农村生活污水治理现状及治理技术探讨
2024-12-31高丽丽
摘" 要:生态文明建设是制约乡村振兴的主要瓶颈,农村水安全与水环境问题治理是农村人居环境整治的重要内容。该文详细介绍农村生活污水治理现状与存在的治理问题,分析现阶段农村生活污水处理的相关技术,鉴于存在的问题提出相应的解决对策,以期为乡村振兴战略的实施提供理论支持。
关键词:乡村振兴;农村生活污水;污水治理;处理技术;人工湿地
中图分类号:X52" " " 文献标志码:A" " " " " 文章编号:2096-9902(2024)13-0095-04
Abstract: The construction of ecological civilization is the main bottleneck of resticting rural revitalization, and the treatment of rural water security and water environment problems is an important part of the renovation of rural human settlements. This paper introduces in detail the current situation and existing problems of rural domestic sewage treatment, analyzes the relevant technologies of rural domestic sewage treatment at the present stage, and puts forward corresponding solutions in view of the existing problems, in order to provide theoretical support for the implementation of the Rural Revitalization Strategy.
Keywords: rural revitalization; rural domestic sewage; sewage treatment; treatment technology; constructed wetland
在国家大力规划建设生态文明社会背景下,我们的生存环境发生了翻天覆地的变化,绿色可持续发展的理念深入人心。在生态环境变美的过程中,关于农村生活污水处理的问题备受关注。现阶段,农村生活污水处理落后的现实状况已成为制约农业可持续发展、损害农村自然生态环境、威胁民众身体健康的关键因素。农村生活污水处理已成为改善农村人居环境急需解决的关键问题。农村人居环境整治的重要组成部分包括农村水安全与水环境问题的治理。分布在农村的河流、湖泊、沟渠、池塘和水库等地表水体、土壤水体和地下水体,构成了农村主要的水环境[1]。近几年来,由于我国对农村进行经济、政治、文化和社会等各方面的基础建设,农村经济蓬勃发展,农村生活污水排放量剧增、污水成分也更加多样和复杂,但是农村污水处理设施的建设与污水排放量严重不匹配,以致农村地区生活污水难以有效收集处置,农村水环境污染问题愈发严重。该文论述了农村生活污水的治理现状及存在的问题,剖析了农村生活污水处理工艺技术,力求为农村生活污水处理找到科学合理的治理对策。
1" 农村生活污水治理现状与存在的问题
农村人口居住分散,造成了农村生活污水具有来源分布广、污染范围大、排放随机性强、收集难度大、污水结构成分复杂及水量相对较少等特点,加之农村之间经济条件状况相差较大,农村居民个人生活习惯存在差异,污水管网收集系统不完善等,致使目前大多数农村地区生活污水粗放型排放,拥有的基础污水处理设施严重不足,并且大多数污水处理设施工艺配置不合理,处理污水能力不足。在农村生活污水的排放主要以家庭为单位,通过自建排水渠,不经过污水处理设施,直接将生活污水排至低洼处,或者直接就近排入农村附近的河流,农村生活污水主要为洗涤污水、厕所用水、畜牧养殖废水等,污水中的氮、磷等有机物导致河流富营养化及引发黑臭水体,破坏农村水环境,严重威胁了农村饮用水安全。Yuye等[2]选取一个典型的太湖流域村落调查研究某个农村生活污水排放现状,通过连续监测湖区7月份污水流量和污水各项指标,研究发现在15天监测期间,厕所污水对生活污水总排放负荷的贡献率TN为84.42%,TP为61.90%,淘米污水的水质与厕所污水相似,厨房污水和洗涤污水中NH3-N、TN和TP的浓度远低于厕所污水,厕所污水的CODcr仅略高于厨房污水和洗涤污水。
1.1" 农村污水处理缺少统筹规划,污水收集难度大
农村内的道路多数为混凝土路面,建设施工时没有规划设计相应的排水管网,同时农村地区建筑物基本都属于自建房,在建设用地等方面大多没有经过系统的规划和管理,房屋比较分散,污水收集效率低。住户内产生的生活污水与雨水合流排至就近合流,规划考虑的雨污分流,在现状排水条件下无法实现。污水管网规划设计不健全,排水管道漏损严重,各种现有污水处理设施利用率低。
1.2" 农村污水处理的基础设施建设资金投入不足
农村建设资金来源单一,财政资金也是相当有限,有些基层政府部门重短期效益,轻长期效益,环境基础设施建设滞后。政府部门投资份额多是直接作用于城市经济发展,短期经济收益显著的生产性基础设施建设,如道路系统、供水系统、供电系统等工程建设,而像垃圾处理、污水处理等环境基础设施,虽然关系到城市社会与生态可持续发展,但是短期经济效益不明显,则分配的资金少。资金的不足、资金分配的不合理,导致农村污水处理基础设施建设不配套,无法全面收集各类污水,加剧水环境的污染。
1.3" 农村生活污水处理效果欠佳
一方面,由于资金投入的不足,农村污水处理基础设施建设滞后,存在很多施工质量问题,选择的生活污水处理工艺也存在诸多不合理,处理后的污水达不到国家规范的水质要求;另一方面,农村生活污水处理是一项专业性较强的工作,要求相关人员具有相对较高的职业资格、实力、经验、技术能力等。但生活污水处理方面的专业技术人才在农村地区大多欠缺,严重制约农村生活污水治理工作的开展[3]。不配套的设施、不完善的处理工艺、不专业的技术人员,导致农村生活污水处理效果较差。为了确保农村水环境获得根本改善,必须改进污水处理资金来源渠道,增加资金投入,保障农村污水处理设施的工程建设和长期稳定运转;同时,加强对基层工作人员的培训,使基层工作人员可以更好地了解农村污水处理的相关工作和技术。
1.4" 后期长效运营管理机制不健全
现阶段我国针对农村生活污水排放、治理的相关政策规定、规范标准还不健全,农村居民环保观念落后,不能持续遵循污水排放原则,为保证农村生活污水处理设施的可持续运行,必须要有完善的法律法规体系和财政资金支持,以及专业的技术人才和后期长效的运营管理机制做保障。为了实现农村生活污水后期可持续运转,相关部门需要从设计规划、基础建设、运营管理和考核评价等各个方面,对农村污水基础设施建设运营进行统筹管理。健全污水处理设施后期长效运营管理机制的关键是提高居民的环境保护意识,合理利用宣传教育,让居民大众了解水污染对自身生活的影响,培养其污水处理意识。
2" 农村生活污水治理技术
受地区、气候、地质等自然环境的影响,农村生活污水处理工艺存在较大的差异。污水处理基础设施处理污水效果的好坏关键,在于选择科学合理的处理工艺,建设投资、运行成本、后期管理等都会影响污水处理工艺的选择。对农村生活污水的来源进行分析及对污水化学成分进行研究,制定更健全的生活污水处理方案。结合农村污水处理的成功案例经验,因地制宜地设计最合适的污水处理方案,使农村污水处理工作得到改进和提高[4]。本文分析了农村生活污水处理的相关技术,为更加合理、高效地选择农村污水处理工艺提供理论支持。
2.1" 人工湿地
人工湿地主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物等作用的自然净化系统,对污水处理效果好,同时能过滤掉污水中的N、P物质,实用性强。人工湿地处理系统具有投资少、运行成本低、操作管理方便、污水处理与资源化效益佳的优势,在人口密度相对较小的农村地区得到广泛的应用。人工湿地处理系统一般分为自由水面人工湿地处理系统、人工潜流湿地处理系统、垂直水流型人工湿地处理系统[5]。图1—图3[6]分别为3种人工湿地处理系统的原理示意图。
梁锦堃[7]采用先厌氧水解酸化处理污水,再自流到人工湿地的无动力污水处理工艺对郁南县都城镇夏袭村生活污水进行处理,通过实地采样监测及数据分析,该工艺对生活污水中的主要污染物SS、CODcr、NH3-N、TP等都具有显著去除效果,平均去除率SS 86.27%、CODcr 78.88%、NH3-N 78.43%、TP 82.03%,实现了主要污染物去除率均在80%左右。俞旭锋等[8]将设计的厌氧池与人工湿地串联的污水处理工艺应用于广州农村地区,通过实验前后工艺参数比较,经过该工艺处理后的污水出水水质,符合GB 181918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B标准。Wei等[9]根据福建省A乡的地形、气候、水文等条件,整合优势微生物群落和植物群落,构建稳定的复合人工湿地系统。国内传统处理技术的运行成本为1.0元/t,而该复合系统的运行成本估计为0.2元/t,出水可达到福建省农村生活污水排放一级标准。人工湿地组合处理系统可用于乡镇社区污水处理以及旅游、度假等风景名胜区的污水处理等。
通过探究人工湿地技术对农村生活污水的处理,可以看出来,人工湿地处理系统在治理农村生活污水中各个区域都得到普遍应用,工艺组合形式众多,对污水中主要污染物去除效果显著。同时,人工湿地系统也存在一些问题,比如运行中会出现淤泥堵塞,水生植物、微生物的代谢活动受环境温度影响,占地面积大等。鉴于人工湿地处理系统的优点和不足,需要科学合理规划设计人工湿地处理系统,选择适合当地环境的水生植物、微生物,加强运行与后期维护管理。
2.2" 生物滤池
生物滤池是根据土壤自净的原理,填料主要是碎石或塑料制品,污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触,污水中的有机物被吸附降解。生物滤池处理系统具有污水效果好、工艺运行稳定、符合环保要求、不产生二次污染的优点。生物滤池处理系统分为普通生物滤池处理系统、高负荷生物滤池处理系统、塔式生物滤池处理系统、曝气生物滤池处理系统[10]。图4为曝气生物滤池处理系统原理示意图[6]。
何刚等[11]通过厌氧滤池-太阳能曝气生物滤池工艺对农村生活污水中的SS、COD,NH3-N去除进行实验研究,结果表明,在气水比为4∶1的情况下,该工艺对SS、COD、NH3-N的平均去除率分别达到89.0%、72.3%、69.2%。方俊华等[12]通过创新改造传统曝气生物滤池,通过试验研究厌氧-好氧生物滤池处理生活污水的效果,经过系统的处理,污水中的CODcr、SS、NH3-N等指标明显降低。
生物滤池处理系统对农村生活污水中的主要污染物有显著的处理效果,运行管理方便,设施建设投资少。同时,生物滤池处理系统受进水中固体悬浮物浓度、温度、停留时间等影响,所以在选择生物滤池系统时,需要因地制宜地做好前期处理,选择对污水中固体悬浮物有较高处理效果的预处理工艺,避免进水固体悬浮物浓度过高,造成填料结团、堵塞。
2.3" 稳定塘
稳定塘处理污水中的有机污染物主要依靠的是微生物的代谢活动,净化污水的过程与自然水体的自净过程相似。以太阳能为初始能量,塘中种植的水生植物,将进入稳定塘中污水的有机污染物进行降解、转化,促进污水净化。稳定塘具有经济节能且可以实现污水循环利用的优势。根据稳定塘净化过程的不同,一般可分为好氧塘系统、兼性塘系统、厌氧塘系统、曝气塘系统[13]。图5为好氧塘系统原理示意图[6]。
张博雄[14]通过研究稳定塘处理系统对井陉县东庄村农村生活污水的处理效果,分析了稳定塘对生态修复的成效,通过结论分析可以看到,经过稳定塘技术处理,水体溶解氧逐渐增加,浊度逐渐减小,水中CODcr、TP及氨氮的含量逐渐降低。张巍等[15]设计监测开原市庆云堡镇生态稳定塘处理农村生活污水,通过监测稳定塘处理工程每个月实际进、出水水质,结果表明,COD、氨氮的平均去除率分别为 85%、90.6%,稳定塘处理工艺的运行极大地改善了当地地表水体的污染。
经过稳定塘系统的处理,污水中的有机物、氮、磷等去除率明显,同时稳定塘还具有建设费用低、运行管理方便、污泥产量少的优势。稳定塘处理系统也存在不足,如占地面积大、处理效果受气候影响较大、设计或运行管理不当会带来二次污染等。所以,可以强化稳定塘的优点或者填补其缺点,改良稳定塘处理系统,构建组合塘处理工艺,更加有效地处理农村生活污水。
3" 结论与建议
依水而居,是人类千年的栖居信仰。农村水污染防治和水环境综合治理与农村发展、农业生产、农民生活密切相关,是美丽乡村建设的重要组成部分。到目前为止,由于环保监督的加强,城市污水处理有了逐步改善,但是农村生活污水处理现状依旧存在诸多问题亟需解决。
改善和提高农村生活污水处理需要当地主管部门大力支撑,并因地制宜地采取有效的污水处理工艺,同时统筹规划、整体考虑,统一管理农村污水收集系统;加大污水处理基础设施建设资金投入,多渠道筹集资金,保障资金来源和管理;建立健全农村污水治理长效运营管理机制,科学合理选择管理模式,指派专门的人员进行管理,确保管理到位;在农村地区积极提倡绿色生产生活方式,提升民众环境保护的主动性,合理利用宣传让大众了解水污染对他们生活的影响,从源头减少污染的产生。
农村生活污水治理应综合考虑技术、经济、管理以及实际情况,科学合理地选择相应的污水处理工艺,不断改进升级传统工艺,优化流程,取长补短,在低投资、低运行成本下,污水处理效果最优,农村水环境治理不断改善。
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作者简介:高丽丽(1989-),女,硕士,工程师。研究方向为给水排水设计。