农村生活污水生物生态耦合治理模式与单元关键技术 吕锡武 东南大学(南京,210096)

 
















村庄日子凯发国际娱乐平台网址污水生物生态耦合办理办法与单元要害技能

吕锡武

东南大学(南京,210096

自2012年起,在中心“村庄连片环境整治”、美丽村庄建造以及村庄改厕等一系列项目及其办理专项资金的推动下,全国村庄日子污水办理发展迅速。长三角的浙江省、上海市以及江苏的太湖流域等地村庄日子污水办理普及率现已到达了很高的水平。

但2017年江苏省的一项调研陈述标明,太湖流域已建工程的67.89%处于非正常运转或未运转状况,处理设备出水水质全体合格率很低。

已建造的设备不能正常运转原因包括:

1生搬硬套乡镇污水处理厂规划化、专业化办理的工艺,把杂乱的乡镇污水处理技能简略小型化,没有考虑村庄日子污水排放涣散,不具有装备专业化人才办理的村庄实践,存在严峻的不服水土;

(2)疏忽了村庄丰厚的土地资源及农业对氮磷营养盐的强壮需求和消纳才能。而这一点恰恰是村庄所特有的,是小型涣散式村庄污水办理完成无害化和氮磷资源化运用的有利条件。

不仅仅是苏南太湖流域,全国其它当地包括浙江、上海等地,以及正在施行的村庄污水处理PPP项目,大多存在以上问题的严峻危险。首要的问题有:村庄污水处理设备排放规范拟定不合理,污水处理工艺规划不切合村庄实践,办理杂乱,建造和运转本钱昂扬,成为各级政府财务的沉重负担。现在的这种村庄污水办理办法是不行继续的,希望能引起各级政府的高度重视。

中心农办(中农发〔2019〕14号)等九部委“关于推动村庄日子污水办理的辅导定见”提出村庄日子污水办理应遵从的准则是:“量体裁衣、尊重习气,应治尽治、运用为先,就地就近、生态循环,梯次推动、建管偏重,发起农户、作用久远”。

针对我国村庄的特征和村庄日子污水办理的需求,将污水处理与农业栽培业相结合,选用“生物—生态”耦合工艺,将处理技能规划成“生物单元处理有机污染物,生态单元资源化运用氮磷”的办法,既完成了生物单元的大幅度简化,易于办理,还经过生态单元栽培经济型植物资源化运用水中的氮磷营养盐,构建污染净化型农业,构成可继续发展的村庄日子污水生物生态组合处理成套技能系统。

我国村庄日子污水办理的有利条件是:污水没有有毒有害物质,且富含氮磷。如果把村庄日子污水办理融入到农业之中,则村庄日子污水中的氮磷则可变废为宝,成为农业栽培所需的名贵肥料资源,村庄丰厚的土地资源和栽培业也彻底具有消纳日子污水氮磷的强壮才能。从这态度动身的村庄日子污水办理的战略挑选应该是:源于三农,融入三农,服务于三农。村庄污水处理应该瞄准“量体裁衣、高技能、低出资与运转本钱、易保护、资源化运用氮磷”的方针,表现可继续发展的污水办理准则。

本文依据以上的理念,以作者及其团队承当的国家水专项和省部级多项相关课题多年继续研讨和开发的作用为根底,提出可继续发展的村庄日子污水生物生态耦合办理的办法及其要害单元技能。

一、生物生态耦合办理办法:

1.分流制日子污水管网+生物生态组合工艺

2.单户或相邻多户涣散处理+尾水绿地运用+排入生态水沟或雨水管网

3.灰黑别离办法:

3.1黑水会集搜集+秸秆异位发酵床制取有机肥+灰水直接生态净化

3.2黑水高效化粪池+灰水生态净化

二、要害单元技能

1.生物单元

1.1多级串联大深径比高效厌氧反响器

国内外研讨实践标明,常温厌氧处理低浓度污水的可行的,问题在于水力停留时间较长,往往难以满意实践要求。因而进步低浓度污水常温高效厌氧处理显得十分重要。生物生态组合系统中,厌氧段需求高效降解有机物,以下降好氧段有机负荷和需氧量,为后续好氧段完成低耗能供给确保。从反响器流态看,理论上推流厌氧反响器比彻底混合反响器具有更高的处理功率和耐冲击负荷才能。多级串联大深径比高效厌氧反响器能够处理这一难题:以水动力学和反响器结构原理为根底,添加厌氧反响器的有用水深,构成“大深度,小内径”的特征构型,在其内部构成全体升流或降流的推流流态,而多级串联使水力停留时间更趋推流,确保厌氧反响的高效进行。反响器内填充无纺布或弹性填料,进步生物附着比外表积来进步厌氧反响功率。在相同容积负荷的状况下,较大的深径比也缩减了反响器的占地面积。该反响器适用于地下水水位较深、土地资源严重的区域。

作为代替单元,折板高效厌氧反响池适用于地下水位浅,地质条件欠好的区域,是选用特定填料的管道式或折流板式推流反响器设备,适合于小型涣散日子污水就地处理,也可运用现有的化粪池进行改造。

1.2高习惯性村庄日子污水处理的低能耗好氧处理单元

组合工艺中好氧段以氮磷的无机化和有机物的进一步去除为首要功能,以求确保湿地出水安稳合格。惯例小型污水生物脱氮工艺中,曝气动力耗费一般占日常运转本钱的80%,是传统生物处理的首要耗能单元。选用阶式跌水、往复式跌水、拔风、水车驱动生物转盘等天然充氧办法,简化了传统生物处理曝气办法,构建了多种低能耗好氧处理设备。

跌水曝气充氧设备运用污水进步取得势能,分级下跌,将势能转化为动能,构成水幕、水滴天然充氧,无需曝气机设备。本技能包括多种不同构型的充氧设备,以应对不同的村庄日子污水水质改变的需求。能够有阶式和笔直交织跌水两种类型。笔直交织跌水充氧生物触摸氧化池触摸氧化池多级笔直交织散布,运用挡板使污水往复下跌,占地较梯式跌水充氧可节约50%以上,且因为占地会集,外围可建房子,完成保温,确保冬天污染物降解功率,可习惯冰冷的北方区域。 

水车驱动生物转盘运用水流下跌的动能带动水车滚动,完成污水下跌充氧、溅水涣散充氧和转盘盘面复氧的三重充氧作用,充氧作用优,适用于较高浓度的日子污水。

 

图一  各类型跌水设备图

脉冲多层复合滤料生物滤池无需曝气,天然通风供氧,水力负荷高,占地面积小,耐冲击负荷。其选用虹吸脉冲布水的办法,既能够保持滤池以低均匀负荷运转,确保滤池中硝化反响顺利完成;又确保在布水时瞬间冲刷掉部分老化的生物膜,然后保持较高活性的生物膜,处理了传统的生物滤池易于阻塞和成长池蝇、发生臭味的问题。此外在滤料填充层中可设“废石膏充填区”,开始完成磷的去除。生物滤池全体呈塔状,在冰冷区域运用时便利外加修建保温。

 

1.3反硝化除臭技能

日子污水中含有很多有机物,经厌氧处理后易发生氨、硫化氢、甲硫醇、甲胺等致臭物质,这些致臭物质散逸至空气中会严峻影响污水处理设备周边空气质量。现在污水厂除臭办法首要有:对已逸出到大气中的臭气进行搜集去除的被迫的除臭办法,代表技能有生物滤池过滤、植物提取液除臭、活性炭吸附、高能离子除臭、化学除臭和活性氧除臭等;以及经过投药进步污水中氧化复原电位,避免含氮及含硫化合物发生的自动除臭法。以上办法均需额定的动力设备和化学药剂,运转费用贵重,办理难度大,根本不行能在村庄区域推行。立异式的反硝化除臭技能是运用好氧生物处理单元发生的硝化液和剩下溶氧回流至缺氧池,氧化并稀释其间的复原性致臭物质,处理了臭味问题。


2.生态单元

生态单元紧密结合村庄栽培业,使之成为污染净化型农业。首要表现为两方面:用经济作物代替传统湿地植物并优化湿地构型;构建污染净化型农业,完成氮磷资源化运用的一起取得必定经济效益。经过选用水耕蔬菜型过滤床、水位及滋润度可控型潜流人工湿地等专门技能,有用进步人工湿地的处理功率。人工湿地出产有经济价值的水生蔬菜和花卉,可调集农人参加污水处理设备办理的积极性,利于工艺的推行。另一方面,强化与进步污染物沿程净化的理念,经过相关技能的研制与集成立异,完成污染物减少的最大化。一起依据不同区域的条件,还量体裁衣地研制了梯式生态砾石处理技能、阶式多功能强化生态净化塘处理技能,多种构型的生态混凝土支撑生态水沟沿程降解技能。

2.1无土栽培与人工湿地集成优化技能

水耕蔬菜人工湿地技能:创始性地交融了人工湿地技能和蔬菜无土栽培技能,集成优化提出在人工湿地内扶植空心菜、水芹、豆瓣菜、西红柿、生菜等根系兴旺、成长速率快的常见无土栽培蔬菜,以生物单元处理后的尾水作为人工湿地内水生蔬菜的“营养液”,而根系兴旺的水生蔬菜密植于人工水槽中,构成细密的根系垫层,以此充任“基质”,供微生物附着,一起经过阻拦颗粒性污染物和水质净化作用,对后续滋润度可控人工湿地起保护作用。经过湿地出水堰的改进规划来完成人工湿地水位的操控,使得人工湿地习惯各种经济植物的成长;还能够在人工湿地上加盖暖棚,确保其冬天低温条件下的正常运转;在人工湿地内引进蚯蚓,改进湿地微环境,进步湿地的污染物去除作用。

水位及滋润度可控型潜流人工湿地技能是运用出水堰(阀)的优化规划,完成对潜流人工湿地内水位的操控,然后调理湿地滤床深度及基质床层滋润程度。一方面引导人工湿地内水生蔬菜根系纵向的充分发展,另一方面强化大气复氧能力,改进滤床及基质的氧环境。在北方冰冷区域运用时,能够建立暖棚或经过操控水位使湿地冬天水位低于冰冻线,然后避免潜流人工湿地结冰,确保人工湿地冬天的正常运转。

2.2笔直潜流落干式湿地

本质是笔直潜流生化滤床为中心的人工湿地技能,克服了潜流湿地易阻塞的缺陷,运用周期可长达20年以上。可运用在依据灰黑别离办法的混合污水的直接处理,经过污水泵进步,由管道布水喷流系统均匀散布到生态滤床外表;污水重力下渗,经过滤床砂层基质内很多微处理单元,在底部砾石排水层聚集,由环切孔排水管导流排放。

2.3阶式多功能强化生态净化塘处理技能:是针对村落周边散布的小池塘、断头河等,运用软围隔导流、生态护岸、人工介质、立体生态浮岛等多种技能优化组合而成。其依托塘中的藻、菌共生原理来充分调集水体的自净才能,到达去除氮、磷,深度净化污水处理尾水、改进水体景象的意图。

2.4 梯式生态砾石处理技能针对丘陵区域村庄的地势特征而开发的生物生态高集约化技能。其运用地势落差,阶梯式安置多级生态砾石床,床内分级放置填料,运用级间高差跌水完成充氧;经过结构优化,构成A/O/A/O流程,确保氮磷去除功率;砾石外表可栽培与周围生态景象相和谐的水生花卉、水生蔬菜、水生牧草等。本技能将生物单元和生态单元兼并,量体裁衣、工艺有用,保护便利。

 

三、运用举例

为应对不同村庄区域经济状况、人员素质、地舆气候等多方面条件对污水办理的束缚,满意不同区域对出水水质的需求,可继续发展的村庄污水办理技能已构成包括多种单元技能的可选组合技能系统,经过将前文所述的多种单元立异技能进行系统集成和有机组合,构成最适合于当地的村庄日子污水处理工艺。

 
 

3.1 宜兴市周铁镇涣散式日子污水处理工程合计约87户,人口约310人,规划污水处理流量30/天,工艺流程为“大深径比厌氧反响器-阶梯式跌水充氧反响器-水生蔬菜过滤床+潜流人工湿地”,主体工艺及现场状况如图四。工程占地面积240m2,其间湿地面积216m2,吨水湿地面积7.2m2,直接运转本钱0.11/吨水。该项目出水安稳优于《乡镇污水处理厂污染物排放规范》(GB189182002)的一级B规范。污水处理设备建造出资每吨水在8000元左右。设备较传统日子污水处理工艺(以A2/O工艺为例)节能70%以上,节地20%以上。水生蔬菜型人工湿地每年以空心菜和水芹菜轮种,每年空心菜产值约8000/亩,水芹菜1000/亩,发生经济效益高于18000/亩。一起本设备大深径比厌氧器还具有沼气搜集运用的条件。

3.2 常州武进区新康村日子污水处理工程污水来源于村内30户乡民,约100人,规划处理规划10/天,工艺流程为“折流板厌氧反响器-缺氧反硝化-水车驱动生物转盘-滋润度可控潜流人工湿地”,工程占地面积110m2,其间湿地面积100m2

 

3.3 北京市通州区后青山村共有56户居民,人口约200。选用单户或相邻多户涣散式处理,尾水就近消纳的办法。

 

后青山村日子污水处理片区安置图

 

一体化处理设备+就近资源化运用工艺

四、结束语

我国幅员辽阔,各地村庄区域状况差异较大。村庄日子污水办理受经济状况、人员素质、地势地貌、气候条件等多方面条件束缚,单一办法的污水处理工艺无法包打天下,也不行能习惯杂乱村庄布景条件。可继续发展的村庄日子污水生物生态耦合办理办法及其多种单元技能的可选组合技能系统,具有量体裁衣的高适用性特征。其内在是将多种村庄日子污水单元立异处理技能进行系统集成和优化组合,构成具有节能、节地、高效、低保护、景象化、园林化、氮磷资源化特征的多种可选工艺流程,构成可继续发展的村庄日子污水处理生物生态组合成套技能系统,以满意不同村庄区域日子污水办理的不同需求。



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