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可持续发展的农村分散污水处理技术

时间:2018-05-18  点击:174 次 字号+  字号-
2018年5月3日,第十九届中国环博会于上海新国际博览中心开幕,“村镇污水处理系统解决方案热点论坛”于展会期间同期举行(相关链接:2018环博会成功开幕,村镇污水处理系统解决方案热点论坛火了!)。东南大学博士李想代东南大学环境科学院教授吕锡武于论坛上做题为《村落地表径流与农村面源污染控制》的报告,报告介绍了一种可持续发展的农村分散污水处理技术,希望给您带来思考与帮助。

东南大学李想博士

一、研究背景

2014年年末,全国共有3717座城市污水处理厂,城市年污水处理总量401.7亿立方米,污水处理率90.18%,而行政村仅有9.98%对生活污水进行了处理。

目前,某些落后农村地区仍保持粗放型污水就近排放的模式,污染负荷较高的生活污水与村落径流污染尚未得到重视,污水中氮磷资源也没有得到有效利用。农村地区黑水漫流,水环境遭到破坏,直接影响农村人居环境和卫生安全,制约农村地区的发展。因此,农村水环境保护迫切需要技术支撑。

农村地区与城市情况不同,管网损失、人口迁移导致的水量不稳定,缺乏资金和专业化人才管理导致运行维护不当以及缺少适应农村污水水质变化多样性的处理技术等都是农村地区污水处理面临的重要问题。

农村地区污水情况拥有以下特点:

(1)没有完备的排水管网,村中房屋布局随意性较大,农村污水排水方式多样,导致污水集中收集存在困难,排水相对分散;

(2)受地理条件、技术、经济限制,绝多数农村地区污水无法接入城市排水管网;

(3)农村青壮年多出外打工,各户内实际人口偏少,水量少;

(4)农村地区经济水平普遍不如城市,缺乏可用于污水处理设施长效运行的资金和技术;

(5)当地百姓环保意识不强,更缺乏具备高科学素养和技术的人才;

(6)氮、磷进入水环境是水体的主要污染物,但对于农业,氮、磷是肥料,是农作物生长不可缺少的营养源;

(7)农村污水成分简单,没有重金属和有毒物质,易于资源化利用。

所以,农村污水处理应以可持续发展的处理理念与技术为目标,满足管理简单、成本低廉、可适应农村生活污水特点、实现氮磷资源化等需求。

二、工艺介绍

生物生态组合工艺是一种针对农村地区不同发展状况、不同地形条件和不同排水特征而研究开发的适用于农村地区的污水处理工艺。

生物生态组合工艺流程

1.工艺单元介绍

生物生态组合工艺由厌氧单元、缺氧单元、多级跌水接触氧化池、人工湿地四部分构成。

(1)厌氧单元

厌氧单元主要包括大深径比厌氧反应器(适用于地下水水位较深、土地资源紧张的地区)以及折板高效厌氧反应器(适合于地下水位高,或单独一户或几户农居的生活污水就地处理,可在化粪池的基础上改建)。该单元可有效降低有机负荷,减轻跌水曝气工序的负担,通常水力停留时间约3d,能为除臭创造条件。

(2)缺氧单元

缺氧单元兼顾水量调节与反硝化脱氮功能,可以充分保证好氧回流量且具有抗冲击负荷能力,同时利用消化液的有机物及好氧回流液中的硝酸盐及溶氧强化除臭脱氮。对于不需要除臭的场合,可取消单元中反硝化脱臭工艺,保留出水氮磷与农业种植。

(3)好氧单元

好氧单元包含多种跌水曝气充氧装置、脉冲多层复合滤料生物滤池、自驱动生物转盘等。工艺通过跌水、拔风、自然通风等自然充氧形式,取代传统大型污水处理厂高能耗的机械、鼓风曝气技术,有效减低能耗,且具有景观效应。

(4)人工湿地

该单元用经济作物替代传统湿地植物并优化湿地构型,在实现氮磷资源化利用的同时还可获得一定经济效益。

2.工艺特点

生物生态组合工艺具有以下特点:

(1)各单元分工明确,运行效果稳定,全年出水一般可达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》(GB18918-2002)一级A标准(8个月以上),严寒冬季出水优于一级B标准;

(2)能耗低、造价低、运行成本低,污水处理直接费用不超过0.10元/m3,如利用地形条件,有实现“零”运行费用的潜力;

(3)占地面积小,适用范围广泛,可用于平原、丘陵、山地农村污水处理;

(4)管理简单,可通过自动控制实现日常运行管理;

(5)氮磷资源化利用,可产生经济效益,30m3/d的污水处理设施,可年产沼气约250m3,采用蔬菜滤床,实现氮磷资源化、每年可产生3000-5000元的经济效益;

(6)污水处理设施可实现田园化、园林化、景观化,如构建跌水景观,花卉与蔬菜湿地单元;

(7)排泥量少、污泥稳定,可农业利用。

3.技术指标

总氮去除率

氨氮去除率

总磷去除率

费用

>75%

>95%

>85%

 

进水浓度大于2.5mg/L,出水平均浓度低于0.5-1.0mg/L

设施建设费<8000-10000元/t

 

直接运行费<0.15元/t

 

三、示范工程

自2009年至今,生物生态组合工艺已应用全国多个地区,包括太湖、江阴、宜兴、无锡、淮安及云南等多地农村生活污水处理的设施建设,建成工程305座,已建成工程设计处理水量6513吨/天,可实现污染物年削减COD 506.0吨, TN 48.0吨,TP 6.5吨。

1.宜兴市城东港水生蔬菜型人工湿地

宜兴市城东港污水处理项目采用了水生蔬菜人工湿地工艺,日处理水量为1000m3/ha,夏季空心菜每月产量25.475kg/(10m2) ,每月可获得15475元/公顷的经济收益 。

2. 扬子石油化工有限公司污水处理厂尾水处理氧化塘

扬子石油化工有限公司污水处理厂建于南京市中国石化扬子石油化工股份有限公司内,为水厂提标改造而建。处理规模1000m3/d,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,同时实现了尾水处理的生态化、园林化和景观化(区别于农村生活污水尾水氮磷经济型植物农业种植的方式)。
专题
期刊

主管:中华人民共和国住房和城乡建设部
主办:中国国际贸易促进委员会建设行业分会
国内统一刊号:CN11—4022/TU
国际统一刊号:ISSN1008—570X
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