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    生物生態組合工藝:可持續發展的農村分散污水處理技術

    2018年5月3日,第十九屆中國環博會于上海新國際博覽中心開幕,“村鎮污水處理系統解決方案熱點論壇”于展會期間同期舉行。東南大學博士李想代東南大學環境科學院教授呂錫武于論壇上做題為《村落地表徑流與農村面源污染控制》的報告,報告介紹了一種可持續發展的農村分散污水處理技術,希望給您帶來思考與幫助。

    東南大學博士李想

    一、研究背景

    2014年年末,全國共有3717座城市污水處理廠,城市年污水處理總量401.7億立方米,污水處理率90.18%,而行政村僅有9.98%對生活污水進行了處理。

    目前,某些落后農村地區仍保持粗放型污水就近排放的模式,污染負荷較高的生活污水與村落徑流污染尚未得到重視,污水中氮磷資源也沒有得到有效利用。農村地區黑水漫流,水環境遭到破壞,直接影響農村人居環境和衛生安全,制約農村地區的發展。因此,農村水環境保護迫切需要技術支撐。

    農村地區與城市情況不同,管網損失、人口遷移導致的水量不穩定,缺乏資金和專業化人才管理導致運行維護不當以及缺少適應農村污水水質變化多樣性的處理技術等都是農村地區污水處理面臨的重要問題。

    農村地區污水情況擁有以下特點:

    (1)沒有完備的排水管網,村中房屋布局隨意性較大,農村污水排水方式多樣,導致污水集中收集存在困難,排水相對分散;

    (2)受地理條件、技術、經濟限制,絕多數農村地區污水無法接入城市排水管網;

    (3)農村青壯年多出外打工,各戶內實際人口偏少,水量少;

    (4)農村地區經濟水平普遍不如城市,缺乏可用于污水處理設施長效運行的資金和技術;

    (5)當地百姓環保意識不強,更缺乏具備高科學素養和技術的人才;

    (6)氮、磷進入水環境是水體的主要污染物,但對于農業,氮、磷是肥料,是農作物生長不可缺少的營養源;

    (7)農村污水成分簡單,沒有重金屬和有毒物質,易于資源化利用。

    所以,農村污水處理應以可持續發展的處理理念與技術為目標,滿足管理簡單、成本低廉、可適應農村生活污水特點、實現氮磷資源化等需求。

    二、工藝介紹

    生物生態組合工藝是一種針對農村地區不同發展狀況、不同地形條件和不同排水特征而研究開發的適用于農村地區的污水處理工藝

    生物生態組合工藝流程

    1.工藝單元介紹

    生物生態組合工藝由厭氧單元、缺氧單元、多級跌水接觸氧化池、人工濕地四部分構成。

    (1)厭氧單元

    厭氧單元主要包括大深徑比厭氧反應器(適用于地下水水位較深、土地資源緊張的地區)以及折板高效厭氧反應器(適合于地下水位高,或單獨一戶或幾戶農居的生活污水就地處理,可在化糞池的基礎上改建)。該單元可有效降低有機負荷,減輕跌水曝氣工序的負擔,通常水力停留時間約3d,能為除臭創造條件。

    (2)缺氧單元

    缺氧單元實驗裝置

    缺氧單元兼顧水量調節與反硝化脫氮功能,可以充分保證好氧回流量且具有抗沖擊負荷能力,同時利用消化液的有機物及好氧回流液中的硝酸鹽及溶氧強化除臭脫氮。對于不需要除臭的場合,可取消單元中反硝化脫臭工藝,保留出水氮磷與農業種植。

    (3)好氧單元

    好氧單元包含多種跌水曝氣充氧裝置、脈沖多層復合濾料生物濾池、自驅動生物轉盤等。工藝通過跌水、拔風、自然通風等自然充氧形式,取代傳統大型污水處理廠高能耗的機械、鼓風曝氣技術,有效減低能耗,且具有景觀效應。

    (4)人工濕地

    該單元用經濟作物替代傳統濕地植物并優化濕地構型,在實現氮磷資源化利用的同時還可獲得一定經濟效益。

    2.工藝特點

    生物生態組合工藝具有以下特點:

    (1)各單元分工明確,運行效果穩定,全年出水一般可達到《城鎮污水處理廠污染物綜合排放標準》(GB18918-2002)一級A標準(8個月以上),嚴寒冬季出水優于一級B標準;

    (2)能耗低、造價低、運行成本低,污水處理直接費用不超過0.10元/m3,如利用地形條件,有實現“零”運行費用的潛力;

    (3)占地面積小,適用范圍廣泛,可用于平原、丘陵、山地農村污水處理;

    (4)管理簡單,可通過自動控制實現日常運行管理;

    (5)氮磷資源化利用,可產生經濟效益,30m3/d的污水處理設施,可年產沼氣約250m3,采用蔬菜濾床,實現氮磷資源化、每年可產生3000-5000元的經濟效益;

    (6)污水處理設施可實現田園化、園林化、景觀化,如構建跌水景觀,花卉與蔬菜濕地單元;

    (7)排泥量少、污泥穩定,可農業利用。

    3.技術指標

    三、示范工程

    自2009年至今,生物生態組合工藝已應用全國多個地區,包括太湖、江陰、宜興、無錫、淮安及云南等多地農村生活污水處理的設施建設,建成工程305座,已建成工程設計處理水量6513噸/天,可實現污染物年削減COD506.0噸,TN48.0噸,TP6.5噸。

    1.宜興市城東港水生蔬菜型人工濕地

    宜興市城東港污水處理項目采用了水生蔬菜人工濕地工藝,日處理水量為1000m3/ha,夏季空心菜每月產量25.475kg/(10m2),每月可獲得15475元/公頃的經濟收益。

    2.揚子石油化工有限公司污水處理廠尾水處理氧化塘

    揚子石油化工有限公司污水處理廠建于南京市中國石化揚子石油化工股份有限公司內,為水廠提標改造而建。處理規模1000m3/d,出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準,同時實現了尾水處理的生態化、園林化和景觀化(區別于農村生活污水尾水氮磷經濟型植物農業種植的方式)。

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