上海市农村生活污水处理模式及效果分析

戚浩强 吴军新 席彦凯 王思嘉

摘要:随着我国城市的发展,生活污水处理率也在不断提高,农村地区生活污水问题也就日趋突出,通过分析当前农村生活污水处理方法的利弊和条件,总结了上海农村生活污水的基本处理模式以及该模式下所达到的效果。

关键词:农村生活污水污水处理模式

中图分类号:TV7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0133-03

改善农村地区的环境质量,提高农村居民的生活水平,是目前农村建设、发展的主要任务。改革开放30多年以来,上海农村地区的面貌发生了巨大的变化,同时当地居民的生活方式也改变了。曾经用作肥料的生活污水,如今水质性质已经发生变化,很难作为肥料来循环利用。然而随着人口的相对集中、厨房、抽水马桶等城市化设施的普及,农村村落社区的生活污水对附近河道污染问题及由此产生的公共卫生安全问题逐渐的显现出来[1]。农村生活污水量大且广泛是造成河道水质恶化的重要原因,所以,调研上海农村生活污水的现状,考察上海农村生活污水的处理模式,对于改善上海市民的生活环境有着现实且重要的意义。

1 上海农村生活污水的现状

1.1 直接排放

上海散落的居民,生活污水未经任何处理就直接排放到村落附近的河道中。有些居民排放到土地上的生活污水看似已经蒸发掉了,最终还是通过渗流作用进入村落附近的河道中。另外,上海农村有很多外来务工人员,他们租住当地的老房子,这些老房子当中很多都没有抽水马桶等卫生设备,他们就将粪便等排泄物直接倾倒入附近的河道中[2]。直接排放不仅使居民造成了不便,也给上海的城市带来的很大的影响。

1.2 经过一级处理后排放

目前上海农村地区的一级生活污水处理设备为化粪池,绝大多数自然村落房屋都建有三格式的化粪池。新农村建设都规划采用雨水、污水分流的方法,要求每栋房屋后都建有标准的三格式化粪池。雨水通过专门的管道汇集,之后就直接排放到附近的河道,污水通过污水管道直接进入化粪池处理。

1.3 经过二级处理后排放

上海农村生活污水经过二级处理后排放的情况分两种。一种是生活污水已被纳为市政污水,由附近的污水处理厂处理后排放,这部分村落房屋比较集中并且附近就有污水处理厂,从而处理起来比较方便。另一种是村内已经建立了污水处理设备,生活污水汇集后经过该设备处理后直接排放到附近河道中,一般情况下都能达到二级排放标准。

如今,上海农村生活污水大部分是不经过任何处理或经过化粪池简单处理后直接排放到附近河道,其中很多的化粪池都是居民自行建造的,不符合标准。这不仅污染了河流使地下水受到威胁,还对农村生活污水的处理造成很大的困扰。因此,如何对农村污水进行经济有效的处理就显得十分重要了。

2 上海农村生活污水处理模式

目前应用上海农村生活污水处理的技术主要有土壤渗滤、生物滤池、水生态处理、接触氧化+人工湿地、人工湿地、生物滤池+人工湿地、SBR一体化等,其中土壤渗滤处理技术最为广泛,2009年、2010年和2011年应用比例分别为48%、50%和56%,生物滤池+人工湿地技术则次之,应用比例分别为29%、29%和30%,其他应用技术比例都不是很高,基本都在10%以内。

从区(县)看,闵行、嘉定、宝山、奉贤、松江、金山等六个区基本上都采用土壤渗透技术,部分应用了其他的技术;青浦采用土壤渗透和生物滤池+人工湿地两种技术;而崇明采用分散型和综合型两种技术。

2.1 土壤渗滤

土壤渗滤系统是日本开发的一种浅层土壤处理系统,将污水有控制地投入到具有一定构造、距地面有一定深度以及有良好扩散性能的土层中,这样污水在土壤毛管浸润和渗滤作用下向四周运动,并在土壤-微生物-植物系统的综合净化作用下,可以达到循环利用,且达到处理利用要求的一种土壤处理系统[3]。

污水先经化粪池或其他预处理构筑物去除大型悬浮物,然后通过布水管和毛细材料的虹吸作用,将污水均匀分布于根据现场土质人工配制,通水透气性能良好的人工土壤中,人工土壤中聚集着各种微型动植物和大量微生物,在这些需氧微生物和厌氧微生物的协同代谢作用下,污水中的有机物被吸附、降解和转化为二氧化碳和水,有机氮被分解转化为氮气或硝酸盐,污水因此得到净化和除臭,净化的出水通过底部集水管收集、排放或再利用,并起到了循环利用的作用,工艺流程图见图1。

工艺流程图见图1。

2.2 生物滤池

生物滤池是生物膜处理的一种方法,农村生活污水经过格栅去除较大悬浮物后,再经提升井进入预处理池进行曝气处理,处理后的出水进入生物滤池,通过滤料的截留以及填料表面的生物膜,以过滤、生物吸附絮凝与生物氧化作用净化废水。

该工艺可以维持高的水力负荷和保留高的生物量浓度来减少环境冲击,还能促进微生物生长并且产泥量少、具有管理方便、投资和运行成本低、氧利用率高、出水水质好,抗冲击负荷能力强等众多优点。工艺流程图见图2。

2.3 SBR一体化装置

序批式活性污泥法(SBR)处理工艺为:进气曝气沉淀排水。生活污水进过化粪池处理后,由定时运行的污水泵将污水提升进入一体化处理装置进行充氧曝气,利用装置中的微生物降解水中有机物、氨氮的含量,经过一定时间的沉淀后排出上层清水。

2.4 人工湿地组合技术

多种人工湿地组合工艺在上海农村污水分散处理中得到了大量的应用,尤其是生物滤池-人工湿地和接触氧化-人工湿地系统。生活污水经过格栅的预处理和均化池的调节,进入生物处理部分(接触氧化池、生物滤池、活性污泥法)除去部分悬浮物和有机污染物后,经管道流入人工湿地,人工介质、利用土壤、植物和微生物的物理、化学、生物三重协同作用对污泥、污水进行进一步的处理。

3 上海农村生活污水处理模式效果

3.1 样本选取

选取每种工艺具有代表性的试点项目作为数据采集样本(表1)。

3.2 各个样本污水处理后的效果

从达标率角度分析,由表2可知,6个样本中COD、BOD5、NH3-N、TP的出水浓度都符合“关于印发《上海市农村生活污水处理工程建设绩效考评暂行办法》的通知”(沪水务〔2010〕323号)中“上海市农村生活污水处理工程出水水质暂行规定”的二级水质标准,其中联民村符合其一级水质标准;同时,也符合“城镇污水处理厂污染物排放标准”(GB 18918-2002)中的出水水质的二級标准,由此可以表明污水处理模式处理效果的稳定和出水水质波动小。

不同工艺比较,土壤渗滤和生物滤池处理效果是最好的,而且处理后的出水水质也非常好。首先从消减率角度分析,农村污水处理模式对COD和BOD5两种污染物质的去除率相对较高,去除效果相对地也比较稳定,但对NH3-N和TP的去除效果却不甚理想。但值得一提的是,农村生活污水处理系统中存在进水水质中的某些指标优于出水水质的现象,尤其是SBR一体化处理模式,这可能是因为活性污泥法在去除有机物的过程中又释放出氨氮和磷,并且由于家庭排放的生活污水中NH3-N和TP的浓度不高,这种现象出现的频率比COD和BOD5相对要高,因此对污水处理系统的去除率统计可能会产生一定的影响。

比较相同工艺(图3和图8),由表2也知,联合村和拓林金海两个村庄的服务人口、占地面积和处理水量都相差很小,但联合村各项指标的去除率都高于拓林金海。可能是联合村管理比较合理,村民环保意识比较强等原因。

4 结语

(1)在技术上5种工艺均适用于农村生活污水处理,能实现污水达标排放。经济上由于缺乏统一的建设标准成本,费用也偏高,需要进一步降低成本才能更好地应用于农村,实现最合理的实际应用。

(2)农村污水处理系统的技术难点主要表现在对污染物NH3-N和TP的去除率低,处理效果不稳定;主要表现在污水处理站点“量大、面广、点散”,维护工作量大,对采取怎样的污水处理模式才能最大程度地保持污水处理系统长效的运行存在困惑。目前以污水处理系统对NH3-N和TP的削减效果,如果想满足更高排放标准(如水源保护区),如今仍存在一定的难度,因此有必要加强污水处理系统对NH3-N和TP的去除效果的研究。

参考文献

[1] 王鹏飞,张翔,徐伟.上海松江地区农村生活污水处理模式的选择[J].广东农业科学,2010,8:217～219.

[2] 兰虹,郭运动,谢冰,等.上海新农村建设中生活污水污染现状及处理对策[J].环境科学与管理,2008,33(4):5～9.

[3] 高拯民,李宪法.城市污水土地处理利用设计手册.北京:中国标准出版社,1991.