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中国农村生活污水处理技术现状分析及评价

时间:2018-11-02 10:50

来源:农业环境科学

作者:谢林花 等

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摘要:通过查阅我国2000-2016年共计119项≤ 1 000 m3·d-1农村生活污水处理实际工程案例文献,统计分析我国农村生活污水处理的技术模式、出水执行标准、6种主要污染物(化学需氧量、总氮、总磷、氨氮、SS、BOD5)去除率,结合层次分析法对我国农村生活污水处理现状及发展态势进行分析。结果表明,57.26%的农村生活污水处理工艺的处理水量小于100 m3·d-1;出水水质主要执行GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》,文献占比为74.99%;处理技术总体分为生物、生态和组合处理技术3大类,组合处理技术使用最多,多种工艺技术组合是未来农村生活污水处理的主要发展方向。文献中对于水质指标的考核重视程度由高到低分别为COD、总磷、氨氮和总氮,污染物去除的难易程度由易到难分别为COD、氨氮、总磷和总氮。

农村生活污水是我国农村污染物的主要来源之一,而农村污染物已成为影响水环境的重要因素,进而影响整个农村的生态环境,同时也制约着农村经济发展。社会主义新农村建设方针的出台,使我们看到了中国广大农村发展的新方向和美好前景。要实现这个美好愿景,对农村生活污水治理技术现状的科学认识就显得尤为重要。因此,对我国进入21世纪以来的农村污水治理技术进行分析及评价具有重要的现实意义。笔者通过中国知网收集并总结了2000—2016年119篇有关农村生活污水处理技术研究的文献,分析农村生活污水处理技术的现状和态势,综述农村生活污水处理技术的各种评价方法,旨在为各农村根据实际情况及需求选择适用的生活污水处理技术以及科学合理开展农村生活污水治理规划和工程实施提供参考,以期推动社会主义新农村建设。

1 农村生活污水处理基本状况

农村生活污水包括生活洗涤污水、厨房和冲厕污水以及养殖畜禽污水等,具有污染面广、来源多且分散不易收集,成分复杂,地区差异较显著,悬浮物、有机物、氮磷浓度较高等特性。农村生活污水量一般低于城镇,但由于缺乏完善的下水和处理系统、经济基础薄弱等原因,农村生活污水的处理率远低于城镇。污水沿道路边沟或路面排至附近水体,造成地表水或地下水污染,影响周边居民的饮用水安全,直接威胁水环境健康。

据住房和城乡建设部数据,截至2015年,全国(西藏、港澳台未列入统计)建制镇共17 848个,对生活污水进行处理的建制镇占全国建制镇总数的25.3%。全国有1.15万个乡、264.5万个村庄,村庄户籍人口7.65亿人,对生活污水进行处理的乡仅为815个,占全部乡的7.1%。这2组数据充分说明,有大量农村生活污水未得到处理,加强农村生活污水处理显得尤为紧迫和重要。

2 农村生活污水处理技术分类

目前国内外应用的农村污水处理技术较多,按作用原理可分为物理法、化学法和生物法3种方法。物理法包括重力、离心和过滤等;化学法包括混凝、吸附和电解等;生物法包括活性污泥和生物法。按照主体技术单元构成分类,主要分为生物处理技术、生态处理技术和组合处理技术3种。

生物处理技术指通过微生物在好氧或厌氧条件下分解吸收污水中的有机物、氮和磷。好氧生物处理需要动力给污水充氧培养微生物,常用方法有厌氧-好氧(AO)法、序批式活性污泥(SBR)法和生物转盘等。厌氧生物处理不需要动力,主要是利用厌氧微生物的代谢活动将有机物转化为CH4和CO2等,常用方法有厌氧生物滤池和厌氧沼气池等。

生态处理技术是利用土壤-植物-微生物复合系统共同作用的原理,通过过滤、吸收和分解作用使污水得到净化,常用方法有人工湿地、土壤渗滤净化系统和氧化塘等。

组合处理技术指上述2种处理技术的结合或某一种技术系统内部不同工艺形式的结合,主要包括3种:生物+生物处理组合,如厌氧滤床-接触氧化净化槽、厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺(A2O)-膜生物反应器(MBR)一体化工艺;生态+生态处理组合,如人工湿地+稳定塘、生态浮床与人工湿地组合工艺;生物+生态处理组合,如厌氧消化+人工湿地+氧化塘、太阳能A2O+潜流人工湿地。每种技术都有各自的优势和特点,利用生物处理可以降低污水中污染物浓度;通过生态处理可以降低管理难度并控制运行成本;借助组合工艺可以进一步提高系统处理效能并探索改良方法。

3 我国农村生活污水处理技术应用状况分析

通过文献调研,收集了2000—2016年处理水量低于1 000 m3·d-1的全国各地农村生活污水处理工程近150项,经过筛选只有119项同时满足以下2个要求:一是有明确处理水量;二是有具体的污染物去除率数据或有满足的排放标准。采集农村污水处理工艺案例的年份与工艺数量关系见图1。

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从图1可见,工艺案例数量随年份呈波浪式变化,这可能是工艺案例采集的不完全性以及对采集文献案例的条件限制所致,尽管如此,依然可以看出,2000—2016年农村生活污水处理技术研究文献总体呈逐年增长趋势,说明对农村生活污水的污染控制已引起学者们的广泛关注。对农村生活污水分散处理工艺规模分布的调查(图2)表明,57.26%的工艺处理水量≤100 m3·d-1,其次是>100~500 m3·d-1之间(32.47%),而处理水量大于500 m3·d-1的工艺只占7.69%。说明农村生活污水排放较分散,水量低。

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对农村生活污水119个工程案例进行分类,可分别归入生物处理、生态处理和组合处理这3种技术模式,占比分别为5.88%、14.29%和79.83%。生态处理技术中,人工湿地、氧化塘和土地渗滤工艺占比分别为72.22%、11.11%和16.67%。组合处理技术中,以生物+生态处理组合占比最多,为71.28%,生物+生物和生态+生态处理组合占比分别为19.15%和9.57%。由此可知,农村生活污水处理技术中组合处理技术使用频率最高,其次是生态处理技术,使用最少的是单一的生物处理技术。说明农村生活污水组成成分复杂化,单一的处理工艺出水难以满足国家的排放标准和收纳水体的环保需求,需要多种工艺组合以达到强化系统净化能力的目的。

编辑:汪茵

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