农村生活污水处理技术.doc

1、关于农村生活污水处理工艺农村生活污水是家庭日常生活产生的杂排水, 因其含有大量的营养盐及细菌、病毒,容易造成地表水及地下水的污染。随着地方经济的发展,农村地区生活水平的不断提高,农村生活污水引起的面源污染问题也日益严重。在我国广大的农村地区大都没有卫生下水道,生活污水随意排放,已成为流域水质恶化的主要原因之一,也是造成农村水环境污染及湖泊富营养化的重要因素。 因此 ,控制农村生活污水的污染已成为解决流域水质恶化及湖泊富营养化问题的重要措施之一,对区域生态环境的改善具有重要意义。生物接触氧化与人工湿地组合工艺1、 基本情况经过对农村生活污水中主要指标CODCr、 TN、TP的监测分析,水质情况C

2、ODCr为 135-380mg L- 1 、 TN为 15-50 mg L- 1 、 TP 为 0.50-3.50 mg L- 1 。监测分析频度为每周1 次 ,监测 14 次 ,监测分析方法CODCr 为重铬酸钾法; TN为过硫酸钾氧化紫外分光光度法(GB11894- 89) ; TP为钼锑抗分光光度法(GB11893- 89)。连续2、 处理工艺采用生物接触氧化与人工湿地组合工艺对农村生活污水进行处理,其工艺流程见图1。图1 农村生活污水处理工艺流程农村生活污水经过细格栅去除漂浮物和悬浮物后,进入集水调节池以达到均衡原水水质水量的目的 , 然后用污水泵提升至生物接触氧化池。 生物接触氧化池

3、内设置填料 , 底部采用空气管曝气。 已经充氧的污水浸没全部填料 , 并以一定的速度流经填料。 填料上长满生物膜, 污水与生物膜相接触的过程中 , 水中的有机物被微生物吸附、 氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜 , 随水流到沉淀池后被去除 , 污水得到净化。经生物接触氧化处理后 , 污水中大部分有机物得到了去除。沉淀池出水进入人工湿地处理,进一步去除 N、P 营养盐。 采用潜流型人工湿地,人工湿地上栽种芦苇、菰米等具有高效脱氮除磷功能的水生型植物。处理后的出水直接外排。3、工艺分析名称CODCrTNTP平均去除率72.9%86.6%89.1%随着气温的升高 , TN 及 TP 的

4、去除率有明显增加的趋势升高 , 湿地上植物的生长加速 , 对 N、P 的去除有促进作用。高于 TN 的平均去除率 , 可能是由于氮的去除主要是微生物作用吸附沉淀双重作用所致。,究其原因主要是因为气温的另外发现， TP 的平均去除率略,而磷的去除是由微生物和根据对生物接触氧化池及人工湿地两个环节 TN、 TP 进出水浓度的监测显示 , 人工湿地对生活污水中的 N、P 的去除具有较大的贡献 , 绝大部分 N、P通过人工湿地介质的过滤作用、微生物的降解以及植物的吸收作用得以从污水中去除 , 其中 N 主要是通过硝化与反硝化反应而被去除 , P 的去除主要依靠沉淀、吸附及水生植物的吸收。4、小结生物接

5、触氧化- 人工湿地组合工艺对农村生活污水中污染物的去除效果好,其主要指标CODCr、TN、TP 的平均去除率分别为72.9%、86.6%、89.1%,出水一般都能达到一级排放标准。系统具有较强的抗负荷能力,且该工艺具有投资省,能耗低 ,维护管理简便等优点,处理农村生活污水的一种简单适用的方法。国外生活污水处理技术1、高效藻类塘系统是美国加州大学伯克利分校的Oswald 提出并发展的高效藻类塘是对传统稳定塘的改进,其充分利用菌藻共生关系,对污染物进行处理。正因其最大限度地利用了藻类产生的氧气,塘内的一级降解动力学常数值比较大,故称之为高效藻类塘。高效藻类塘较传统的稳定塘停留时间短,占地面积少 ;

6、建设容易 ,维护简便 ,基建投资少 ,运行费用低 ; BOD5 、 NH4+ - N、 P043 P、原体去除效率高;若高效藻类塘后接的是高等水生生物塘, 则其中的水生生物不但可以除藻,降低出水的 SS , 而且能进一步去除水中的氮磷 ,同时收割的高等水生植物可以作为优良的饲料和肥料。缺点 :它受环境因素影响明显 ,温度影响生物的组成,营养物的需求 ,新陈代谢的特点和反应速率; pH影响生物的适应能力 ,离子输送和新陈代谢的速率;水体对光的吸收特性取决于4 个方面 :水体特性 ,腐殖质 ,藻类和非生物性的悬浮物;气温过高或较低时,藻类的生长受到抑制从而影响处理效果。目前高效稳定塘在以色列、摩洛

7、哥、法国、美国、南非、巴西、比利时、德国、新西兰等国都有研究应用。国内专家对高效藻类塘进行中试研究,表明高效藻类塘COD平均去除率为75%, BOD去除率在 60%左右 ,氨氮平均去除率高达91.6% , 凯氏氮平均去除率为75% ,总磷平均去除率为50%左右 , 藻类塘出水经过水生生物塘处理后, COD 的总去除率可达 87.5% , 氨氮的总去除率可 97.48 %, 总磷的总去除率能达到80%左右。2、 一体化氧化沟最早的一体化氧化沟是Pasveeer教授 1954 年在荷兰 Voorfshoten 研制成功 ,是一种集曝气、沉淀、泥水分离、污泥回流等功能于一体的技术, 适合中小型污水处

8、理厂的应用。该工艺具有流程短 ,构筑物和设备少 ,不设初沉池、调节池和单独的二沉池 ,污泥自动回流, 投资少,能耗低 ,占地少 ,管理简便 ; 处理效果稳定可靠, BOD5 和 SS 去除率在90 95%或更高 , COD去除率在 85%以上 , 且硝化、脱氮作用明显; 产生的剩余污泥量少, 不需硝化 , 污泥性质稳定 ,易脱水 ,不带来二次污染 ;固液分离效果比一般二沉池高,整个系统能在较大的流量浓度范围内稳定运行; 污泥回流及时 , 减少了污泥膨胀。 缺点 : 难以形成功能相对独立的厌氧、缺氧和好氧区域,对除磷脱氮要求较高的场合稳定性较差; 固液分离器内斜板 ( 或类似组件 )强化了分离效

9、果 ,但由于污水污泥具有粘稠性 , 且易形成生物粘膜, 斜管或斜板有堵塞和淤积的可能, 会增加维护工作量; 由于污水流量和本质的变化,氧化沟内的流速和出流量总是变化的, 污泥层难以稳定 ,有可能出现浮泥 , 增加出水的 SS。据 1987 年统计 , 美国已有 92座合建式氧化沟 ,较有代表性的是联合工业公司(UnitedLndus2triesLnc1)的船式沉淀器田 BOAT , Armco 环境企业公司的 BMTS 系统 , EIMCO 公司的Carrousel 渠内分离器 , 湖滨 (Lakeside)设备公司的边墙分离器以及 Lightnin公司的导管式曝气内渠和边渠沉淀分离器,此外是

10、 Envirex公司的竖直式氧化沟。3、 澳大利亚“ FILTER”( 非尔脱 ) 污水处理系统澳大利亚科学和工业研究组织(CSIRO) 的专家于最近几年提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”, 称之为“非尔脱”高效、 持续性污水灌溉新技术, 其目的主要是利用污水进行作物灌溉, 通过灌溉土地处理后, 再用地下暗管将其汇集和排出。该系统一方面可以满足作物对水分和养分的要求, 同时降低污水中的氮、 磷等元素的含量 , 使之达到污水排放标准。 其特点是过滤后的污水都汇集到地下暗管排水系统中, 并设有水泵 , 可以控制排水暗管以上的地下水位以及处理后污水的排出量,见图2。图 2“非

11、尔脱”污水处理系统示意图澳大利亚曾在格林菲斯市进行田间试验。先后两次试验的面积分别为种植小麦、玉米、燕麦、粟米和牧草等作物。田间排水暗管的埋深为市污水进行格田漫灌, 每隔 14 天灌一次。该系统的试验效果见表1。1m ,8 hm2 和 16 hm2 , 用初级处理后的城表 1“非尔脱”污水处理效果澳大利亚 CSIRO 与我国水利水电科学院和天津市水利科学研究所合作, 曾在天津市武清县建立试验区 , 试验总面积2暗管埋深 1.2 m ,两种处理的暗管间距为5 m和 10 m , 引取2hm ,北京市初级处理后的污水和沿程汇集的乡镇生活污水, 灌溉小麦。试验表明,97 %99 %的磷通过土壤及作物

12、的吸收而被除去, 总氮的去除率达82 % 86 % , 生物耗氧量的去除率为 93 % ,化学耗氧量的去除率为 75 %86 %。排水暗管的间距小 , 则去污效率高。“非而脱”系统对生活污水的处理效果好, 其运行费用低 , 特别适用于土地资源丰富、可以轮作休耕的地区 , 或是以种植牧草为主的地区。该系统实质上是以土地处理系统为基础,结合污水灌溉农作物。 人们担心长期使用污水灌溉后污水中的病原体进入土壤, 污染农作物。但根据大量调查和试验表明, 土壤植物系统可以去除城市污水中的病原体。为慎重起见 , 国内外一致认为 , 处理后的城市污水适宜灌溉大田作物( 旱作和水稻 ) 。因为大田作物的生长期长

13、 , 光照时间长 , 病原体难以生存 ; 而蔬菜等食用作物, 生长期短 , 有的还供人们生食 , 则不宜采用污水灌溉。此外, 这种处理方法受作物生长季节的限制, 非生长季节作物不灌溉 , 污水处理系统就不能工作。暗管排水系统在我国多用于改良盐碱地和农田渍害,一般造价较高 , 若用于处理生活污水还需修建控制排水量的泵站, 则造价更高 , 推广应用有一定困难。4、韩国的湿地污水处理系统韩国的农业用水是最大用水户, 占总用水量的53 %。韩国农村的居民分散居住, 认为兴建集中处理的污水系统造价太高, 小型和简易的污水处理系统适合在农村应用。因此 , 研究了一种湿地污水处理系统 , 使污水中的污染物质

14、经湿地过滤后或被土壤吸收 , 或被微生物转变成无害物。这种方法需要的能源少 , 维护的成本低。韩国国立汉城大学农业工程系对湿地污水处理系统在田间进行了试验, 见图3。图 3湿地污水处理系统平面示意图容器长 8 m , 宽 2 m , 高 0.9 m , 用混凝土制成。容器内填沙并种植芦苇, 未经处理的生活污水从一端引入, 又从另一端卵石层中排出。生活污水是从一个学校收集而来, 其年平均水质指标为 :pH 值为 7.85 ,溶解氧 (DO) 为 0.23mg/L , 生化需氧量 (BOD) 为 124.35 mg/ L ,悬浮固体物 (SS)为 52.36 mg/ L , 全氮量浓度 (TN)为

15、 121.13 mg/ L , 全磷量浓度 (TP) 为 24.23 mg/L。用经过湿地系统处理后的污水灌溉水稻。污水灌溉水稻试验是在用聚氯乙烯板制成的盆内进行。盆宽90 cm , 长 110 cm , 高 70 cm ,表面积为 1. 0 m2 , 底部铺一层 10 cm厚的卵石 , 上盖过滤布 , 然后用水稻土填满。在盆底安装排水管 , 控制渗漏水。盆外为用混凝土做成的大坑, 坑与盆之间填满土壤, 以便消除温度对作物生长和微气候的影响。试验设计有四种处理, 分别按污水浓度、 施肥和不施肥等 , 与常规处理( 用自来水灌溉并施肥)进行对比。试验对水稻的生长过程( 稻株高度、分蘖数目、叶面积

16、、叶面积指数、总干物质等)进行了详细观测和分析。主要结论 : 利用处理过的污水灌溉, 对水稻的生长和产量无负面影响; 利用处理过的污水灌溉 , 并加施肥料 , 水稻产量达 5 730. 38 kg/ hm2 ,比常规对比田高约 10 %。韩国试验研究的湿地污水处理系统, 实质上也是一种土地植物系统, 至今已广泛用于欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等。湿地上多种植芦苇、香蒲和灯心草等, 对病原体的去除效果好。但其缺点是需要大量土地, 并要解决土壤和水中的充分供氧问题及受气温和植物生长季节的影响等。一般来说, 利用湿地处理后的污水灌溉水稻, 可取得更好的净化效果。2.5“ LIVINGMACHINE”

17、生态处理系统近年来 , 在美国、加拿大、英国、澳大利亚等国家出现了一种叫“L IVIN G MACHINE ”的生态系统 , 是用于工业和生活污水的处理。其技术基础是活化技术, 活化技术是采用多种生物形式在人工装置中 , 建立新的物种联系,从而进行某种净化处理。加拿大多伦多市 BODY SHOP工厂内就建有这样的一个处理系统, 它的设计和施工的原则均是利用自然生态系统将污水净化, 是一个较为完善的生态系统。 在这个系统中 , 设计者将很多种类的动植物集中在一起, 使之形成一个连续反应的封闭循环, 反应箱和反应池包涵了从细菌、藻类到植物、蜗牛、鱼类的多种生物有机体, 这个有机体通过一系列的反应减

18、少污水中的营养体和病原体 , 并使它们消化在一个连续的食物链中。这些植物是 : 桉树、杜松、小香蕉树、月桂、樱草、薄荷树以及紫草科植物等。污水首先进入封闭在地下的无氧箱, 一段时间后进入无氧箱, 空气由底孔吹入 , 在此氨氮在细菌的作用下分解为硝化物, 其后流入生物综合池 , 在池内 ,其中的藻类、单细胞有机体、鱼类、水生及沼泽植物等一系列丰富的生物混合体, 将对水中的营养物继续分解 , 随后污水流经地下湿地 , 通过植物根系作用及沙石的过滤, 硝化物在此转变为氮气, 污水被初步净化。这种污水处理的生态系统有美观、耐用、体积小、费用低特点。国内外新技术1、以土地处理为主的治理技术1.1 、慢速

19、渗滤土地处理系统在我国沈阳西部的滞洪区建的面积约为700hm2的慢速渗滤土地污水场, 可以简化用于农村生活污水的处理。赵思平等对此处理场在城市污水土地处理方面的应用进行了阐述。慢速渗滤是土地处理污水技术中最广泛应用的一种类型。它具有易管理、经济效益显著的优点。它有主系统 , 调节系统 , 辅助系统构成。例如：沈阳这一土地处理系统的主系统为水稻田; 调节系统为耐污耐湿的紫穗槐及垂柳林地 , 主要调节主系统的水力负荷和污染负荷; 辅助系统包括周围预处理池、上水沟、侧渗沟、养鱼池等。 污水经沉淀、 氧化预处理后 , 进入上水主渠, 然后再进入田间内等间距并行排的上水支渠 , 这样污水均匀的进入地块。

20、污水经处理后由侧渗沟排出, 汇入总排水沟 , 最后进入养鱼池。该系统每年在植物生长季节运行120 200d , 在植物非生长季节采用快速渗滤系统处理。该场年总进水量为130000 多 m3名称SSBODCODK NK P522进水水质122mg/L106.2 168 mg/L258539mg/L16.67 76.70mg/L1.78 17.15mg/L平均处理率42. 2%,97. 0 %86.9%90.3%96.6%1.2快速渗滤土地处理系统北京市昌平使用的快速渗滤处理厂也可用于农村生活污水的处理。该系统一般由预处理池、渗滤池、集排水系统、贮存塘等部分组成。据北京昌平快速渗滤池运行15 个月

21、的净出水水质资料 , 净化污水对 COD , BOD5 ,SS ,氨氮 ,硝基氮 ,总氮 ,总磷去除率分别为91.9 %,95. 3 %,98 %,85. 6 %,54. 1 %,83. 2 %,69 %。渗滤池的土质要求通透性能强、活性高, 水力负荷大、 处理效率好为原则。如无此类土质条件, 也可以按照上述要求用砂、草炭及耕作土人工配置成滤料, 制成人工滤床。一般在系统运行4 5 周后 , 就需要对渗滤床耕作,以恢复其渗滤速度。1.3生活污水的砂滤处理系统这种砂滤系统是土地处理系统的一种, 它在构建过程中一般采用沙子作为介质, 让污水经过沙体渗滤排出系统, 达到净化的目的。它的净化机制与其它

22、土地处理系统大致相同。出水的 SS , BOD5 , COD一般可达 80 %以上 , 总氮、总磷去除率一般在40 % 80 % , 何江涛等对此处理系统进行了阐述, 见表2表2几个砂滤系统的参数及处理效果2、蚯蚓生态滤池处理系统此项技术是笔者提出的适用于50 300户左右集中型农户的污水处理系统, 现已经在太湖流域农村建立了示范工程。本示范工程将农户现有的化粪池改造后或直接加以利用, 用强化沟替代农户的沟渠或排污管 , 出水进蚯蚓生态滤池 , 其工艺流程如图 4 。本技术在国内外研究的还不多, 同济大学在其处理城市生活污水方面进行了一些研究。图4生态滤池系统简易工艺流程将此技术运用到农村生活

23、污水的处理中, 已经得到很好的效果。滤池主要有布水装置,生态滤床和排水装置三部分组成。生态滤床从下层依次往上是:大石头(鹅卵石 ,直径47cm) , 小石头 ( 直径 1 3cm) , 沙子和土壤层 , 此层也可以说是蚓粪层(vermi2casting), 是蚯蚓活动的主要场所, 土壤上面可以种植一些植物。现已进行蚯蚓生态滤池的中试研究, 根据运行试验的情况来看, 此系统很适合于处理农村生活污水。3、生态厕所技术生态厕所 (Biotoilet ),是在不使用水冲的前提下, 在座便器下方建造一长方形池, 内填充锯木屑作为载体, 并辅以较小的动力搅拌, 通过有氧微生物的放热发酵, 将排泄物转化为无

24、臭味的气体 ( 水和 CO2 )和较干燥的有机肥。生态厕所特点: 不需要用水 , 节约了大量的水资源; 厕所内无臭味 , 不需要掏厕所; 锯木屑本身是一种废弃物, 到处可以找到; 有机肥回用部分解决了化肥施用过大的问题, 减少了对水体的污染。4、 集中型污水处理厌氧- 好氧工艺在较为发达的农村, 也可以考虑滴滤床技术, 它适用于 200 户左右集中型农户的污水处理系统 , 主要工艺流程为: 生活污水化粪池厌氧好氧滴滤床深度处理生物塘回用或排放此工艺特点 : 土壤自净过程的人工强化; 利用虹吸作用, 无需单独充氧, 节省运行费用; 可与其他技术组合使用。5、 采用人工湿地 / 稳定塘工艺处理农村生活污水工