寒冷地区农村污水处理工艺选择与实践 7页

'寒冷地区农村污水处理工艺选择与实践边喜龙于景洋齐世华刘仁涛哈尔滨工业大学我国农村分布面广，规划落后，建筑样式多样，农村生活环境比较落后，特别是污水治理更是难题，这也是改善农村水环境、农村生态文明的重点。本文就寒冷地区农村污水处理进行探讨，为农村污水处理设计与工程实践提供借鉴。关键词：寒冷地区;农村污水;处理工艺;实践;基金：寒区城乡建设可持续发展协同创新中心项目(hxtcx-2015-Ol)SELECTIONANDPRACTICEOFRURALSEWAGETREATMENTPROCESSINCOLDAREABIANXilongYUJingyangQIShihuaLIURentaoHeilonjiangInstituteofConstructionTechnology;Abstract：China’sruralareasarcwidelydistributed,planningbackward,diversearchitecturalstyles,rurallivingenvironmentisrelativelybackward,especiallysewagetreatmentisaproblem,butalsotoimprovetherural waterenvironment,ruralecologicalcivilizationfocus.Thispaperdiscussestheruralsewagetreatmentincoldareas,andprovidesreferenceforthedesignandengineeringpracticeofruralsewagetreatment.Keyword：coldarea;ruralsewage;sewagetreatmenttechnology;practice;1农村污水现状(1)污水处理率低。2015年我国农村人口7.97亿，全年累计需处理农村生活污水193亿m3[l]o从处理率上看，农村污水处理率10%左右，全年污水处理总量仅20亿m。由此，大量农村生活污水不处理就排出造成农村、湖泊和河流富营养化等环境污染。(2)污水处理设备技术水平低。农村污水处理设施建设普遍存在污水处理厂(站)及排水管网系统建设不完善、管网覆盖率不足，建成的污水处理设施技术水平偏低，并且存在闲置或运行不稳定等情况。(3)缺乏维护、运行、管理人员。农村污水处理设施运行、管理、维护缺少专业人员，导致设施管理不到位，运行效率低，出现问题无法解决。(4)寒冷地区污水处理难度大。我国大部分寒冷地区气候以干早、多风、冬季漫长、寒冷为主。同时区域内的村落规模较小、距离较远、经济水平发展不一，众多因素影响农村污水处理，在污水处理工艺、污水处理技术和处理效能上都比较落后。2相关污水处理标准随着国家大力推进优美乡村建设、农村经济收入的大幅度提高、农民生活水平口益提升，经济发达地区部分农村的用水量接近城市居民用水量，所以确定寒区居民的用水量时应该依据农民生活环境、生活习惯、经济条件、未来发展等情况酌情处理，更应该深入村屯进行调研，统计相关数据，作为设计依据。根据SL687-2014《村镇供水工程设计规范》，寒冷地区用水量标准参数见表1。 2.2污水水质寒冷地区农村生活污水水质随污水来源、有无水冲厕所、季节等不同，变化较大，无实测数据时可参照表2选用，工程实际中应依据是否水冲厕所、厨房排水、淋浴排水等具体情况确定水质指标。表2农村污水水质指标2.3排放标准农村生活污水的排放标准应满足国家和地方的排放要求;在没冇排放要求的农村地区，排水标准可参照表3按照不同排水去处的排放要求确定。表3农村污水排放的相关标准3处理工艺选择3.1处理工艺选择的考虑因素寒冷地区，污水处理设施宜采用冻土下地埋式或冻土上采取保温措施的污水处理方式。实际工程应根据山水水质要求及经济水平等因素，选择生物处理技术、生态处理技术或组合技术为宜m。实际上广大农村居住分散、地形复杂、采用排水管网系统收集较难实现，所以对于单户或多户的农村污水宜采用分散式处理。具体选择时应考虑以下因素：(1)污水处理设施建设满足和应的规划与法规。污水处理设施建设应满足已批准的当地水污染治理规划、国家及地方有关村庄整治相关政策及优美乡村建设规划的要求，考虑综合经济建设与环境保护、排放与利用的关系，充分利用地方条件和设施，尽可能降低工程投资。(2)污水处理设施建设符合地情、村情、屯情。污水处理设施建设应根据村屯布局、村屯人口、村民收入、地形地貌和地质特点等情况，可选择集中处理或分散处理模式。同时根据水冲厕所建设情况及水冲厕所的数量及运营机制等，选择适宜的污水处理技术与处理设施，做到一地一策、一村一策、一屯一策。(3)生活污水处理设施建设应不影响环境，操作简单、运行费用低、维护管理方便。3.2主要处理工艺及特点 3.2.1分散户污水处理工艺分散户是指污水不方便统一收集、处理单户或几户，宜采用分散处理技术，就近处理排放或冋用［3］。分散处理工艺：(1)化粪池+好氧堆肥。工艺流程如图1所示。本工艺投资省，设施简单，运行费用低，管理方便，适合农村经济水平低的地区。经过化粪池处理后的污水可作为农用，不宜直接排入村落周边水系。产生的污泥应定期清掏收集，选择适宜地点进行堆肥农用。采用本模式处理污水时，应防止雨水进入化粪池造成池体内的污水溢出。(2)化粪池+土地处理(或人工湿地)。污水经化粪池处理后，去除粗颗粒物质,然后利用土地处理，或流入人工湿地进行处理。污水在化粪池的停留时间不应低于48h。木工艺投资省，运行费用低、管理方便，适合有可利用土地的农户。由于化粪池出水浓度较高，宜在生态处理系统前增设厌氧生物处理系统，如厌氧生物膜系统，以降低生态处理系统的负荷;生态处理系统技术宜采用人工湿地或土地渗滤等U1。工艺流程如图2所示。(3)生物处理工艺。对于没冇可利用土地的散户或对排水水质要求较高吋，宜采用生物处理工艺处理污水。生物处理工艺宜采用生物接触氧化池的一体化设备。在丘陵或山地，可利用地形高差，采用跌水曝气，节省曝气能耗。其工艺流程如图3所示。生物接触氧化法应与分段进水技术结合，强化脱氮效果，处理后的污水可直接排放或进一步生态处理后排放。本工艺具有处理设施占地小、污水处理效果好、运行安全稳定等有点，但需耍定期维护管理。3.2.2村屯污水处理技术(1)生物处理技术为主体处理工艺。生物处理单元应采用好氧生物接触氧化池。好氧池溶解氧宜保持在2.Omg/L以上。处理效果，运行稳定。工程上宜采用地埋式一体化设备。工艺流程如图4所示。(2)以生态技术为主体的处理工艺。工艺流程如图5所示。 生态处理单元技术宜采用人工湿地、土地渗滤。调节池可与厌氧生物膜单元合建[5]。(1)去除氮、磷为目的污水处理技术。对水源地保护区、自然保护区、重点流域、风景或人文旅游区等环境敏感区，污水处理需要去除COD和悬浮物，还需对氮、磷进行有效控制，防止区域A水体富营养化。去除COD、TN和TP为目的的地区，污水处理工艺可以采用生物与生态技术相结合的组合工艺。好氧/厌氧生物反应器及人工湿地组合工艺:村庄农户污水经过化粪池的初级处理后，进入生物接触氧化池处理。采用交替的好氧/厌氧工艺脱氮后通过人工湿地处理达到除磷效果M，工艺流程如图6所示。生物处理单元中的缺氧/厌氧处理单元立采用厌氧生物膜单元;好氧生物处理单元宜采用生物接触氧化池。生态处理单元宜采用人工湿地技术和土地渗滤等，以除磷和优化水质为主。调节池可与厌氧生物膜单元合建。本工艺去除污水中的氮磷和有机物的效果好，运行稳定，人工湿地可作为景观，适合对水质要求较高的村屯。但投资较高，需专人运行维护，运行成木高。4案例黑龙江某村居住人门800人，及具有简易卫生厕所，具有完整的污水管道系统；年平均气温为2.3~5.30C，从11月至次年3月的平均气温在0°C以下。冬季最冷时，极端最低气温达-35.5°C(2001年)。采用“生物接触氧化+人工湿地”工艺的污水处理系统，出水水质达到GB5084-2005《农田灌溉水质标准》。4.1污水处理流量确定依据表1，生活用水量取70L/(d•人)：排水系数0.85，该村人门数800人，计算可得该村生活污水量：4.2处理工艺流程选择(1)原水水质指标:经过对该村住户的实际调査及大量的监测，原水水质指标为：pH:6〜9、C0D:398〜412mg/L、B0D:5232〜252mg/L、SS:189〜224mg/L、TN:30〜40mg/L、氨氮:26.6mg/L、TP:2.7mg/Lo(2)出水质标准：由于该村有缺水现象，经过征求住户等建议，达到GB5084-2005《农田灌溉水质标准》。 (1)工艺流程:根据原水水质指标、出水标准、结合当地实际，采用“生物接触氧化+人工湿地”工艺方法处理污水。实际处理工艺流程如图7所示。4.3实际参数(1)生物处理单元采用生物接触氧化，采用弹性组合填料，膜片微孔曝气器，利用离心式鼓风机提供空气，水气比为1:15,池底有泥斗，可定期排泥。污水流量为20m/h，水力停留时间(HRT)约8.Oh,容积负荷为0.65kgCOD/(m•d)o(2)人工湿地系统由两个面积相等的湿地单元构成，总面积500m,设计流量20m/h,容积负荷0.35kgCOD/(m•d),水力停留时间(HRT)为16.Oh,湿地进出水水位差为0.15m。湿地植物为多种挺水植物混合，主要有鸢尾、萱草、景天等。湿地采用水平潜流结构，系统进水为接触氧化池沉淀后出水，这对湿地系统的长期运行来说是十分重要的。湿地系统外墙加80mm保温板，在温室内壁布置了暖气，以保证湿地系统冬季的稳定运行。湿地系统由穿孔配水管进水，进水在一定水力坡度下，流过砾石区，经出水花墙后由穿孔集水管集水排出。湿地底层采用土工布防渗，填料采用硕石和炉渣混合，厚度0.5m;上层为0.3m黄土层;顶层为0.5m腐殖土;种植湿地植物。运行效果如表4所示，出水水质指标优于农田灌溉水质标准GB5084-2005。表4进出水指标对比5结语大量工程实践表明:(1)化粪池+好氧堆肥工艺工程简单、投资省、运行费用低，污水处理效果差。(2)生物处理技术为主的处理工艺投资高，处理效果好，运行费用高，尽可能采用埋地一体化设备。(3)生物+人工湿地处理技术的人工湿地系统对BOD5的去除率可达94.2%;C0Dcr的去除率可达88.9%以上;SS去除率可达91.1%;氨氮的去除率可达97.7%;总磷去除率可达81.4%。建议寒地农村采用“生物+人工湿地”处理技术处理污水，并可建立大棚种植经济作物，污水处理后回用，既解决了污水处理问题又可提高农村经济收入。 [1]范彬.我国农村污水治理技术构架与顶层设计构想[J].环境保护，2015,43(zl):46-49.[2]胡明，刘英豪，朱仕坤，等.农柯分散污水处理技术评价研究进展[J].中国给水排水，2015，(12):16-21.[3]钱海燕，陈葵，戴星照，等.农村生活污水分散式处理研究现状及技术探讨[JL中国农学通报，2014，30(33):176-180.[4]潘碌亭，吴坤，杨学军，韩悦.我W农村污水现状及处理方法探析[J].现代农业科技，2015,(5):223-225.[5]王三反，洪雷，唐玉霖.高寒地区生态大棚污水处理技术研究[J].中国科技成果，2009,10(4):20-22.[6]王保学.我国农村生活污水处理技术分析[JL水电与新能源，2015，(1):67-69.'