮。近年來，中國農(nóng)村分散式污水治理技術(shù)以生物(微生物)、生態(tài)(植物)以及生物-生態(tài)組合工藝為主。
2.1 生物處理技術(shù)
(1)生物接觸氧化法。
生物接觸氧化法利用生物膜法原理，池底曝氣加強(qiáng)填料與污水接觸，讓微生物在填料上形成高比表面積的生物膜，通過其吸附、氧化分解有機(jī)物，發(fā)揮凈化污水作用。此工藝產(chǎn)泥量少、凈化能力高，但污染負(fù)荷高，易出現(xiàn)填料堵塞現(xiàn)象。生物接觸氧化技術(shù)是農(nóng)村污水處理市場(chǎng)主要參與企業(yè)一體化污水處理設(shè)備采用的主流技術(shù)，在污染物去除率上，COD(化學(xué)需氧量)可達(dá)80%～90%，BOD(生化需氧量)可達(dá)85%～95%，TN(總氮)可達(dá)30%～50%，TP(總磷)可達(dá)20%～40%。
(2)膜生物反應(yīng)器(MBR)。
膜生物反應(yīng)器是利用膜分離組件截留生活污水中膠體或高分子等有機(jī)物，同時(shí)提高反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度，有利于有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化，優(yōu)化出水達(dá)到指標(biāo)，無須二沉池。膜生物反應(yīng)器操作管理方便，智能化程度高，節(jié)約土地，常用于集成一體化設(shè)備。但是長(zhǎng)期運(yùn)行中污染物沉積易出現(xiàn)膜堵塞，且投資資本高，適用于富裕的沿海地區(qū)農(nóng)村。有研究顯示，利用MBR反應(yīng)器凈化生活污水，對(duì)COD、N-NH4+的去除效果高達(dá)95%以上。
(3)厭氧沼氣池。
厭氧沼氣池一般是地埋式的，利用人、家禽排泄物等不同原料，在密閉條件下，通過微生物的生命活動(dòng)消耗污水中碳源、總氮、病原菌等并降低其含量，產(chǎn)生沼氣。厭氧沼氣池產(chǎn)生的甲烷熱量高，燃燒產(chǎn)物無污染，是一種理想的清潔能源。研究表明，厭氧沼氣池對(duì)COD、BOD5(五日生化需氧量)、氨氮、總磷的去除率分別高達(dá)85%、90%、60%、80%。厭氧沼氣池具有施工便捷、成本低、運(yùn)轉(zhuǎn)無須能源支持、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。
2.2 生態(tài)處理技術(shù)
(1)人工濕地處理技術(shù)。
人工濕地處理技術(shù)主要是利用濕地體系內(nèi)物理沉降、填料吸附、植物吸收、微生物分解等共同作用達(dá)到凈化污水水質(zhì)、美化環(huán)境的效果。人工濕地分為表面流和潛流兩類，其中潛流分為水平潛流、垂直潛流濕地，可依據(jù)用地面積、景觀、處理效率等要求選擇濕地類型。不同流態(tài)或多級(jí)濕地組合能提高污染物去除效率。數(shù)據(jù)顯示，表面流-潛流-潛流串聯(lián)人工濕地對(duì)于污水中COD、TP、TN、氨氮的去除率分別達(dá)到85.7%、96.4%、97.8%、98.5%。
(2)穩(wěn)定塘處理技術(shù)。
穩(wěn)定塘是自然或人為改造的用于凈化廢水的池塘，模擬非流動(dòng)水體天然自凈過程，充分發(fā)揮水里藻菌共同作用凈化污水。高效穩(wěn)定塘是利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈，合理布局水生植物、藻類、動(dòng)物等，科學(xué)地在生態(tài)食物鏈中提高各類污染凈化效果。王幸智等研究曝氣穩(wěn)定塘處理工藝結(jié)合接觸氧化法和草型清水穩(wěn)態(tài)理論處理低濃度有機(jī)污水，使得凈化后COD、氨氮、TN和TP的去除率分別達(dá)到45%～80%、69%～93%、44%～87%、49%～89%。穩(wěn)定塘池體簡(jiǎn)單易建設(shè)、土建費(fèi)用少，運(yùn)營維護(hù)難度不大，出水可農(nóng)業(yè)灌溉。但穩(wěn)定塘面積、水力停留時(shí)間與池體深度、供氧方式、微生物種類有關(guān)，特殊季節(jié)可能產(chǎn)生臭味，處理效果受外界自然環(huán)境影響。
(3)土壤滲濾處理技術(shù)。
土壤滲濾處理技術(shù)是指經(jīng)過預(yù)處理的污水在天然或人工土層中，在土壤物化作用下，污染物被吸附截留，同時(shí)在植物吸收利用、微生物新陳代謝分解等綜合作用下污水得到凈化。土壤滲濾處理技術(shù)中土壤基質(zhì)及配比至關(guān)重要，既影響滲透速率，又對(duì)TP、TN的去除有影響。據(jù)研究，土壤滲濾處理中90%總磷的去除是通過土體吸附作用；總氮的去除中硝化、反硝化反應(yīng)分別受限于土壤中氧含量、地下滲濾系統(tǒng)的有機(jī)碳源提供的電子。該技術(shù)日常運(yùn)營不需要電力，易操作，且土壤表層可種植牧草、綠化景觀植物或者季節(jié)性農(nóng)作物，適用于土地資源豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。
(4)生態(tài)浮床技術(shù)。
生態(tài)浮床是將按不同設(shè)計(jì)要求，輕質(zhì)可拼接組裝的各種形狀生物載體放入受污染水體，在預(yù)制好的種植槽內(nèi)種植各種功能的水生植物，通過植物發(fā)達(dá)根系及其附著的微生物等共同作用，吸收降解污水中N/P等營養(yǎng)物質(zhì)或重金屬。傳統(tǒng)的生態(tài)浮床投入低、組裝靈活、應(yīng)用廣泛，適用于低濃度污染水體，但植物種植具有季節(jié)性，會(huì)使養(yǎng)護(hù)成本提高。強(qiáng)化型生態(tài)浮島從篩選植物、浮床材料、載體填料(人工水草等)、高效微生物、曝氣增氧、延長(zhǎng)食物鏈等方面改進(jìn)可提高凈化水質(zhì)。
2.3 生物-生態(tài)組合工藝
隨著農(nóng)村污水排放標(biāo)準(zhǔn)與制度的完善，單一的處理工藝凈化效果有限。生物-生態(tài)組合工藝充分利用微生物處理技術(shù)作為前端處理工藝，能去除有機(jī)物及營養(yǎng)物質(zhì)，提高污水水質(zhì)耐受范圍，滿足較好的出水要求；生態(tài)處理技術(shù)作為末端處理工藝，能進(jìn)一步吸附總磷去除總氮，降低投資和維護(hù)費(fèi)用。張靖雨等的研究表明，利用A2/O-人工濕地組合處理工藝在治理譚家橋集鎮(zhèn)生活污水時(shí)，A2/O工藝段對(duì)TN、氨氮、總磷和CODMn(高錳酸鹽指數(shù))的去除率分別為23.4%、48.6%、56.3%、30.7%；后經(jīng)人工濕地二次處理，運(yùn)行穩(wěn)定后出水各項(xiàng)指標(biāo)去除率依次為97.7%、89.0%、86.2%及53.1%。
