農村分散污水處理技術(共6頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上農村分散污水處理技術研究進展1.農村分散式生活污水的特點我國長期的城鄉(xiāng)二元結構導致在污水處理方面城鄉(xiāng)之間差別顯著:在城市，污水不但有完善的收集、處理技術和設施，而且國家頒布系統(tǒng)的法律法規(guī)和標準加以控制；而占全國總面積近90的廣大農村，96的村莊沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)。未經處理的生活污水通過點源和非點源排放，將各類污染物帶人河流，嚴重污染各類水源，導致出現(xiàn)了包括藍藻水華等諸多生態(tài)環(huán)境問題。農村生活污水主要為沖廁污水和洗衣、洗米、洗菜、洗澡。污水中主要是生活廢料和人的排泄物，一般不含有毒物質，往往含有、磷等營養(yǎng)物質，還有大量的細菌、病毒和寄生蟲卵。因生活習慣、生活方式

2、、經濟水平等不同農村生活污水的水質水量差異較大，污水有如下特點和問題：(1)污水分布較分散，涉及范圍廣、隨機性強，防治十分困難，網收集系統(tǒng)不健全，粗放型排放，基本沒有污水處理設施；(2)農村用水量標準較低，污水流量小且變化系數(shù)大(3.55.0)；(3)污水成分復雜，但各種污染物的濃度較低，污水可生化性較強。由于農村生活污染源分散，不易集中，村鎮(zhèn)居民環(huán)保意識差，加上經濟水平相對落后，治理上也存在較大困難，因此，農村生活污水已成為影響水體環(huán)境質量的重要污染源。目前我國75的天然和人工水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，而且這一趨勢正在不斷惡化中。2.分散式污水處理的概念及其分類目前, 我國主要研究的污水處理方式是集

3、中式的污水處理, 對分散式污水處理的研究還不夠深入, 我國對于分散式污水處理還沒有一個很明確的概念, 還簡單地停留在污水處理廠小型化這樣一個認識階段?，F(xiàn)在較為被廣泛接受的方式是對污水進行就地處理、就地回用。分散污水處理系統(tǒng)主要包括:(1) 在線系統(tǒng)(Onsite system) 。從私人住宅排出的污水由于沒有鋪設大面積社區(qū)用的污水道或缺乏一套集中處理設施, 通過自然系統(tǒng)或機械裝置來收集、處理、排放或中水回用, 這種自然系統(tǒng)或機械裝置即稱在線系統(tǒng)。常用的在線系統(tǒng)包括化糞池(septic tank) 和瀝濾場(leach fields) 。(2) 群集系統(tǒng)(Cluster system)。群集系統(tǒng)

4、是一種服務于兩個或兩個以上住戶的污水收集和處理系統(tǒng), 但其范圍不超過整個社區(qū)。從幾家住戶排出的污水可以經過個體用戶的化糞池或組合裝置現(xiàn)場預處理后, 再通過低成本、非傳統(tǒng)技術的污水運送到比集中式系統(tǒng)相對小的處理單元。分散污水處理系統(tǒng)就是這樣一種在線系統(tǒng)或群集系統(tǒng)。3.分散式污水處理技術3.1 分散式處理工藝可以粗略地分為以下幾類:(1) 自然系統(tǒng), 即利用土壤作為處理和處置的媒體, 包括土地應用、人工濕地、地下滲濾等。還有一些污泥處理系統(tǒng), 如干沙床和瀉湖。(2) 集水系統(tǒng), 即不使用傳統(tǒng)的重力式污水, 而代以輕質塑料，其優(yōu)點是埋深較淺、接少、連接結構不復雜。常用的污水道有壓力式、真空式和小直徑

5、重力式。(3) 傳統(tǒng)的處理系統(tǒng), 即結合生化和物化工藝, 由池、鼓風機和其他機械裝置組成的系統(tǒng), 其包括3種形式: 懸浮式生長, 固定式生長, 兩者混合。這一類也包括對污泥的處理, 如消化、脫水和堆肥等。(4) 膜技術。國內對于分散式處理研究沒有國外那么系統(tǒng)化, 較多的是對(建筑) 小區(qū)污水的處理, 而且工藝仍然是傳統(tǒng)方法的組合, 是城市污水處理廠的小型化。隨著科學技術的發(fā)展, 尤其是膜技術的發(fā)展,污水處理設施實現(xiàn)了裝置化、小型化, 使污水分散處理和回用得以實現(xiàn)。由于前3種技術比較落后, 因此膜技術有著非常大的優(yōu)點和巨大的發(fā)展?jié)摿? 故這里著重介紹膜技術。3.2 膜技術  

6、  膜技術主要包括污泥生物膜復合生物反應器、膜分離技術和膜生物反應器。3.2.1 活性污泥生物膜復合生物反應器系統(tǒng)在曝氣池中投加各種能提供微生物附著生長表面的載體, 利用載體容易截留和附著微生物量大的特點, 是曝氣池中同時存在附著相和懸浮相生物, 充分發(fā)揮兩者的優(yōu)越性, 克服各自的缺陷和不足, 我們將這種反應器稱之為復合生物反應器。復合是指反應器中同時存在懸浮相和附著相生物。3.2.2 膜分離技術所有分離過程都是利用在某種環(huán)境中混合物中各組分性質的差異進行分離, 膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質, 在兩側加以某種推動力時, 原料側組分選擇性地透過膜, 從而達到分離或提純的目的。這

7、種推動力可以是膜兩側的壓力差、電位差或濃度差。根據其推動力分別可分為滲析(濃度差)、電滲析(電位差)、超濾(壓力差)、納濾(壓力差)、反滲透(壓力差)。膜分離的優(yōu)點在于工藝流程短、占地少, 小型化系統(tǒng)放置場所不受限制；出水BOD、磷和懸浮固體濃度很低, 不含細菌、病毒、寄生蟲卵等, 出水符合三級處理標準, 可直接回收或補充地下水。(1) 反滲透。當用一個半透膜分離兩種不同濃度的溶液時, 膜僅允許溶劑分子通過, 由于濃溶液中溶劑的化學勢低于它在稀溶液中的化學勢, 稀溶液中的溶劑分子會自發(fā)地透過半透膜向濃溶液中遷移。(2) 納濾。納濾膜又稱為超低壓反滲透膜或疏松型反滲透膜, 其操作壓力通常在1.0

8、MPa 以下, 它對二價離子和分子量大于300mol的有機小分子的截留率較高。(3) 超濾膜。超濾膜的結構多為非對稱性膜, 有一層極薄( 通常只有0.1m1m) 具有一定孔徑的表皮層(活性層)和一層較厚(通常為125m) 具有海綿狀或指狀結構的多孔層組成。活性層在傳質過程中起真正選擇性篩分作用, 基本上決定了膜的分離性能；支撐層只起活性層的載體作用, 基本上不影響膜的分離性能。(4) 電滲析。電滲析是在外加電流電場作用下, 利用離子交換膜的選擇透過性( 即陽膜只允許陽離子透過, 陰膜只允許陰離子透過) 使水中陰、陽離子做定向遷移，從而達到離子從水中分離的一種化學過程。3.2.3 膜生物反應器膜

9、生物反應器(Membrane Bio- reactor, 簡稱MBR) 是由膜分離和生物處理組合而成的一種新型、高效的污水處理技術。膜分離技術最早應用于微生物發(fā)酵工業(yè), 隨著膜材料和制模技術的發(fā)展, 其應用領域在不斷擴大, 已經涉及化工、電子、輕工、紡織、冶金、食品和污水處理等多個領域。MBR處理工藝在日本、加拿大等許多國家已經得到較好的運用, 與傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝相比, MBR 存在如下的優(yōu)點: 可以使水力停留時間和污泥齡完全分開, 使運行控制更靈活, 穩(wěn)定; 利于世代時間長的硝化細菌的增殖, 從而提高硝化效率；污泥濃度高, 從而傳氧效率高達26%60%左右,節(jié)省耗能；反應器內MLSS可

10、高達15000mg/L30000mg/L,使裝置處理容積負荷大, 減少占地, 也便于活性污泥法的改造; 膜生物反應器利用其高的MLSS, 可以保證有機負荷高峰期的出水水質, 且在低峰期污泥可以進行自身消化, 使剩余污泥比常規(guī)活性污泥法處理少50%80%, 可減少剩余污泥的處置費用；膜生物反應器由于存在高濃度的MLSS, 硝化與反硝化同時存在, 具有很高的反硝化效果, 脫能力強。而在需要高效除磷時, 只需往污水中投加少量的明礬，因為膜能有效地分離這些不能沉淀的細小微絮凝體, 只要其粒徑小于0.2m即可。4國外分散式處理技術應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分散式處理技術包括了污水的收集、處理、排放及回用。在污水

11、收集方面,為實現(xiàn)廢棄物的源頭減量控制,需要改進傳統(tǒng)的洗菜水、洗浴水與糞便混合的衛(wèi)生設備,主要方法是減少糞便沖洗水或采用無水收集。瑞典已經逐步應用了尿液分離式衛(wèi)生間,德國等國家也在進行真空無水收集系統(tǒng)的研究和推廣,而印度則是通過分散雨水的收集與排放來減少混合污水量,并利用收集的雨水有效解決了缺水問題。在污水處理方面,廣泛采用了自然土地處理法和生物-化學處理法。澳大利亞出現(xiàn)了一種Filter(非爾脫) 的高效、持續(xù)性的污水灌溉技術。它先將污水用于作物灌溉,然后將經過灌溉土地處理后的水匯集到地下暗排水系統(tǒng)中排出,特別適用于土地資源豐富、可以輪作休耕的地區(qū),或是以種植牧草為主的地區(qū),一般用于大田作物。

12、美國是發(fā)展人工濕地最多的國家,有600多處人工濕地用于市政、工業(yè)和農業(yè)。在歐洲一些國家,如丹麥、德國、英國等至少有200 多人工濕地在運行,多用于對人口規(guī)模近千人的鄉(xiāng)村級社區(qū)進行處理。韓國作為一個具有典型春旱氣候的國家,發(fā)展了人工濕地與穩(wěn)定塘相結合的土地處理技術, 穩(wěn)定塘儲存用水可用于春旱的補充用水?？梢?用人工濕地+ 穩(wěn)定塘技術進行污水處理和農業(yè)應用可以作為分散農村地區(qū)的保護水體和克服水短缺的一種方法。厭氧消化技術具有低造價、低運行費、能回收利用能源等特點,它在分散生活污水的處理中得到了越來越廣泛的研究與應用。近20 年來,發(fā)展了越來越多的高速處理設備和技術, 如厭氧濾池(AF) ,升流式污

13、泥床反應器(UASB),厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB) 等,荷蘭、巴西、哥倫比亞、印度等國家已建成生產性UASB來處理生活污水，但厭氧技術在低溫下的應用仍然是研究的難點與熱點。在適合的工藝基礎上,一體化裝置發(fā)展迅速。日本對其研究較早,至今已有40 多年的歷史。目前,日本安裝有800萬個小型凈化槽,服務人口約3600 萬。凈化槽是一種高效的一體化處理設施,主要采用厭氧濾池與接觸曝氣池、生物濾池或移動床接觸濾池的結合工藝,部分工藝反應都在一個室內完成,各步驟用隔板隔開,出水加氯消毒。一些歐洲國家也根據自己特點開發(fā)了不同形式的一體化凈化裝置。在挪威,因為大部分人口分散在小村莊或小社區(qū),一體化裝置應用

14、廣泛,開發(fā)了多種不同工藝的裝備。隨著生產技術的不斷發(fā)展,生物膜技術在一體化裝置中應用迅速增多,生物膜法所需的設備簡單,能源消耗低,成本和維護費用低,而處理污水的效率高,是今后發(fā)展的一個方向。一些國家對分散式處理設施的出水水質從法規(guī)上提出一定要求,如芬蘭即要求總BOD去除率90%,總磷去除率85%，總去除率40%，這使得戶主必須承擔起對處理設施進行清潔和維護的責任,而能為戶主們提供技術支持和服務的合作組織也廣泛發(fā)展起來。5. 我國農村分散式處理技術的應用與發(fā)展在我國廣大農村地區(qū),普遍應用的分散式處理技術為土地處理技術和厭氧消化技術。5.1 土地處理技術土地處理技術是一項造價低、運行費低、低能耗或

15、無能耗、易于維護的污水處理技術,研究和應用比較多的污水土地處理工藝有快速滲濾處理系統(tǒng)、人工濕地處理系統(tǒng)和地下滲濾處理系統(tǒng)。其中,人工濕地兼具了生態(tài)效益、經濟效益和美學效益,近年來對其研究與應用逐步升溫。早在“七五”期間我國就開展了人工濕地的研究，目前該技術在我國已發(fā)展到實用階段。國內對濕地系統(tǒng)的研究熱點集中在濕地污染物去除機理、濕地植物、濕地基質、濕地微生物種群和生態(tài)系統(tǒng)的研究等方面。但人工濕地占地面積大,且基質再處理及再利用技術不成熟,因此在土地資源缺乏地區(qū)的應用受到限制。5.2 厭氧消化技術厭氧消化技術具有動力消耗少,環(huán)境污染少,沼渣沼液利用途徑多,且能產生能源沼氣等優(yōu)點。近年來,我國大力

16、推廣了厭氧消化技術在農村地區(qū)的使用。通過農業(yè)部國債項目的推行,截止至2005年底,全國戶用沼氣達到1807萬戶,養(yǎng)殖場的沼氣工程3556處,年產沼氣70億m3 ,折合標煤500萬t，在農業(yè)部發(fā)布的全國農村沼氣工程建設規(guī)劃上,計劃到2010 年全國將有4000萬農戶用上沼氣。國債沼氣項目要求戶用沼氣“一池三改”,最大量的減少了傳染源,切斷了疫病傳播途徑,因此也是農村血吸蟲防治的一項有效手段。自上個世紀80年代開始,生活污水凈化沼氣池由農村能源部門向城鎮(zhèn)的住宅樓、醫(yī)院、學校等衛(wèi)生配套建設中大力推廣，住宅樓中每1012戶生活污水所產沼氣可供其中1 戶全年用氣,因此可考慮由用氣戶承擔凈化沼氣池的日常維

17、護工作。生活污水凈化沼氣池20多年來一直采用二級厭氧消化加多級兼氧過濾的處理模式。目前，考慮到生活污水脫除磷的需求，國內有研究在工藝上采用二級厭氧和一級好氧達到磷脫除效果。近年來，隨著農村畜禽養(yǎng)殖戶減少和農村勞動力的減少，同時集中養(yǎng)殖戶的增多,國家及時調整政策，從2007年開始,將對養(yǎng)殖小區(qū)集中供氣沼氣工程和聯(lián)戶沼氣工程予以資金支持，以推進人畜糞便、農作物秸稈、生活垃圾和污水的綜合治理和轉化，此舉措必將在短期內使我國沼氣工程的技術得到快速的發(fā)展。我國近幾年通過私有資金和民營企業(yè)的參與，在一體化裝置方面也有了快速的發(fā)展。如有環(huán)保公司與日本公司合作生產凈化槽；也有自主開發(fā)出多種不同規(guī)模的一體化污水處理裝置,如武漢的新天達美環(huán)保公司還開發(fā)了以風能帶動曝氣的一體化分散污水處理裝置等。6. 結語為加速我國新農村的建設進程，保護農村生態(tài)環(huán)境，解決