1 農村生活污水處理模式的探討

我國廣(guang)大農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)地(di)(di)區的(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)一(yi)直(zhi)(zhi)缺乏(fa)有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)措施, 長(chang)期以來生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)被直(zhi)(zhi)排到田間河塘, 直(zhi)(zhi)接導致了(le)(le)農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)地(di)(di)區及其(qi)周邊(bian)水(shui)(shui)環境的(de)(de)(de)惡化。農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)除(chu)水(shui)(shui)量少外還分布不(bu)均, 這給農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)地(di)(di)區的(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)收集和(he)處(chu)理(li)帶來了(le)(le)很大的(de)(de)(de)難(nan)度(du)。傳統(tong)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工藝(如(ru)活(huo)性污(wu)(wu)泥法)存在投資高(gao)、能耗高(gao)、運行管(guan)理(li)要求(qiu)高(gao)以及處(chu)理(li)效(xiao)果受進(jin)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質及水(shui)(shui)量影響的(de)(de)(de)缺陷, 不(bu)適宜在農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)地(di)(di)區推廣(guang)。筆者在對南京(jing)(jing)及南京(jing)(jing)周邊(bian)城市的(de)(de)(de)農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)地(di)(di)區進(jin)行實地(di)(di)調研的(de)(de)(de)基礎上(shang), 結合(he)村(cun)(cun)鎮污(wu)(wu)水(shui)(shui)治(zhi)理(li)新(xin)趨勢, 進(jin)行了(le)(le)適合(he)南京(jing)(jing)及周邊(bian)農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)地(di)(di)區的(de)(de)(de)核心(xin)污(wu)(wu)水(shui)(shui)治(zhi)理(li)技術及技術組合(he)的(de)(de)(de)研究, 對促進(jin)水(shui)(shui)源保護(hu)與農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)經濟社會的(de)(de)(de)可(ke)持續發展、推動社會主(zhu)義新(xin)農(nong)(nong)(nong)村(cun)(cun)建設具有(you)(you)現實意義。

2 組合工藝的組成

生(sheng)活(huo)污水(shui)(shui)凈化沼氣池- 人(ren)工(gong)(gong)(gong)濕地(di)(di)(di)組合(he)工(gong)(gong)(gong)藝主要包括預處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)單(dan)(dan)元、輸配水(shui)(shui)單(dan)(dan)元、人(ren)工(gong)(gong)(gong)濕地(di)(di)(di)深度(du)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)單(dan)(dan)元及監測單(dan)(dan)元4部分(fen)(fen)[1]。污水(shui)(shui)經(jing)預處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)單(dan)(dan)元處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)后, 經(jing)輸配水(shui)(shui)單(dan)(dan)元進(jin)入人(ren)工(gong)(gong)(gong)濕地(di)(di)(di)進(jin)行(xing)深度(du)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li), 在人(ren)工(gong)(gong)(gong)濕地(di)(di)(di)內(nei), 污水(shui)(shui)中的(de)污染(ran)成分(fen)(fen)通過土壤- 植物(wu)(wu)- 微生(sheng)物(wu)(wu)生(sheng)態系(xi)統的(de)過濾、吸附、微生(sheng)物(wu)(wu)降解和植物(wu)(wu)吸收(shou)等作用(yong)被去除(chu)。經(jing)過處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)污水(shui)(shui)可根據(ju)具體(ti)情(qing)況, 直(zhi)接由管井(jing)收(shou)集(ji)后排入河道(dao)或回用(yong)。整個(ge)工(gong)(gong)(gong)藝流(liu)程(cheng)見圖1。

2. 1 預處理工藝流程

預處理(li)(li)(li)單元是組(zu)合工藝的(de)(de)重要組(zu)成(cheng)部分(fen), 其(qi)基本功能(neng)是去(qu)除污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)砂、油脂和(he)懸浮物(wu)(wu), 以(yi)(yi)防土壤滲濾(lv)單元被(bei)堵塞, 另(ling)外還可(ke)以(yi)(yi)與人(ren)工濕地互補不(bu)足(zu), 共同完(wan)成(cheng)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)降解(jie), 提(ti)高系(xi)統總處理(li)(li)(li)效率。該試驗選用生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)池(chi)沼(zhao)氣池(chi)為預處理(li)(li)(li)單元, 生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)通(tong)過(guo)兩級(ji)前(qian)置(zhi)處理(li)(li)(li)區(qu)實現厭氧分(fen)解(jie)、泥水(shui)(shui)(shui)分(fen)離, 污(wu)(wu)泥沉積于池(chi)底進(jin)行腐(fu)化(hua)分(fen)解(jie); 后處理(li)(li)(li)區(qu)為生(sheng)物(wu)(wu)濾(lv)池(chi), 污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)通(tong)過(guo)濾(lv)膜上(shang)(shang)好氧、兼性微生(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)分(fen)解(jie)代謝(xie)和(he)合成(cheng)代謝(xie)進(jin)一步降解(jie)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)質(zhi)。污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)經過(guo)凈(jing)化(hua)沼(zhao)氣池(chi)的(de)(de)處理(li)(li)(li), 大(da)大(da)降低了后續人(ren)工濕地的(de)(de)負荷。據檢測, 沼(zhao)氣池(chi)對(dui)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中COD的(de)(de)去(qu)除率可(ke)達70%以(yi)(yi)上(shang)(shang), BOD去(qu)除率達80% 以(yi)(yi)上(shang)(shang), 寄生(sheng)蟲(chong)卵和(he)蛔蟲(chong)卵的(de)(de)去(qu)除率達到95%以(yi)(yi)上(shang)(shang)。生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)沼(zhao)氣池(chi)的(de)(de)工藝流程為: 生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)— 前(qian)置(zhi)處理(li)(li)(li)區(qu) — 前(qian)置(zhi)處理(li)(li)(li)區(qu)— 后處理(li)(li)(li)區(qu)—排出。其(qi)布置(zhi)見圖2。

2. 2 人工濕地深度處理單元

人工濕地深度(du)處(chu)(chu)理單元構造由進水區、處(chu)(chu)理區、出(chu)水區三(san)部分組成, 并且底部做(zuo)好防(fang)滲(shen)層 (圖3)。

處理區為(wei)人工(gong)濕地工(gong)作區, 共分(fen)上(shang)下2層(ceng)(ceng)(ceng), 上(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)基質(zhi)采用(yong)用(yong)土壤或煤渣(zha), 基質(zhi)厚50~ 60 cm; 下層(ceng)(ceng)(ceng)基質(zhi)采用(yong)卵(luan)石, 顆粒(li)粒(li)徑(jing)由(you)下而上(shang)遞減, 基質(zhi)厚度取50~ 60 cm。底層(ceng)(ceng)(ceng)厚20 cm, 粒(li)徑(jing) 40~ 60mm, 為(wei)粗碎(sui)石層(ceng)(ceng)(ceng); 中層(ceng)(ceng)(ceng)厚20 cm, 粒(li)徑(jing)20~ 40mm, 為(wei)中碎(sui)石層(ceng)(ceng)(ceng); 上(shang)層(ceng)(ceng)(ceng)厚15 cm, 粒(li)徑(jing)10~ 30mm, 為(wei)細碎(sui)石層(ceng)(ceng)(ceng)。

人工(gong)濕地的防滲很重(zhong)要, 應保(bao)證污(wu)水處理過(guo)程(cheng)中不向外(wai)滲漏, 防止污(wu)水對地下水的污(wu)染影響周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)衛(wei)生。該試驗工(gong)程(cheng)采(cai)取先夯(hang)實濕地底層(ceng)的土(tu)壤, 在夯(hang)實土(tu)壤層(ceng)上鋪高密度(du)聚(ju)乙(yi)烯樹脂塑(su)料薄(bo)膜(mo), 再在薄(bo)膜(mo)上鋪設1層(ceng)土(tu)工(gong)布(bu)以防止卵石刺破薄(bo)膜(mo)。

2. 3 輸配水單元和監測單元

輸配(pei)水單元是將污(wu)(wu)水按工藝要求投配(pei)到污(wu)(wu)水處理單元, 通常通過地形的合理利用, 輸水方式基(ji)本上采用重力流, 在條件不允許的時候(hou)可(ke)(ke)采用壓力配(pei)水。監(jian)測單元是為保證地下土壤滲濾工藝持續(xu)、高效、安全、可(ke)(ke)調控(kong)而設計的。

表1 列出了系(xi)(xi)統(tong)運行6 個多月的(de)污染物(wu)平(ping)均濃度和(he)去除率。由表1可以看出, 系(xi)(xi)統(tong)對COD、總(zong)磷、總(zong)氮(dan)、氨氮(dan)等污染物(wu)質均有良好的(de)去除效果(guo), 處(chu)理出水達到國(guo)家環境保護總(zong)局頒發的(de)《城鎮污水處(chu)理廠(chang)污染物(wu)排放標(biao)準》( GB18918 2002)一級(ji)B標(biao)準。

3 系統運行過程中存在問題和解決措施

3. 1 濕地堵塞問題

隨著人工濕(shi)地(di)運行時間的(de)延長, 污水中的(de)SS、化學反(fan)應沉淀物、微生物代謝產物等在土壤中積累而(er)造(zao)成(cheng)土壤滲透(tou)速率將逐漸下降, 發生土壤堵(du)(du)塞, 土壤/填料(liao)堵(du)(du)塞問題。濕(shi)地(di)堵(du)(du)塞有3種(zhong)解決措(cuo)施。

3. 1. 1 間歇投配。長時間持續淹(yan)水(shui)的系統中, 土(tu)壤一直處于(yu)還原(yuan)狀態(tai)(tai), 從而(er)造(zao)成(cheng)胞(bao)外聚合(he)物的積累, 而(er)逐漸導致堵塞。而(er)采用間歇投配污(wu)水(shui)( 落干和淹(yan)水(shui)交替運行), 則(ze)系統能保(bao)證土(tu)壤處于(yu)一定的好氧(yang)狀態(tai)(tai), 避(bi)免(mian)胞(bao)外聚合(he)物的過度積累, 防止造(zao)成(cheng)土(tu)壤堵塞。

3. 1. 2 曝氣(qi)充(chong)氧(yang)。長時間(jian)的(de)(de)厭氧(yang)狀(zhuang)態是引發土壤中(zhong)(zhong)(zhong)胞(bao)外(wai)聚合物(wu)積累的(de)(de)重要因素, 因此污水(shui)在進入土壤滲濾之前先進行充(chong)分(fen)(fen)的(de)(de)曝氣(qi)充(chong)氧(yang)可(ke)在一定程度上預防土壤堵塞, 在布水(shui)管周圍供(gong)空氣(qi)可(ke)有(you)效(xiao)提(ti)高污水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)DO (溶解氧(yang))值, 維持土壤中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)好氧(yang)狀(zhuang)態和微生物(wu)的(de)(de)分(fen)(fen)解作用(yong), 繼而防止土壤中(zhong)(zhong)(zhong)胞(bao)外(wai)聚合物(wu)的(de)(de)蓄積。

3. 1. 3 增(zeng)加(jia)生物(wu)量。Rolston 等(deng)發現用雀麥(mai)草、本土植被及草莓三(san)葉草為土壤(rang)(rang)遮蓋作物(wu)不僅能(neng)降低38%的(de)(de)地(di)表(biao)(biao)土壤(rang)(rang)強度, 且將滲濾效率和累(lei)積攝入水量分(fen)別(bie)提高37% ~ 41%及20% ~ 101%, 在一定程(cheng)度上(shang)緩解了土壤(rang)(rang)堵塞。除了加(jia)大(da)植被外, 還可(ke)以考(kao)慮(lv)向土壤(rang)(rang)里引進蚯蚓。研究表(biao)(biao)明, 蚯蚓不僅能(neng)疏松(song)土壤(rang)(rang), 還可(ke)以通過吸(xi)食有機物(wu)顆粒(li)達(da)到改善處理(li)效果的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。

3. 2 冬季濕地處理效果下降

人(ren)工(gong)濕(shi)地(di)對(dui)(dui)污染物的(de)去(qu)(qu)除效果易受環境, 特別(bie)是溫(wen)度(du)的(de)影響, 申(shen)歡等發現冬季(ji)人(ren)工(gong)濕(shi)地(di)對(dui)(dui)TP 和TN 的(de)平均(jun)去(qu)(qu)除率比(bi)夏季(ji)分別(bie)降低(di)(di)了34% 和27% 。溫(wen)度(du)過低(di)(di)會造成填(tian)料層凍結(jie)、床體缺氧等, 從而(er)降低(di)(di)人(ren)工(gong)濕(shi)地(di)對(dui)(dui)污染物的(de)去(qu)(qu)除效果。冬季(ji)濕(shi)地(di)處理效果下降解決措(cuo)施(shi)有植物覆蓋(gai)和地(di)膜(mo)覆蓋(gai)2 種, 生活中根據(ju)具體情況選擇(ze), 盡量采用(yong)濕(shi)地(di)植物覆蓋(gai)覆蓋(gai)方(fang)式。

3. 2. 1 植(zhi)物(wu)(wu)覆(fu)蓋。植(zhi)物(wu)(wu)覆(fu)蓋是將(jiang)植(zhi)物(wu)(wu)的(de)地上部分割去(qu)就地覆(fu)蓋, 操(cao)作(zuo)較為簡單(dan), 但植(zhi)物(wu)(wu)腐爛會(hui)釋(shi)放出一定量的(de)污染(ran)物(wu)(wu), 有(you)可(ke)能造成二次污染(ran), 因此(ci)必須在第2年開春(chun)前將(jiang)覆(fu)蓋植(zhi)物(wu)(wu)清除; 此(ci)外(wai)植(zhi)物(wu)(wu)的(de)枯葉會(hui)隨風飄揚, 可(ke)能會(hui)影響周圍的(de)衛(wei)生環(huan)境。

3. 2. 2 地膜(mo)覆(fu)蓋(gai)。地膜(mo)覆(fu)蓋(gai)法在(zai)農業中應(ying)用較(jiao)多, 技術(shu)成熟(shu), 但(dan)與其他兩種方法相比, 其覆(fu)蓋(gai)膜(mo)易破(po)、鋪設(she)操作較(jiao)為復雜(za)、投資(zi)較(jiao)高, 且來年開(kai)春(chun)必須要回收并妥善(shan)保(bao)管(guan), 否則(ze)會(hui)造成白色污染(ran), 因此難以在(zai)野外大(da)面積應(ying)用。

4 結語

在推(tui)進(jin)新農(nong)村建設(she)的(de)(de)過程中, 生活(huo)污水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理設(she)施(shi)的(de)(de)規劃和(he)建設(she)應根據地(di)方(fang)財政的(de)(de)實際情(qing)況量力而(er)行, 確保當地(di)居(ju)民能夠負擔得起污水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)運行費(fei)用。生活(huo)污水(shui)(shui)沼氣(qi)凈化池(chi) - 人工濕(shi)地(di)組(zu)合(he)的(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理工藝, 具備凈化效果良(liang)好、設(she)備簡單、投資低(di)、操作(zuo)管理方(fang)便(bian)和(he)能耗低(di)的(de)(de)優點(dian), 適(shi)應性(xing)(xing)和(he)可行性(xing)(xing)高, 是一種比(bi)較適(shi)合(he)在農(nong)村地(di)區推(tui)廣的(de)(de)污水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理工藝。

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