农村生活污水处理技术

龙源期刊网农村生活污水处理技术作者：来源：《农业工程技术·新能源产业》2012年第07期水资源短缺和水污染严重地制约着我国国民经济的健康持续发展，基础设施滞后和管理水平低下抑制了农村地区居民生活质量的改善和提高，农村地区的水环境治理应成为我国环境综合治理的重要组成部分。一、分类及定义1、污水处理水平污水处理一般划分为初级处理、生化处理(二级处理)和深度处理(三级处理)三个处理水平。初级处理是指通过格栅或沉淀池等除去部分悬浮固体和有机质的过程。通过初级处理，悬浮物、生物化学需氧量(BOD)以及病菌一般可降低50％左右。在沉淀池中加入一些化学或微生物絮凝剂以及石灰等可加速悬浮物质的沉淀(强化初级处理)。传统的二级污水处理一般采用生化技术。二级处理的目的是利用污泥中各种细菌或真菌的氧化作用破坏有机质的结构，进一步降低污水中的BOD。如果采用厌氧处理技术，污泥中有机质在厌氧菌作用下可产生沼气。利用活性污泥技术的二级处理可使病菌数量降至10％。三级处理是在二级处理的基础上对污水进行更高一级的处理过程。其处理方法主要包括投放化学絮凝剂、活性炭或交换树脂、反渗透工艺以及各种杀菌处理技术。处理目的主要是除去污水中的碳水化合物、糖类、盐分，以及对污水进行消毒等。污水处理技术的选用必须综合考虑当地的社会经济发展水平、污水来源及其处理后的用途。不同的污水来源以及处理后污水(再生水)的不同用途要求采用不同的处理水平和处理技术。农村地区生活污水主要含有各种有机污染物以及病原菌等污染物，再生水主要用于各类作(植)物的灌溉用水、景观或环境用水等方面。根据再生水的具体用途，确定污水需要处理的深度或水平。2、生活污水处理系统目前污水处理系统主要是根据污水处理水平的要求，采用一种或几种处理技术或工艺联合处理污水。按照污水处理技术的适用条件，农村地区生活污水处理系统可分为集中处理和分散处理两大类。龙源期刊网(1)集中处理系统。集中处理系统主要是指(小型化)污水处理厂、人工湿地系统或土地处理系统等，通过一系列的物理、化学以及生物措施减少污水中的污染物，从而达到污水净化和资源化利用的目的。(2)分散处理系统。分散处理系统是一个高度浓缩的微型化污水处理厂。它采用各种物理、化学或生物措施组合工艺，将各种处理技术高度集成在一个较小的空间范围内。随着各种工艺和技术的发展，分散处理系统的产品种类和型号越来越多。二、投入和产出效益分析1、工程投资(1)集中处理系统的投资。污水处理费用随处理方法的不同而不同。污水处理厂的工程投资以及运行费用一般较高，人工湿地系统和土地处理系统的处理费用相对较低。一级处理的基建费为500元／m3，传统二级处理的建设投资一般为1000～2000元／m3，污水处理成本约0.5—1.4元／m3。污水深度处理的工程费主要与要求的出水水质有关。人工湿地污水处理系统的工程投资和运行费一般分别为传统二级处理工艺的1／3～2／3和1／6～1／3。人工湿地污水处理费可降低至0.1元／m3以下。(2)分散处理系统的投资。哈尔滨工业大学环保科技股份有限公司生产的生活污水纳滤膜污水处理设备，每套售价7.2万元。厦门蓝博科技开发有限公司生产的生活污水处理设备，运行费为0.5元／m3左右。2、效益分析(1)经济效益。污水处理的直接经济效益与当地水资源的短缺程度密切相关。处理后的生活污水可作为灌溉水或其他用途使用，从而节约淡水资源。同时，农村地区环境条件的改善可降低与污染有关疾病的传播，减少由此引起的经济损失。(2)能源效益。污水处理厂需要一定的能源消耗，如果采用厌氧分解工艺，将产生的沼气收集发电可解决部分能源问题。人工湿地或土地处理系统一般不需要消耗能源或耗能极少。分散污水处理设施需要消耗一定的电能。(3)环境效益。农村生活污水处理的最直接效果就是环境条件的改善，特别是当采用人工湿地处理技术时，通过居民区生态环境的综合治理，可提高居民的生活环境质量。(4)社会效益。污水处理既可提高水资源的重复利用率、缓解水资源供需矛盾、促进农业生产的发展，又可改善农村地区的生态环境条件、缓解城市的人口压力、促进社会的和谐发展，对我国社会经济的健康持续发展具有积极的作用。龙源期刊网三、我国技术研发现状我国污水处理设施始建于20世纪初期。自20世纪80年代以后，我国投入了大量的人力、物力开展水污染治理的研究工作，污水处理技术和处理设备也随之逐步完善起来。为推动环境保护和污染治理技术的发展和应用，国家环境保护总局于2006年发布了《国家鼓励发_展的环境保护技术目录》，将人工湿地等六种污水处理技术列为城镇生活污水污染控制技术的重点扶持对象。我国的污水处理技术基本上是以生化技术为主，传统的活性污泥工艺及其各种改进方法占主导地位。总体来讲，目前我国污水处理技术的理论水平与发达国家基本处于同一档次，但在新技术开发应用以及综合处理效果方面有较大的差距。20世纪80年代以来，我国陆续兴建了一大批污水处理厂。至2004年底，我国已建成708座污水处理厂，设计处理能力为4912万m3／天。但由于这些设施主要针对大中城市，县城一级的污水处理率仅有11.2％。除经济发达地区外，我国农村地区的污水处理率基本为零。近几年已完成了10余项人工湿地污水处理工程，对农村居民区生活污水以及河道湖泊环境进行综合治理。土地处理系统目前在国内的应用不多。我国分散污水处理设备近些年来得到了较快的发展，适用于生活污水处理的各种型号和工艺的处理设备已投放市场。四、国外发展情况从理论上讲，污水处理技术的发展目前已趋于成熟，并处于大规模的应用阶段。至20世纪70年代，发达国家已基本普及了污水的二级处理。1、发展过程和现状污水处理技术的发展过程基本上经历了初期、发展和提高三个阶段。为了阻断传染源，人们最初对饮用水仅采用自然沉淀等方法进行处理。19世纪末至20世纪70年代，工业革命以及城市化快速发展，污水数量迅速增大，因水污染而引发的重大公共事件时有发生，简单处理过程已不能满足水质要求，生物处理技术、生物膜法、离子交换法、电化学法以及各种膜处理法等相继问世，污水处理技术体系逐步建立和成熟。目前所使用的处理技术和工艺大部分都是在此阶段发展起来的。20世纪70年代以后，随着点源污染治理的完善，水污染治理的重点逐步转向面源污染的治理。改进型的厌氧生物处理技术、厌氧好氧联合处理工艺、脱氮除磷技术、由各种混合工艺组成的三级处理系统以及以生态学理论为基础的各种土地处理系统等迅速发展，污水处理技术逐步向综合化和低能高效方向发展。2、发展趋势龙源期刊网高效低能和环境友好型处理工艺是污水处理技术发展的主要趋势。随着生物技术的发展，生物处理技术与其他技术的组合工艺如生物一活性炭工艺(或膜反应器)等是污水处理技术的研究热点之一。传统厌氧好氧技术的改进型处理工艺在污水处理技术中仍将占据重要位置。各种高新技术如膜分离处理技术(反渗透、超滤、微滤、纳滤、离子交换膜、电渗析等)以及微波、超声波、紫外线和光催化等技术在污水深度处理中将起重要的作用。五、技术要点1、集中处理系统(1)技术路线污水处理厂是目前集中处理污水的主要方式之一。图9—1是传统二级生化处理系统的工艺流程图。人工湿地污水处理技术通过物理过滤、生物降解和植物截留等作用机理除去有机质，并通过水生植物与微生物的协同作用除去N和P，特别适用于生活污水、河道和自然湖泊水系的处理与回用等。见图9—2。(2)主要技术环节①关键部件和设备。在给定污染物负荷(单位时间单位面积上输入的污染物数量)和水力负荷(水力停留时间)条件下，影响二级污水处理出水质量的关键因素是微生物细菌对有机污染物降解的有效性。不论是厌氧处理还是好氧处理，良好的菌种及其生存环境影响微生物的降解效果。三级处理主要与所选择的深度处理技术有关。土壤质地及水文地质条件影响土地处理系统的处理效果。填料和植被性质以及气温等因素影响人工湿地处理系统的处理效果。②主要性能参数。污水处理厂的出水质量一般按《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A设计，人工湿地处理系统按《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB／T18921—2002)、《地面水环境质量标准》(GB3838—1996)lV类或《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的城镇二级污水处理厂一级标准设计。潜流式湿地系统的一般水力负荷为2～15cm／天。生活污水经湿地系统处理后其出水BOD5(5日生物化学需氧量)⑧推广中需要注意的事项。污水处理厂占地面积大，一次性投资高，污泥处理困难。人工湿地将污水处理工程与生态环境综合治理有机地结合起来，且工程投资和运行成本低，出水水质稳定，易于管理和维护，是一种较为适宜我国农村地区的污水处理技术。④应用情况。集中污水处理系统一般自动化程度高、便于管理，出水水质好且稳定，满足国家的排放要求。除土地处理方式外，各种集中污水处理方式在国内都有较多的工程实例，已积累了一定的建设和管理经验。龙源期刊网、分散处理系统(1)技术路线与集中处理系统相比，分散污水处理系统较多地采用了一些高新技术，从而使得污水处理设备的体积相对较小。图9—3显示了重庆市利迪现代水技术设备有限公司生产的生物反应器小型生活污水处理设备工艺流程。(2)主要技术环节①关键部件和设备。分散污水处理系统的关键部件是设备采用的具体处理技术及工艺，系统处理效率的高低和出水水质的稳定性主要由其关键组件如(生物)膜和活性炭的性能决定。②主要性能参数。分散污水处理系统的性能参数一般按《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的城镇二级污水处理厂一级标准设计。③推广中需要注意的事项。目前分散污水处理设备的价格相对较高，较适合于小型企事业单位、餐馆和经济较发达地区的农村小型居民点使用。推广时应考虑居民的经济承受能力、设备耐久性以及电力供应等问题。④主要产品研发和应用情况。我国目前已能生产0.5～500m3／天处理能力的多品种污水处理设备，生活污水(BODs≈200毫克／L)经处理后的出水BOD5一般小于20毫克／L。产品体积小、处理效率高、出水水质稳定、自动化程度高、运行管理方便，但单价和运行费用较高。主要生产厂家有北京徕福环保有限公司、北京格兰恒丰水处理设备有限公司、江苏德立环保工程有限公司、重庆市利迪现代水技术设备有限公司以及宜兴市海蓝净化设备有限公司等。3、适宜推广情况分析污水处理技术和工艺较多，根据自然条件和经济状况选择适宜于本地区的最佳处理工艺才能取得最大的投资效益。对于人口较集中的经济较发达地区，宜采用污水处理厂；对于人口较集中的经济欠发达地区，宜采用人工湿地处理技术；对于有经济能力的小型居民点或独立单位可采用分散处理设施；对于欠发达地区的小型居民点可采用土地处理技术或小型人工湿地技术。寒冷地区应偏重于采用物理化学处理技术，一般地区则可采用生物技术。山区居民可利用地势条件采用无压自流工艺，平原地区可利用坑洼地带以减少土地占用和能源消费。电力不足地区宜采用人工湿地处理系统。我国农村水污染的治理工作应首先从人口集中且经济较发达的地区开始。经济发达地区一般人口较为密集、污染较为严重，同时居民也有经济实力建设污水处理工程，污水治理工作易于推广、见效快且环境和社会效益显著。通过同步的给排水管网等基础设施的建设，加速农村城镇化步伐，促进农村居民生活水平的提高。通过示范作用以及工程建设和管理经验的积累，为其他地区污水治理工作的推广奠定基础。龙源期刊网