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beidouzhiku 高级会员
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[闲聊] 农村污水处理的现状与净化槽技术实践

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beidouzhiku 发表于 2020-6-24 16:33:55 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
  据统计,我国废水总排放量为600亿t/a,其中乡镇污水为200亿t/a,农村生活污水为80亿t/a,农村污水处理率仅为6%,96%的村庄都没有排水渠道和污水处理系统。而这些污水的随意排放,给自然环境造成了很大的污染。

  1.1农村污水收集与处理现状:收集处理率较低,亟待提高

  (1)农村污水整体收集处理率不足10%。据住建部《2016城乡建设统计年鉴》数据,我国有镇1.81万个,乡1.09万个,户籍人数1.9亿;村庄261.7万,户籍人数7.63亿。农村污水量大、点多且分散,收集处理难度大。2016年,我国有5071个建制镇对生活污水进行了处理,占比达28.02%,污水处理能力达3464万吨/天,有984个乡对污水进行了处理,占比为9.04%,污水处理能力达63.8万吨/天,村庄污水处理的数据没有进行完整披露,但必定远远低于镇和乡的污水处理率,因此,农村污水整体收集处理率应当不足10%。

  (2)排水管网建设不完善,严重滞后。农村生活污水收集系统(排水管网)包括3部分:农户庭院污水收集系统、庭院外的村庄污水收集系统、污水处理出水排放系统。排水管线由2007年的87550千米上升至2015年的158288千米,增长约81%。对比发现,排水管网的建成速度要低于污水处理厂建成速度,由于投资过大(管网投资是污水处理构筑物投资的大约2.5倍)并且维护管理困难,考虑到政府财政和运维管理等负担,很多污水处理设施“建而不用”晒太阳。

  1.2 农村污水处理模式:可分为三种,需因地制宜选取

  (1)分户污水处理。单户或多户的污水进行就地处理的方式。即将一户或者是附近几户的生活污水分片收集之后,进行就地处理。一般采用小型的污水处理设备或者是化粪池、坑塘等自然处理模式进行处理。这种处理模式具有节省管网投资、操作管理简单、运用灵活等特点,适用于村庄分布比较分散、人口密度较低、地形较为复杂不宜铺设管网的地区。

  (2)村庄集中污水处理。村庄或一定范围内的农户的污水经管网收集就近接入污水处理设施的处理方式。即将一个村庄或是相连的多个村庄的生活污水铺设污水管道进行集中收集,通过建设统一的污水处理设施或是污水处理站进行统一处理,一般采用常规的生物处理与生态处理组合的工艺。这种处理模式具有运行稳定、处理效率高、占地面积小等优点,适用于村庄分布密集、人口密度较大、污水排放量较大,经济条件较好的远离城镇的地区。

  (3)纳入城镇污水管网。指位于城镇内及其周边的村庄的污水经污水支管收集后直接纳入城镇污水干管中,由城镇污水处理厂统一处理的方式。即村庄的生活污水经过污水管网收集之后排入附近的城镇污水处理厂进行处理。这种模式具有管理方便、投资省、见效快等优点,适用于城镇郊区的经济条件较好的村庄,或者距离污水处理厂、市政管网比较近的村庄。

  1.3农村污水处理工艺技术:种类繁多,应选取出水水质好、投资运行成本低、便于维护管理的工艺技术

  (1)活性污泥法。常见的有A2O工艺、A/O工艺、SBR工艺、氧化沟工艺、MBR工艺以及基于以上工艺的改进工艺如倒置A2O工艺、改良A2O工艺、UCT工艺、多级AO工艺、分段进水工艺、CASS工艺、ICEAS工艺、MSBR工艺、卡罗塞尔和奥贝尔氧化沟等。

  活性污泥法的优点是出水水质好,能够达到较高的排放标准,但工艺过于复杂,运营维护要求高,尤其是需要合理控制曝气、污泥龄以及内外回流,产生剩余污泥需要处置等,适合中等规模污水处理(几十吨到几百吨)。

  (2)生物膜法(一体化设备常用)。常见的有厌氧滤池、生物接触氧化工艺(BCO)、曝气生物滤池(BAF)、反硝化滤池、生物转盘、移动床生物膜反应器(MBBR)等。

  生物膜法的优点是运营维护要求低,可以做到无人管理,只有少量生物膜脱落,大多数的一体化设备采用的都是厌氧滤池+生物接触氧化工艺等,但不能除磷,在有除磷要求的地方需要增设化学除磷或者电解除磷(铁铝电极)。基于生物膜法的净化槽技术在日本获得了广泛应用,在中国,也是目前一体化设备采用最多的工艺技术,适合小规模污水处理(几吨到几十吨)。

  (3)生态处理法。常见的有人工湿地、微生态滤床、人工快渗、土地处理法等。优点是生态可持续,能耗低。具有景观效果,缺点是污染物去除负荷较低,需要大片土地。

  (4)其他方法。常见的有化粪池、稳定塘、沼气池等。这类方法的污染物去除能力有限,效果较差。一般用在经济较差的偏远地区或者作为预处理措施。

  1.4农村污水处理排放标准:没有统一标准,造成设计、建设、运营和监管多种问题

  由于没有统一的排放标准,造成工艺和建设标准困难等问题。对工程的设计、施工、评价、验收、运营、监管也缺乏统一的技术标准规范,有的地方照搬城市标准,导致成本高、无法正常运行等问题。

  标准和规范的制定首先需要统筹考虑村镇的地域性差异,针对不同地区、不同地形地势、不同地理气候条件以及经济发展水平,作对应的设计调整。其次,优先考虑资源化利用。我国水资源匮乏,应优先考虑村镇污水的处理及就地资源化利用,尤其是对于我国北方和东部的缺水干旱地区。再者,经济高效,村镇污水处理系统要投资省、运行能耗低,与村镇的经济发展水平,村民的经济承受能力相适应。工艺设计可靠稳定,出水满足排放标准要求。

  考虑到农村的经济能力和运维情况,排放标准不可过于严苛。农村污水标准的制定首先要考虑的是有机物和SS,有效治理水体黑臭,不应过分的苛责TN和TP标准,实际上很多西方发达国家的农村污水处理并没有氮磷要求,排放标准制定应当因地制宜,要兼顾环境容量(受纳水体自净能力)和排放去路,以及当地社会经济等综合情况考虑。

  1.5农村污水处理设施运营维护水平低

  (1)缺乏运维资金和管理制度,重建设轻运营。由于缺乏运维资金和有效的运行管理考核制度,监管缺位,对污水处理设施的落实情况、管理效果的好坏、水质检测和排放尚缺乏有效的考核手段,导致部分污水处理设施闲置或不正常运行。

  (2)缺乏运营维护技术和人才。目前农村生活污水处理设施运营技术缺乏,管理人员多以当地村民为主,缺乏环保相关知识以及设备操作管理的相关技能,仅能负责设备的日常看护工作,难以胜任专业水平的系统维护,导致污水处理效果波动以及出水水质不达标等问题。

  1.6农村污水处理建造和运营成本:投资和运营成本大,吨水电耗较高

  根据生态环境部发布的《农村生活污水处理项目建设与投资指南》,因为水量偏小,同等情况下,农村污水的吨水投资和电耗、运营费用略高于市政污水厂。但是选用生态处理技术可降低成本。

  1.7商业模式需要创新:多种模式并举,政府、社会资本方、村民三方积极参与,解决投融资和运维难题。

  污水处理作为一项长期的工程,需要投入大量资金,大多数地区的乡镇政府难以承受建设及运行费用,并没有市场化融资渠道。此外,部分地区仅靠政府财政投入,存在一定程度的重投资、轻效益现象。

  发挥政府投资的引导和撬动作用,采取直接投资、投资补助、资本金注入、财政贴息、以奖代补、先建后补、无偿提供建筑材料等多种方式支持农村基础设施建设。鼓励地方政府和社会资本设立农村基础设施建设投资基金。建立规范的地方政府举债融资机制,推动地方融资平台转型改制和市场化融资,规范推广政府和社会资本合作(PPP)模式,通过特许经营等方式吸引社会资本参与农村污水处理项目,通过绩效考核支付运营费可大大提高治理效果。

  加快农村污水处理设施产权制度改革。以政府投入为主兴建、规模较大的农村集中供水基础设施,由县级人民政府或其授权部门根据国家有关规定确定产权归属;以政府投入为主兴建、规模较小的农村供水基础设施,资产交由农村集体经济组织或农民用水合作组织所有;单户或联户农村供水基础设施,国家补助资金所形成的资产归受益农户所有;社会资本投资兴建的农村供水基础设施,所形成的资产归投资者所有,或依据投资者意愿确定产权归属。由产权所有者建立管护制度,落实管护责任。

  积极探索创新付费制度,鼓励先行先试,在有条件的地区实行污水处理农户缴费制度,保障运营单位获得合理收益,并建立财政补贴与农户缴费合理分摊机制。

  1.8农村水质水量波动大

  (1)由于排水卫生器具完善情况,气候降雨、用水习惯、经济条件等,各地人均排放水量差异较大。

  (2)由于村民生活习惯,昼夜水量相差较大,夜间断水现象明显。其次也存在季节性、气候性及地区性差异。

  (3)黑水灰水是否分开收集导致水质差别大。

  (4)雨污是否分离导致水质差异。

  2.1净化槽工艺流程

  净化槽主要由调节沉淀区、缺氧区、好氧区、出水区组成,其中缺氧区和好氧区填充填料,填料上附着功能微生物。

  (1)调节沉淀区能够起到水量波动的调节作用,并通过拦截、沉淀作用去除杂物和悬浮物;

  (2)缺氧区能够去除有机物、通过反硝化进行脱氮;

  (3)好氧区进一步去除有机物、通过硝化去除氨氮等。

  (4)出水区加氯消毒

  2.2净化槽内部填充生物填料

  (1)聚氨酯填料,30*25mm;

  (2)悬挂组合填料,由纤维束、塑料片、套管、中心绳组成。

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  2.3太阳能发电系统

  利用太阳能供给曝气和气提回流的能耗

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  2.4安装施工

  地基做好,净化槽设备吊装就位进出水管路、阀门、流量计、电路、其他其配件安装;保温房的采购和施工搭建、气泵安装、供电线路安装、通水调试

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  2.5调试达标

  2周挂膜成功,出水达标排放。(试点项目位于哈尔滨工业大学校园内,欢迎交流合作)

  2.6专利技术

  (1)一种基于进水流量、pH和溶解氧通过云平台实现村镇废水处理在线远程控制的方法. CN108623002A.(第一发明人:赵伟华. 专利权人:哈尔滨工业大学)

  (2)一种利用太阳能供电装填双层组合填料球的深度处理污水的一体化装置与方法. CN108558007A.(第一发明人:赵伟华. 专利权人:哈尔滨工业大学)

  (3)一种利用改良AO生物膜和超滤膜实现深度脱氮的方法. CN201910380091.9(第一发明人:赵伟华. 专利权人:哈尔滨工业大学)

  (4)一种通过多功能A2O工艺进行优化脱氮除磷的方法.CN109534500A.(第一发明人:赵伟华. 专利权人:哈尔滨工业大学)

  参考文献来源:住建部、生态环境部、《2016城乡建设统计年鉴》、《给水排水》、《水工业市场》、《E20中国水网固废网》、《中国给水排水》、《北京工业大学学报》、《青岛理工大学学报》、《污水处理工作室》、《农村污水》等。
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