農(nóng)村生活污水的污染與治理

農(nóng)村生活污水的污染與治理

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，生活水平顯著提高。農(nóng)村供水事業(yè)不斷發(fā)展,由于淋浴、洗衣機、沖廁等衛(wèi)生設(shè)施的普及,農(nóng)村生活排水不斷增加。根據(jù)2010年人口普查數(shù)據(jù)顯示,中國現(xiàn)有近7億農(nóng)村人口,污水排放量巨大。2005年10月,建設(shè)部組織對9省43縣74村莊調(diào)查顯示,96%的村莊沒有排水溝渠和污水處理系統(tǒng),生產(chǎn)生活污水未經(jīng)處理沿道路邊溝或路面排放至就近水體,對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害,已經(jīng)成為新的區(qū)域性水環(huán)境的重要污染源。鑒于我國污水處理事業(yè)存在著較大的資金缺口,水處理行業(yè)對水設(shè)備投資的資金壓力,與大型傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)相比,具有投資低、能耗少、處理效率高、占地面積小、管理方便等一系列優(yōu)勢的一體化污水處理設(shè)備更加符合我國的國情與發(fā)展形勢。在這樣的契機與形勢下,一體化污水處理設(shè)備在廣大的農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)并將繼續(xù)得到廣泛的推廣與應(yīng)用。1生活污水的水質(zhì)和水量分布著科學(xué)農(nóng)村生活污水水質(zhì)與農(nóng)村的地理環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展水平、生活習(xí)慣等多種因素有關(guān)。根據(jù)已有的調(diào)查數(shù)據(jù)分析,大部分農(nóng)村生活污水的性質(zhì)相差不大,污水的水質(zhì)也比較穩(wěn)定,相對于城市污水,有機物、氮、磷等營養(yǎng)物含量較高,一般不含有毒物質(zhì),污水中還含有合成洗滌劑以及細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等,不同時段的水質(zhì)也不同。農(nóng)村的生活污水水量一般都比較小,排放比較分散,變化幅度大,一天之中在上午、中午、下午都有一個高峰時段,夜間基本不外排水。高峰時段的出現(xiàn)與季節(jié)、當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的生活習(xí)慣等因素有關(guān)。2復(fù)合水處理技術(shù)一體化污水處理設(shè)備的資金投入低、空間利用少、處理效率高、管理方便等諸多優(yōu)點,使其與大型傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)相比,在農(nóng)村地區(qū)具有更加廣闊的發(fā)展前景和不可替代的優(yōu)勢:充分利用社會閑散資金,減少資金投入;緩解市政管道建設(shè)壓力,降低污水管網(wǎng)規(guī)模;有效節(jié)約建筑空間,降低土地利用成本;節(jié)約水資源,有效實現(xiàn)中水回用;高度集成水處理技術(shù),推動水處理行業(yè)的革新。一體化污水處理設(shè)備采用的主體工藝以A/O(厭氧-好氧活性污泥法)工藝為主。隨著污水處理要求的不斷提高與多元化需求,MBR(膜生物反應(yīng)器)工藝、SBR(序批式活性污泥法)工藝也作為主體工藝運用到一體化污水處理設(shè)備中。由于采用DAT-IAT等其他工藝作為主體工藝的一體化污水處理設(shè)備效率較低或應(yīng)用不廣等原因,故不予以分析比較。2.1a.o的主要工藝2.1.1活性污泥中聚磷菌的釋放厭氧-好氧活性污泥法(Anoxic/Oxic,簡稱A/O)是由厭氧和好氧兩部分反應(yīng)組成的污水生物處理工藝。污水進入?yún)捬醭睾笈c回流污泥混合?；钚晕勰嘀械木哿拙谶@一過程中有效降低污水中的BOD,并將污泥中的磷以正磷酸鹽的形式釋放到混合液中?；旌弦哼M入好氧池后,有機物被氧化分解,同時聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸鹽到污泥中。由于聚磷菌在好氧條件下吸收的磷多于厭氧條件下釋放的磷,因此污水經(jīng)過“厭氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分離作用,最終達到除磷的目的。2.1.2回用生物固體量小的容積負(fù)荷采用A/O工藝作為主體工藝的一體化污水處理設(shè)備具備降低有機污染物和除磷脫氮的功能,也不存在污泥膨脹問題,運行管理較簡便。由于填料的比表面積大,池內(nèi)的充氧條件良好,生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量高,再加上污泥回流,反應(yīng)池內(nèi)活性污泥濃度較高,因此兼有活性污泥法的特點,具有較高的容積負(fù)荷。由于生物固體量多,當(dāng)有機容積負(fù)荷較高時,其F/M比可以保持在一定水平,因此污泥產(chǎn)量可相當(dāng)于或低于活性污泥法。該工藝操作簡單,運轉(zhuǎn)費用低,處理效果好,運行穩(wěn)定。是目前較為成熟的生活污水處理工藝,能有效地確保污水達標(biāo)排放。2.1.3污水的生物處理技術(shù)A/O工藝流程見圖1。生活污水經(jīng)格柵井進入調(diào)節(jié)池后,由污水泵抽送至A級生物處理池(兼氧池),兼氧池內(nèi)掛有彈性填料,通過吸附在填料上的兼氧細(xì)菌的吸附水解作用,使污水中對生物細(xì)菌有抑制作用和難以生物降解的有機物水解,并將大分子的有機物水解為小分子的有機物并對固體有機物進行降解,減少了污泥量,降低污水中懸浮固體的含量,并利用污水中的有機物作為碳源,使從后級好氧段回流的硝化液中的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮在兼氧脫氮菌的作用下形成氣態(tài)氮從污水中逸出,達到脫氮的目的,從而降解污水中有機污染物,提高污水的生化可降解性,并去除污水中的氨氮和懸浮物。兼氧池出水進入O級好氧接觸氧化池,好氧池內(nèi)好氧微生物在水體中有充足溶解氧的情況下,利用污水中的可溶性污染物進行新陳代謝,從而達到去除污水中可溶解性污染物的目的。好氧池出水自流入二沉池,污水中大部分懸浮物能在此得以有效去除。二沉池出水自流入中間水池儲存,中間水泵再提升到沙過濾器去除水中膠體、顆粒、懸浮雜質(zhì),確保出水達到排放標(biāo)準(zhǔn)后,消毒排放。經(jīng)格柵處攔截的柵渣定期清理外運,二沉池中的污泥部分回流至A級生物處理池,另一部分污泥至污泥池使污泥進行好氧穩(wěn)定消化,減少污泥體積和臭氣排放,消化池上清液溢流回到調(diào)節(jié)池進行循環(huán)處理。剩余污泥定期抽送出設(shè)備罐體外運處置。2.2主要pmr技術(shù)2.2.1工藝原理2.2.2結(jié)構(gòu)填料+空氣填料MBR處理工藝對水質(zhì)的適應(yīng)性好,耐沖擊負(fù)荷性能好,出水水質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定,不會產(chǎn)生污泥膨脹;池中采用新型彈性立體填料,比表面積大,微生物易掛膜、脫膜,在同樣有機物負(fù)荷條件下,對有機物去除率高,能提高空氣中的氧在水中的溶解度;工藝簡單;不必單獨設(shè)立沉淀、過濾等固液分離池,占地面積少。水力停留時間大大縮短;污泥排放量少,只有傳統(tǒng)工藝的30%,污泥處理費用低。但一次性投資較高。2.2.3生化反沖和化學(xué)清洗MBR工藝流程見圖2。污水經(jīng)格柵井進入調(diào)節(jié)池后經(jīng)提升泵進入生物反應(yīng)池,通過PLC控制器開啟鼓風(fēng)機充氧,生物反應(yīng)池出水經(jīng)循環(huán)泵進入膜分離處理單元,污水返回調(diào)節(jié)池。反沖洗泵利用清洗池中處理水對膜處理設(shè)備進行反沖洗,反沖污水返回調(diào)節(jié)池。通過生物反應(yīng)池內(nèi)的水位控制提升泵的啟閉。膜單元的過濾操作與反沖洗操作可自動或手動控制。當(dāng)膜單元需要化學(xué)清洗操作時,關(guān)閉進水閥和污水循環(huán)閥,打開藥洗閥和藥劑循環(huán)閥,啟動藥液循環(huán)泵,進行化學(xué)清洗操作。MBR工藝是高效膜分離技術(shù)與活性污泥法有機結(jié)合的新型污水處理技術(shù),它利用膜的高效截留作用,將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機物截留住,省掉了初沉池和二沉池,進行固液分離,有效達到了泥水分離的目的?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣?水力停留時間和污泥停留時間可以分別控制,而難降解的大分子有機物延長其在反應(yīng)池中的停留時間,使之得到最大限度的分解,大大強化了生物反應(yīng)器的功能。2.3主要sdr技術(shù)2.3.1sbr法分步驟實際操作序批式活性污泥法(Sequencingbatchreactor,簡稱SBR法)是一種間歇式活性污泥法。SBR工藝在運行操作上的最大優(yōu)點是將曝氣、反應(yīng)、沉淀、排水等單元操作工序按時間順序在同一個反應(yīng)池中反復(fù)進行。其運行次序一般分為進水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水期和閑置期5個階段,5個階段所需的時間稱為一個周期。一個周期內(nèi)各個階段的運行時間、反應(yīng)池混合液的濃度以及運行狀況等都可以根據(jù)進水水質(zhì)與運行功能靈活操作。只要有效地控制與變換各階段的操作,SBR法就能在一定的范圍內(nèi)適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化;而且,在進水與反應(yīng)階段,缺氧(或厭氧)與好氧狀態(tài)交替出現(xiàn),有效地抑制了專性好氧菌的過量增長繁殖。同時,較短的污泥齡又使絲狀菌無法大量繁殖,由此克服了常規(guī)活性污泥易使污泥膨脹的弊端。2.3.2間歇式活性污泥法svi采用SBR法作為主體工藝的一體化污水處理設(shè)備具有工藝流程簡單,構(gòu)筑物少的特點。該工藝不需設(shè)置污泥回流設(shè)施,不設(shè)二沉池,曝氣池容積也小于傳統(tǒng)連續(xù)式活性污泥法、運行費用低。SVI值較低,污泥易沉降,不易產(chǎn)生污泥膨脹的現(xiàn)象。通過調(diào)節(jié)運行,不僅去除COD,而且可以有效地脫氮除磷。該工藝對水質(zhì)水量變化適應(yīng)性強,出水水質(zhì)較穩(wěn)定,適合間歇排放的污水,可由PLC自動控制系統(tǒng)靈活控制運行工序。但SBR法屬于間歇式活性污泥法,排水時間短,并且排水時要求不攪動沉淀污泥層,因而需要專門的排水設(shè)備(潷水器),且對潷水器的要求較高。上述原因?qū)е虏捎迷摴に囎鳛橹黧w工藝的一體化設(shè)備處理效率不高。2.4mbr主體工藝一體化設(shè)備采用的必要性現(xiàn)以一體化生活污水處理設(shè)備處理量為150m3/d,對采用的常用主體工藝進行技術(shù)經(jīng)濟比較,詳見表1。根據(jù)表1對比分析可以得出,A/O主體工藝總投資費用和運行費用較低,在出水水質(zhì)不作較高要求時,應(yīng)優(yōu)先考慮采用該主體工藝一體化處理設(shè)備;MBR主體工藝出水水質(zhì)可穩(wěn)定符合GB18918-2002一級A排放標(biāo)準(zhǔn),但工藝設(shè)備相對復(fù)雜,總體投資與運行費用較高,建議土地利用成本較高的東部地區(qū)和發(fā)展較好的農(nóng)村地區(qū)使用;SBR主體工藝對進水水質(zhì)有很高的抗沖擊能力,該工藝流程簡單,設(shè)備少,由于該工藝屬于間歇式活性污泥法,對于進水水質(zhì)、水量不穩(wěn)定的地區(qū),可以考慮使用此工藝作為一體化污水處理設(shè)備的主體工藝。3膜生物反應(yīng)器me可能一體化生活污水處理設(shè)備具有投資低、能耗少、處理效率高、占地面積小、管理方便等一系列優(yōu)勢,可以有效地緩解管網(wǎng)建設(shè)壓力,適合農(nóng)村地區(qū)分散式污水處理,在我國農(nóng)村地區(qū)具有廣闊的發(fā)展前景。在一體化生活污水處理設(shè)備采用的常用主體工藝中,A/O主體工藝技術(shù)成熟,發(fā)展穩(wěn)定,在工程投資和運行成本上體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢;MBR主體工藝在出水水質(zhì)及出水穩(wěn)定性上更優(yōu),但投資和運營成本較高,管理方面相對復(fù)雜。隨著膜組件生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展革新,MBR主體工藝顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?SBR主體工藝流程簡單,設(shè)備少,但由于屬于間歇性活性污泥法,處理效率不高,且對潷水器的要求較高,常僅在水質(zhì)水量變化較大的地區(qū)使用。對于具體的農(nóng)村一體化生活污水處理設(shè)備主體工藝選擇,應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厮|(zhì)、水量的特點,綜合上述技術(shù)經(jīng)濟因素予以考慮。膜生物反應(yīng)器(Membranebiore-actor,簡稱MBR)技術(shù)是活性污泥生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新工藝。它不同于活性污泥法,不使用沉淀池進行固液分離,而是使用中空纖維膜替代沉淀池,因此具有高效固液分離性能。同時利用膜的特性,使活性污泥不隨出水流失,在生化池中形成8000-12000mg/L超高濃度的活性污泥