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专访:生物结合生态处理乡村污水

时间:2007-09-02 09:43

来源:中国水网

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  “你看,这些空心菜长的很茂盛,收获时就像割韭菜一样,效益非常不错!”东南大学能源与环境学院副院长吕锡武教授对中国水网记者说。
  吕教授还是东南大学环境工程研究所的所长,他们在研究乡村生活污水处理方法中做出了长达多年的试验和尝试。

城市污水工艺不合适乡村污水处理

  吕锡武说城市污水除磷脱氮工艺不适合乡村小型污水处理厂,而适用于乡村的小型污水除磷脱氮技术在国内外仍处于探索阶段。
  欧洲和北美有20~30%的人口利用小型污水处理系,日本、澳大利亚等国家开发出一系列小型污水处理基础设施,如土地处理净化槽、膜-生物反应器净化槽、“FILTER”技术,但都不同程度的存在处理成本高,应用范围有限等缺点。这些技术不是非常合适乡村生活污水的处理。
  2005年的数据表明我国主要水系、湖泊和海域污染严重。七大水系Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为32%和27%, 即Ⅳ类以上的水质达到59%,氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类超标严重;主要湖泊总氮、总磷严重超标,富营养化问题依然突出,“三湖”(太湖、巢湖、滇池)水质均为劣Ⅴ类;近岸海域局部地区污染加重,污染物主要为磷酸盐、无机氮和石油类,赤潮现象频繁发生,赤潮发生面积达到27000多平方公里。
  这一系列的问题导致了我国的水危机事件此起彼伏。这些事情都发生在大城市附近,但是众多河流的污染更加影响到了农民的生活。另外,随着生活水平的提高,农村生活污水的排放也越来越多。但是我国污水处理事业的重心一直在城市污水的处理上,对于小型生活污水处理的技术储备并没有作好充分的准备。
  农村生活污水为水体面污染源的主要组成部分。建设适合乡村特点的小型污水处理设施,就地处理分散型点源生活污水治理是必然选择。
  典型城市污水生物除磷脱氮工艺采用A2/O工艺流程。通过一系列的定期排泥,污泥加药,机械脱水等过程,把剩余污泥排放处理,保证除磷效果。这种工艺不仅需要高昂的投资和运行费用,还需要专业的管理人员。对农民来讲都是很困难的事情。
  另外,生态工程技术的共同缺点在于占地面积大,处理效果不稳定,城市污水处理厂的经验和单一的生态工程技术都无法解决农村小型生活污水处理的难题。

生物方法与生态工程有机结合的除磷脱氮

  通过分析城市污水处理和乡村污水处理的不同之处,结合国际上的研究现状,吕教授他们认为必须将生物方法与生态工程有机结合,才能既节省成本和运行费用,又能达到稳定的除磷脱氮效果。
  吕教授的团队一致认为要摸索出合适乡村小型污水处理的实用技术,工作人员要考虑四个方面的问题,即研究的四个指导思想。首先是资金问题,初期投资及运行管理费用较低;其次就是操作及运行管理简单,因为农村的条件有限,只有简单的操作和管理才合适农民使用;再次就是低能耗,高效率,氮磷资源化,还有就是处理过程产生可观的经济回报。
  根据这种指导思想,他们采用厌氧+跌水充氧接触氧化+人工湿地生物生态组合型的处理技术。生物部分不设计脱氮除磷功能,主要依靠生态单元去除氮磷,使其作为水生蔬菜的营养物质被利用。在去除有机物方面,通过厌氧和跌水曝气生物接触氧化的方法来降解,能够产生沼气。
  吕教授向中国水网记者介绍,这样的收益远远超过普通农民的收益。试验基地夏季种植空心菜,冬天种植水芹菜。“当时夏天的空心菜都卖一块钱,后来太多时就便宜卖,5毛钱。这样也是很赚钱。”
  他还介绍说工艺流程简单,不需要污泥回流,而全程仅需一台水泵,能耗很低;管理简单,不需定期排泥,一台水泵;沼气可作为能源,水生蔬菜产生经回报。这些都达到了他们最初的设想。
  采用跌水方式充氧,能够满足接触氧化池内微生物降解污染物的需氧量,节省了曝气能耗,且系统维护简便,在农村污水处理方面是一种创新性的研究。在跌水充氧接触氧化池中,合理的跌水高度为0.5m,增加跌水高度充氧效果没有明显提高;竖缝型跌水挡板能使水均匀分布且能达到较好的充氧效果,缝间距5cm时跌水前后的DO差值达到2.4mg/L。
  在试验水质条件下,COD、TP、TN的平均去除效率可达80%以上、73.5%、83.19%,出水平均浓度为37.88mg/L、0.36mg/L、5.28mg/L,均能达到或优于城镇污水处理厂污染物排放的一级A类标准(GB18918-2002)。
  在费用方面,无论是设施建设还是运行都合适农村。该工艺中,每吨设施建设费不高于1200元,运行费用在0.1元以下。
  此外,多级跌水充氧接触氧化处理技术的开发,在接触氧化技术的供氧方式和简化运行技术上开辟了新的思路。高效除磷脱氮的水生植物品种筛选和换茬技术研究富有创新性。

尚需进一步研究的内容

  整个工艺流程的各个阶段分工明确:厌氧段有效降低有机物浓度,好氧段保证有机物的高效去除率,厌氧好氧生物处理阶段不除氮磷;湿地生态系统利用水中氮磷高效产出水生蔬菜,构建污染净化性农业。生物生态组合工艺在处理污水的同时,还产生可观的经济效益,为社会主义新农村建设提供一个新型生活污水生物生态处理方法。
  流程简单,投资省,运行费用小,不需要专业管理人员,与农村特点紧密结合,适合在广大农村推广。
  吕教授对中国水网记者说,虽然他们在该项目上取得了很大的成就,但是为了进一步的提高效益,他们还有更进一步的工作在努力。主要表现在筛选出高效除磷脱氮具有经济价值的水生植物(水生花卉和水生蔬菜);获得完整的跌水充氧接触氧化技术的设计及运行参数,建立跌水充氧接触氧化工艺的氧平衡数学模型与污染物降解模型;
  他希望能探索出跌水充氧接触氧化技术与水生蔬菜型人工湿地组合应用处理乡村生活污水的运行模式和成套技术,将来能够推广该技术,为了更多的农村生活污水的处理提供更有用的方法。
(中国水网 杜会娇)

编辑:全新丽

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