借鉴国外经验探索中国农村污水处理技术 9页

'借鉴国外经验探索中国农村污水处理技术　摘要：介绍了中国农村污水处理中存在的问题，结合中国农村的主要特点，并参考国外农村污水处理的一些新模式和新工艺，提出适应中国农村实际的污水处理模式和工艺，以期为新农村污水处理系统的建设提供参考。　　关键词：新农村；污水处理；组合处理工艺　　一、中国农村现阶段污水处理存在的问题　　1．农村人口居住比较分散，污水难以集中处理 　　中国是一个农业大国，人口众多，其中有9亿多人分布在广大农村。由于受到农村各种地理条件的约束，再加上前期农村规划的不足，农村的人居地点比较分散。给污水的集中收集处理造成了很大困难。　　2．农村的基础设施不全，污水难以得到有效处理 　　由于受到经济条件的制约，中国农村的公共基础设施严重不足，有效的污水处理设施更是相当缺乏，使得农村污水未经处理就随意排放，造成水体污染。　　3．农民的环保意识淡薄，生活、生产污水随意排放  　　由于受教育的程度有限，再加上生活条件的限制，农民的环保意识淡薄，垃圾、粪便、污水等任意乱排的现象随处可见，水体污染严重。由于污水排水点众多，给水体治理工作也带来了较大的困难。　　4．缺乏行之有效的技术支持和专业的技术人才 　　污水处理设施的维护需要一定的技术基础和专业人员。农村地区的经济基础较为薄弱、从业人员的技术水平和管理水平都较低。此外，目前在农村常年居住的主要是一些老人和“留守儿童”，接受过一定文化教育的青壮年大多外出打工或经商。这样的现状给污水处理设施建成后的运用、维护造成了人员上的障碍，必然影响污水处理设施的后期使用效果。　　二、国外农村的一些典型的污水处理的新模式和工艺　　1．澳大利亚“FlLTER”污水处理系统 　　该工艺被称为“非尔脱”高效、持续性污水灌溉新技术，是由澳大利亚科学和工业研究组织(CSIRO)的科学家们提出的一种将土壤过滤、土地处理与地下暗管排水相结合的污水再利用系统。其基本原理是将要处理的生活、生产污水先用于农作物的灌溉，通过土壤过滤、土地处理后，再利用敷设于地下的暗管将其收集并排出。其特点是经过过滤后的污水都被敷设于地下的暗管排水系统所收集；同时该系统设有污水提升泵，可以调控处理后的污水的排放量。 　　“非尔脱”系统不仅满足了农作物对水分和养分的需求，减少了农作物的种植成本；同时也降低了污水中的氮、磷等元素的含量，使其达到排放标准，取得了良好的环境效益。加之其处理效果好，运行管理费用低，尤其适用于土地资源丰富、可以轮耕轮种的地区，或是以种植牧草为主的草原地区。然而，该系统受到农作物生长周期的限制，并且暗管排水需要的投资成本一般较大。　　2．荷兰的一体化氧化沟  　　1954年Pasveee教授在荷兰成功研制了最早的一体化氧化沟。一体化氧化沟集进水、曝气、沉淀、泥水分离、污泥回流、出水等功能于一体，主要适合中小型的农村污水处理厂。　　该工艺的优点是：①流程短，构筑物和设备少，占地小，能耗低，便于管理；②处理效果稳定，且具有硝化、脱氮的功效；③剩余污泥产生量少，且不需硝化，污泥性质稳定，易脱水；④固液分离效果比一般二沉池高，污泥回流及时，减少了污泥膨胀；⑤将传统的鼓风曝气改为表面机械曝气。缺点是：①难以形成相对独立的厌氧、缺氧和好氧区域。且场合稳定性较差，不能满足除磷脱氮的要求；②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。　　3．日本农村生活污水处理系统  　　日本是一个十分重视污水处理工作的国家，其在法律上就有严格的规定，要求保持河流、湖泊和海域的优良水质，减少水体污染。日本的污水处理能力也很高。生物膜是近几十年来在日本迅速发展起来的污水处理方法。生物膜法就是利用微生物具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的功能，运用人工措施来创造适宜水处理微生物生长和繁殖的环境，使微生物大量繁衍，以提高其对污水中有机物污染物的氧化降解效率。生物膜附着在载体或滤料上，是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，具有较高的净水能力。　　滤料是生物膜的载体，对净化效果的影响较大。滤料的表面积越大，生物膜数量越多，但滤料之间的空隙太小又将影响通风和水流。因此，理想滤料的表面积和孔隙率都比较大。　　生物膜法所需要的设备简单，能源消耗低，成本和维护费用低，而处理污水的效率高。　　4．韩国的湿地污水处理系统 　　该系统将污水中的污染物经湿地过滤后，或被土壤吸收，或被微生物转变成无害物，再进行排放。 　　这种方法需要的能量消耗少，维护成本低。芦苇、水葱、菖蒲、美人蕉等作物常种植于湿地上，对病原体有良好的去除和杀灭效果，可减少疾病的传播。但其需要大量土地资源，并要保证土壤和水中有较高的氧含量，同时受气温和植物生长季节的影响较大。一般来说，将湿地处理后的污水用来灌溉水稻，可取得更好的净化效果，并且能给水稻提供必要的养分，提高水稻的产量。　　5．美国的高效藻类塘系统 　　该系统是传统稳定塘的改进型，是由美国加州大学伯克利分校的Oswald提出并发展的，其充分利用菌藻的共生关系，对水中的污染物进行处理。之所以称其为高效藻类塘，是因为其最大限度地利用了藻类光合作用产生的氧，塘内的一级降解动力学常数值较大。　　高效藻类塘与传统的稳定塘相比较，优点主要体现在：①占地面积少，污水停留时间短；②结构简单，维护方便，基建成本少，运行费用低；③BOD5、NH3、N、病原体等去除效率高等特点。缺点在于其运行受环境因素影响显著。　　6．法国的蚯蚓生态滤池 　　蚯蚓生活在土壤中，具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质分解转化等功能。蚯蚓生态滤池就是运用蚯蚓的这种功能设计的一种低能耗、高效益的全新概念的农村污水处理工艺。 　　初沉池、曝气池、二沉池、污泥回流设施以及供氧设施等都是该滤池处理系统的重要组成部分，该系统大大缩减了污水处理流程；运行维护简单方便，并能承受较强的冲击负荷；处理系统基本不需要外排剩余污泥，其污泥产率大幅度低于普通活性污泥法；蚯蚓在滤池中的运动避免了滤池阻塞现象的发生。但该方法受蚯蚓的生活习性影响较大。　　三、中国农村污水处理方法探讨　　1．人工湿地系统 　　生活污水处理一直是制约农村环境改善的一大难事。新农村建设中引入“人工湿地”方式处理农村污水将取得较好成效，为农村生态保护建设探索出一条新路。该技术通过一座集沉淀、生化、清水三功能于一体的三格池，对污水进行生化处理，池子上方栽种根系发达的花草植物，吸收污水中分解的有机物，从而净化污水。经过这样的处理，污水中COD的去除率达55％～75％，NH3、N的去除率达90％以上，达到国家污水排放的标准。这种“人工湿地式”生活污水处理设施的特点是：①不受地形制约，既可单独建造，也可几户联台建造；②投资不大，一户三口之家建设费用约2000元；③运行维护简单，每隔2～3a清洗一次即可；④处理后的污水可浇花种草，适用于分散的农村农户家庭。　　2．污水净化槽技术  　　污水净化槽是一种结合物理方法和生物技术，对家庭生活污水进行净化处理的设施。该设施能集中处理独立社区排放的污水，也可以单独处理各家排放的生活污水，运用范围较广。根据净化槽的构造，其处理工艺由5部分构成(图1)。 　　净化槽的核心工艺是水解和接触氧化，也可以配合投加有效微生物菌液。　　(1)第一步是对污水进行预处理。通过沉淀分离槽、厌氧过滤槽来实现固态沉淀物质的去除。其主要去除对象是无机固形物、寄生虫卵及相当一部分的悬浮有机污染物、过滤槽塑料填料上生长的厌氧生物膜，以及可溶性有机物。这样能够减轻后续生物处理工艺的负荷。　　(2)第二步是对污染物的分离去除。主要通过曝气槽或接触曝气槽、回转板接触槽来实现，其原理是采用接触氧化工艺，依靠反应器上所附着的生物膜来进一步降低污染物的含量，使水质得到净化。处理后的废水经过沉淀槽进一步沉淀，在其出口设置消毒装置，出水经消毒装置与装填其中的固体氯料接触，完成对污水的消毒处理，减少病菌的传播。最终部分剩余污泥可进行回流，另一部分则进行浓缩处理，以达到污泥减量化。　　3．高效的组合处理工艺  　　组合处理工艺是结合当地农村的实际污水的水质特点及出水的用途，将几个(一般2～3个)污水处理工艺进行组合，在去除率方面，优劣互补或相互促进，以提高处理效果和系统抗冲击负荷性能的污水处理新技术。其组合灵活，如生物接触氧化与人工湿地组合、稳定塘—人工湿地系统组合、厌氧沼气—跌水充氧接触氧化—人工湿地技术组合、水解池—滴滤池—人工湿地组合等，都是常见的组合方式。其中生物接触氧化与人工湿地组合工艺是用空气管人工调节供氧量来替代植物输氧作用的一种人工湿地污水处理组合工艺。吴彩斌等发现该工艺对农村生活污水中的CODCr、TN、TP的平均去除率分别为72．9％、86．6％、89．1％，出水都能达到国家污水一级排放标准。白永刚等针对太湖流域农村生活污水提出滴滤池—人工湿地组合工艺，发现其对BOD、TN的平均去除率可达75％、60％，对TP的去除率高达90％。　　四、结语　　随着中国社会主义新农村建设步伐的加快，有些地区已经开始建设示范性工程和一定规模的农村污水处理设施，这些设施所借鉴的大多是国外已成功运行的污水处理技术，但这其中有些并不一定适用于中国农村的污水处理。中国的污水处理工作者必须探索出适合中国农村特点的污水处理新技术。中国广大农村应结合自身的优势充分利用现有荒废地、池塘、水渠、沼泽等，大力发展污水生态处理新技术，在实际应用中可通过科学设计、优化组合，以达到技术上的互补，不断总结出适宜推广的污水处理新技术。 　　此外，除了探索适合农村污水处理的新技术外，各级政府应当加大对广大农村污水处理的投资，不断完善相应的基础配套设施建设，从源头上减少水体污染。同时要加强对中国农村的污水处理系统的管理，对农村污水处理系统要安排有一定专业技能的人员看管，让这些污水处理设施建成投产后能高效、长久地运行，造福广大人民群众，此外，还应在广大农村开展环境卫生教育，提高农村常住人口的环境保护意识。'