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农村生活污水深度处理适用技术

来源:环境保护与循环经济 作者: 发布时间:2021-04-27 14:28:39 浏览次数: 【字体:

1 引言

改善农村人居环境,建设美丽宜居乡村,是实施乡村振兴战略的一项重要任务[1],农村污水治理是其中一项重要内容。但我国长期存在的城乡二元结构问题,导致农村水环境治理相对薄弱。根据住房和城乡建设部的统计,2016年全国农村生活污水处理率仅有22%。制约农村污水治理的主要因素,一是对农村生活污水排放特征掌握不够,缺乏实际可收集污水水量及水质数据;二是已建农村污水处理设施中存在未运行、运行负荷率低、排放不达标等问题,未能起到治理污水的作用;三是运营管理机制不健全,这是目前农村治污设施普遍存在的问题。

为了进一步规范农村污水处理设施运行管理,2018年《农村人居环境整治三年行动方案》中明确提出了“各地区要区分排水方式、排放去向等,分类制定农村生活污水治理排放标准”的要求。我国地域差异大,制订全国统一的排放标准难度较大。农村生活污水处理排放标准是农村环境管理的重要依据,关系到污水处理工艺的选择和设施的后期运行维护[2]。根据受纳水体和处理规模的不同,分类分级制订排放标准,更能够体现“因地制宜、实事求是”[3]的治理原则。目前北京、陕西、辽宁等多个省市都已根据地方实际情况相继出台了《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》。

2 农村生活污水深度处理技术

农村污水处理既要积极推广低成本、低能耗、易管理的处理技术,也要考虑到水质敏感地区的处理需求,研发适用于农村地区的深度处理技术。

2.1 间歇曝气活性污泥法

间歇曝气活性污泥法是常规活性污泥法的变型,通过反应器内厌氧-缺氧-好氧环境的切换,实现脱氮除磷。可以采用间歇曝气序批式活性污泥反应器(IASBR),在常规序批式活性污泥反应器(SBR)的基础上,通过控制曝气频率,实现SBR一个运行周期内缺氧和好氧的多次交替[4]。也可以设置二沉池,采用连续进水,曝气和搅拌交替运行的方式,在反应池水力停留时间内实现厌氧-缺氧-好氧环境的多次切换。高春娣等研究表明,缺氧和好氧的交替运行有利于短程硝化反硝化的进行,可减少25%的供氧量,减少40%的反硝化有机碳源(以甲醇计)[5]。农村生活污水的特征之一就是碳氮比(C/N)较低,不利于生物脱氮。间歇曝气活性污泥法对反硝化过程中的有机碳源需求较低,并且脱氮除磷在一个反应池中完成,不需要硝化液回流,操作相对简单,适用于农村生活污水的深度处理。

2.2 生态处理技术

生态处理技术主要包括人工湿地和稳定塘。稳定塘是一种利用水体自然净化能力处理污水的生物处理技术,根据塘中的溶解氧量及功能,分为厌氧塘、兼性塘、好氧塘、曝气塘等[6]。稳定塘具有结构简单、建设费用低、运行维护方便等特点[7],适用于有坑塘、水沟、低洼地、池塘等土地面积相对丰富的农村地区。人工湿地是由填料基质、水生植物、微生物所形成的生态系统净化污水,根据水流方向的不同可以分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地[8]。其具有工艺简单、建设运行费用低、维护管理方便等特点,但占地面积较大,适于在土地资源丰富的地区应用。人工湿地和稳定塘均对中低污染物浓度的生活污水处理效果较好,并且处理效果受温度影响较大,因此对出水要求较高的水质敏感地区不推荐作为主要污水处理工艺。但管策等研究表明,人工湿地是削减二级出水中氮磷污染物的有效工艺之一[9]。赵冀平等的研究表明,稳定塘组合工艺在低温条件下,处理二级出水时可取得较好的脱氮除磷效果[10]。生活污水在经过生物处理,污染物浓度降低的情况下,可以将生态处理技术作为后续处理工艺,对二级出水进行处理,尤其是降低氮磷的出水浓度,是防治水体富营养化的有效措施之一。

2.3 膜生物法(MBR法)

MBR法是生物处理单元与膜分离单元相结合的一种污水处理技术,用膜组件代替二沉池,分为浸没式膜生物处理系统和外置式膜生物处理系统,具有占地面积小、出水水质稳定、剩余污泥少等优点[11]。但MBR法本身对氮磷的去除率不高,作为污水深度处理技术,需要与其他处理工艺组合使用。凌玉成的研究表明,采用A2O-MBR工艺处理城市污水,出水效果优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A标准[12]。张捍民等对比了序批式膜生物反应器与传统膜生物反应器的处理效果,2种工艺的COD去除效果基本相同,但序批式膜生物反应器对氮磷的去除效果要远好于传统膜生物反应器[13]。因此MBR法与其他工艺进行组合,或MBR法的变型可以保证良好的出水水质。但MBR法存在易发生膜污染、需要定期清洗、对维护管理的技术水平要求较高等问题[14],在农村地区的污水处理进行推广应用时,要从环境、技术、经济3个层面考虑其适用性。

2.4 工艺比较

3 种工艺比较见表1。

表1 3种工艺比较

表1 3种工艺比较

3 结语

农村生活污水治理是当前农村人居环境整治的突出短板,农村生活污水处理技术的选取要因地制宜,不仅取决于其污染物去除效率,还要综合考虑经济、运行管理等多方面的因素。间歇曝气活性污泥法有利于短程硝化反硝化的进行,脱氮除磷效果好;生态处理技术可以作为二级出水的后续处理工艺,进一步降低出水污染物浓度;MBR法与其他工艺组合,处理效率高、出水水质稳定。因此,这3种处理技术可以满足农村水质敏感地区不同的处理需求,改善水体质量。

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