贵州农村生活废水处理技术探讨
2019-01-08蒲玺臣方宏萍余玉泰
蒲玺臣,方宏萍,侯 林,余玉泰
(贵州理工学院 贵州 贵阳 550003)
0 引言
由于过去的不均衡发展,城乡差距逐渐加大,农村发展严重滞后,致使我国农村基础设施建设严重不足,农村生活污水治理发展不完善,大部分农村生活污水没有任何治理设施。据统计,我国农村污水排放量大,处理后达标排放的却很少[1]。这些未经处理过的生活污水排放到环境中,将对农村生活环境造成严重影响。在贵州,农村生活污水主要是排入化粪池或者直排入环境中[2],农村废水治理问题已经成为“痛点”之一,为了人民群众的“绿水青山”,农村生活污水治理迫在眉睫。本文将介绍几种国外先进技术,再分析其特点,为贵州农村生活废水的处理提供建议。
1 贵州农村生活污水特点以及污染现状
1.1 农村污水污染现状
随着近几年经济的发展,农村生活废水的排放量逐年增大,然而绝大部分农村生活污水没有经过处理,排放到附近的河流、水库中,对环境造成严重污染。农村财政收入不高,再加上污水收集困难,无法投入大量资金去铺设水管收集,建设污水处理基础设施,后期的维护管理费用也是难题。
纵观全国,在农村污水的治理方面,农村生活污水处理率不到30%,然而近几年排放的农村生活污水量接近80亿吨,严重暴露了我国农村污水处理设施不完善的问题,农村环境面临重大危机[3]。国家在这方面非常重视,出台了一系列的政策,比如国务院办公厅印发的《关于改善农村人居环境的指导意见》,生态环境部制定实施的《全国农村环境综合整治“十二五”规划》等,全国各地开始推进农村环境环保的有关工作,中央也投入财政资金应对农村环境问题,农村环境得到了逐步提高。
贵州拥有21 817个建制村,污水处理迫在眉睫。根据“十三五”规划,目前贵州已下达环境综合整治的建制村数量有3 000个,还有86.25%的村落等待治理,市场前景巨大。为了保护农村环境,以及保护水源地和环境敏感地区的水环境,选择适合贵州的农村生活污水治理方案迫在眉睫。同时在农村经济普遍不富裕,污水治理达标的前提下,花费最少的人力物力很关键。
1.2 农村污水特点
贵州位于我国西南山区,发展相对滞后,农村工业发展水平也不高,农村污水里基本没有工业污水加入,以生活污水为主[4]。农村生活污水是农村居民在生活过程中产生的废水,主要以有机物、TP、TN、氨氮、悬浮物及病菌等污染为主[5],大多数情况下无重金属、有毒化学成分等。在排放量和水质方面上,农村废水水质波动大,且随时间变动,比如夏季炎热时,用水量就明显高于冬季[6][7],水质指标也会随时间变化,这和人们的生活习惯有关[5],有调查表明,贵州农村生活废水的COD日变化系数为7.16 mg/L,TP的日变化系数为2.91 mg/L,氨氮变化系数为24.21 mg/L[1]。收集困难也是农村废水的一大特点,农村人口分布不像城镇一样密集,地形也相对复杂,收集排水系统建设困难[7]。
2 国内外污水处理技术
农村分散型污水主要有:人工湿地、土壤渗滤、MBR反应器、一体化处理反应器、回收循环利用、净化槽等。下面详细介绍这几种技术。
2.1 人工湿地
人工湿地是指一类用来处理市政污水、工业污水、雨水的人造湿地。它是人工建立的模拟自然生态湿地的系统,通过生物的作用对污染物进行去除。人工湿地按污水在床层的流动方式可分为表面流人工湿地和潜流人工湿地。潜流型人工湿地又分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地,因为潜流型人工湿地的特点,所以有较大的水力负荷,所以运用广泛,特别是对于浓度较低的生活污水。欧洲的人工湿地技术发展较为成熟[8],S.Arden等提出,人工湿地可以用于废水的回收处理[9]。人工湿地因其灵活、成本低等优点也得到了国内学者的重视,张志贵等运用改良型生态处理组合工艺对农家乐废水进行处理,出水COD和氨氮处理效果好,且系统运行成本低[10]。刘振东提出,模块化人工湿地能解决人工湿地因施工不当造成的后期堵塞问题,是将来推广的方向[11]。另一方面,人工湿地也存在诸多问题,比如占地面积大,易受气候影响,外来物种入侵等[12]。在贵州山区地带,人工湿地可能因其占地面积大、污水收集困难等原因,很难推广。
2.2 MBR反应器
MBR全称是膜分离活性污泥法,是一种结合生物反应器和选择性渗透膜(微滤、超滤)的污水处理技术[13]。MBR是活性污泥法的一种,与传统标准活性污泥法不同的是,MBR将用于分离污水和污泥的沉淀池替换为MF膜或UF膜。因为这一特性,所以占地面积大大减小。同时无需污泥沉降,污水停留时间短,且污水要经过精密膜,出水水质也比传统标准活性污泥法要干净。MBR技术起源于美国,因为节约能源,土地等原因,在资源匮乏的日本得到广泛运用[14],根据一般社团法人,日本下水道设施业协会报告,日本在2017年已经有622处MBR工艺设施[15],新的产品也得到开发。MBR技术具有长期运行成本低,出水水质好,占地面积小等优点,在我国得到了广泛运用[16]。由于需要污水收集设施、人员定期维护、膜使用寿命短等缺点,并不适合单户家庭使用,可以在城镇周边或者人口密集的地区使用。如果需要排水再利用,也可以采用MBR技术。
2.3 回收循环利用
回收利用是污水处理的终极手段。利用农村废水基本不含重金属以及有毒有害物质,氮磷含量高等特点,对农村废水实现资源化。Hisao Ohtake等利用双功能吸附-聚集剂回收农村废水中的磷酸盐,不仅能降低污水中的TP含量,也能实现磷的回收利用[17]。因为技术难度大,所以现阶段还无法广泛推广使用,目前以科学研究为主。
2.4 净化槽
净化槽是以家庭为单位的小型污水设施,利用微生物对有机物进行降解,来达到净化水质的目的[18]。净化槽按处理量来分,可以分为小规模槽,中规模槽,大规模槽。以中规模槽为例,净化槽由沉淀分离槽,流量调整槽,污泥储存槽和主处理槽组成。主处理方式有担体流动生物流动方式、回分活性污泥方式、膜分离活性污泥方式等组成。小规模槽的处理量能满足5~10人使用,对于单户日常使用已经足够了。
净化槽技术它起源于日本,专用于分散型污水处理。1984年日本通过了《净化槽法》,开始在全国推广此技术[19],截至2010年,已经有794多万套设备投入使用。它有以下几个特点:1、安装费用低;2、安装工期短,能迅速发挥效果;3、占地面积小;4、有利于污泥回用和资源化;5、没有复杂的管网设施。因为这些特点,所以净化槽非常适合下水管网建设经济负担过大、人口密度极低的山区地带[20]。在我国江苏省兴化市成功开展了净化槽的建设工作,经过建设后的2个村庄,生活污水排放均达到了《城镇污水处理厂污染排放标准》(GB 18918-2002)中的一级B类标准[21]。
3 对贵州农村污水的建议
污水处理工艺有很多,在建设污水处理设施前,需要选择合适的工艺,认真规划。比如在人口密度大的地方,建议可以先建设好管网设施,集中处理;人口密度小的山区,或者管网建设投入大的区域,可以采用净化槽工艺,做到集中处理与分散型处理两不误。
一方面要考虑当地的地形地貌,气候、经济条件等,做到因地制宜。另一方面,农村因为人力物力的限制,选择成本低,维护方便的技术很重要,不能一味地追求先进的技术。
选择技术时,要避免技术“多而杂,散而乱”,要选择一项技术进行推广,不能一个村庄存在多种技术同时使用的情况,不方便管理。
现阶段可以引进国外先进的技术,再结合我国国情,对舶来技术国有化,实现农村污水处理的跨越式发展。针对农村人口密度低,住户分散的特点,日本的净化槽技术是可行的。首先,净化槽在日本已经运行多年,技术经过这几十年的发展,已经非常成熟;其次,净化槽是专门针对分散型生活污水处理设计的设施,针对性强,而且它占地小,无需管网设施等,非常适合贵州山区的“散,小,陡”特点。在资金投入方面,净化槽初期投入低,一个家庭日用水处理的小型净化槽,价格大概在人民币7万左右,费用可以由政府和个人共同承担。
4 结语
目前我国农村废水治理技术不完善,处在探索阶段。在选择工艺上,应结合国际上先进的工艺技术加以改进,使其符合我国国情。可以采用净化槽工艺,因地制宜地集中处理或者分散处理农村生活污水。