农村生活污水处理技术

农村生活污水特征与处理技术云南中发环保节能工程有限公司技术部陶宏2018.19一、农村水环境污染现状主要内容二、农村生活污水特征四、发达国家农村污水治理的启示三、生活污水处理技术农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡(镇)4.54万个，乡村户数2.37亿户，乡村人口达9.20亿人，农村人口分散，人口数量多，没有任何生活污水的收集和处理设施，这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。据测算，全国农村每年产生生活污水80多亿t，严重污染了农村地区居住环境，农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染，饮用水水质安全受到严重威胁，直接危害农民的身体健康，严重影响农村地区的环境卫生，极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算，农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元，我国农村环境与生态状况令人担忧。一、我国农村水环境污染现状1、现状根据住建部2012年5月发布的《中国城镇排水与污水处理状况公报》显示，我国60余万个行政村，对生活污水进行处理的仅占6.7%。污水的直接排放造成严重的“脏、乱、差”现象。据测算，全国农村生活污水排放量约为2300万d/t，BOD为530万d/t，COD为860万d/t，总氮为96万d/t，总磷为14万d/t。我国近3亿的农村人口饮用水不合格，其中1.9亿人的饮用水中有害物质含量超标。针对农村环境问题，我国提出农村连片整治政策，并出台了《全国农业和农村经济发展第十二个五年规划》、《农村环境连片整治技术指南》和《农村生活污水处理项目建设与投资指南》等指导性文件。2、污染来源（1）农村生活污水根据水中污染物浓度高低，可分为黑水（冲厕水）和灰水（其余排水）2部分。农村生活污水主要特征见表1。（2）乡镇企业（3）畜禽、渔业养殖（4）非点源污染非点源污染有广义和狭义的两种理解，广义指各种没有固定排污口的环境污染，狭义通常限定于水环境的非点源污染。与点源污染不同，非点源污染具有分散性、隐蔽性、随机性、潜伏性、累积性和模糊性等特点，因此不易监测、难以量化，研究和防控的难度较大。非点源污染是指在工农业生产与人们的生活中，土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药等有害物质、秸秆农膜等固体废弃物、畜禽养殖粪便污水、水产养殖饵料药物、农村生活污水垃圾、各种大气颗粒物等，通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水、地表径流、地下淋溶、大气沉降等形式进入水、土壤或大气环境所造成的污染。农业面源污染城市径流污染农业非点源污染是指在农业生产活动中，氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质，通过农田的地表径流和农田渗漏形成的环境污染，主要包括化肥污染、农药污染、畜禽粪便污染等。化肥污染农药污染农膜污染秸秆燃烧污染养殖业非点源污染中国农业科学院的研究成果显示：在中国水体污染严重的流域，农田、农村畜禽养殖和城乡结合部地带的排污是造成流域水体氮、磷富营养化的主要原因，其贡献大大超过来自城市地区的生活点源污染和工业点源污染。研究同时指出，在中国流域面积大的水域，如滇池、五大湖泊、三峡库区等，水体富营养化的主要驱动因子为：高氮、磷肥料用量的菜果花农田面积大幅度增长；流域农村地区畜禽养殖业密集发展；基础设施差的城乡结合部城镇建设快速扩展。农村经济发展迅速，生活水平较高，但农村的环境建设与经济发展不同步，农村水环境污染严重。农村的“脏乱差”现象对人群健康的存在威胁。二、农村生活污水特征参数pHCOD(mg/L)NH4+-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)浓度6.2870943555.14生活污水水质监测结果类别CODSSNH4＋-NTPTN(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)厨房污水110880230418.4754.0963.93化粪池污水237035647532.36—厨房污水234403686.16.4926.78厨房污水39370149051.1650.77169生活污水11501025.82.74337.43生活污水21681323.261.31344.68农村污水特征村落生活污水水质监测结果类别CODSSNH4＋-NTPTN(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)河网1#村猪场11409667245.2223.39249.27猪场2213038858.1436.4880.71河网2#村鸭塘1130380—4.9822.35猪场5750750—94.45—河网3#村猪场86404880391199.56—渔塘159021.330.90290.055.2801畜禽养殖场的污水水质分析参数pHCOD(mg/L)NH4+-N(mg/L)TP(mg/L)浓度7.1~7.3162~24228~683.9~4.9云南村落污水部分水质存在问题收集难度大：96%以上的村庄没有排水管道，乱泼乱倒现象严重，雨水、污水和尿液大多一起排入坑塘。管理不到位：近年来，我国虽然已经制定了一些农村生活污水处理技术，以及建设了一些污水处理工程，但正常运行的较少。由于管理不到位和技术人员的缺乏，建好后无人看管，导致大部分工程处于瘫痪状态。地域广阔和资金不足：据统计，截止2013年底，农村人口占全国总人口的50%，表明全国50%的生活污染负荷分布在农村。由于农村经济落后，农村污水的治理过程中需要有足够的资金来源，用于工程建设和后期的运营管理维护，从而成为制约农村污水治理的一大难题。政策不完善和观念落：农村环境保护的相关机构不健全和政策不完善，大多是理论性文件，实际操作性能差。同时，由于生活习惯问题，在起步阶段，由于村民的环境保护意识较差，故实现观念的改变仍需要较长时间。农村污水特点与问题特点：总量很大，但做为个体而言，水量较小；水质、水量变化大，排放无规律；分散，通过大规模管网收集污水有困难，且经济上不合算。制约农村污染有效控制的瓶颈：缺乏资金保障、缺乏科学规划、缺乏高效组织、缺乏技术标准、缺乏长效管理。在技术方面：城市污水厂的技术工艺不适合，需要研究和总结真正适合农村的分散型污水处理技术；在管理方面：缺乏相应的规程、规范、准则和标准等；在机制方面：缺乏有效的农村污水处理设施的投资与长期运营机制。农村污水处理模式主要可分为集中处理和分散处理。集中处理模式：即将所有住户产生的污水集中收集，统一建设污水处理设施，通常采用自然处理和常规生物处理等工艺形式。分散处理模式：即将污水按照分区进行收集，单独处理，通常采用中小型污水处理设备或自然处理等形式。庭院式处理模式：该模式主要是针对单独的住户，建设三格化粪池。三格化粪池是将粪便的收集、无害化处理在同一流程中进行，由便池蹲位、连通管和分成三个相互连通格室的密封粪池组成。就近接入市政管网模式：村庄污水接入市政管网统一处理模式，即村庄内所有农户污水经污水管道集中收集后，统一接入邻近市政污水管网，利用城镇污水处理厂统一处理村庄污水农村污水处理模式农村生活污水处理模式：我国农村风俗习惯、人口、自然、经济及社会条件差异大，单一的污水处理模式不能达到农村生活污水达标处理的目的。根据我国农村基本国情，生活污水处理大致形成3种模式，即分散处理模式、村落集中处理模式和纳入城镇排水管网模式。分散处理模式：即单户或几户，采用小型污水处理设备或自然处理形式处理生活污水，其适用于人口密度稀少、地形条件复杂、污水不易集中收集的村庄污水处理。目前，庭院式分散处理-街道式局部集中就地处理采用较多。村落集中处理模式：连片村庄有如下3种形式：（1)对地域空间相连的多个村庄，通过采取措施实施综合治理。（2)围绕同类环境问题或相同环境敏感目标，对地域上互不相连的多个村庄进行同步治理。（3)通过建设集中的大型污染防治设施，利用其辐射作用，解决周边村庄的环境问题。该模式适用于污水排放量较大、人口密度大、远离城镇的地区。该处理模式，与污水处理站类似，通常采用生物与生态组合处理等工艺形式。城镇排水管网模式农村生活污水单元处理技术农村污水处理实用技术包括化粪池、污水净化沼气池、普通曝气池、序批式生物反应器、氧化沟、生物接触氧化池、人工湿地、土地处理和生态塘等。预处理技术农村生活污水来源多且分散，建议遵循雨污分流原则。雨水通过管道或排水沟单独收集，然后直接排入生态系统进行处理或灌溉农田等。生活污水的收集和预处理，建议保留化粪池或村民门口附近的坑塘。化粪池不仅可以起到收集污水的作用，同时还可以通过微生物新陈代谢作用除去部分有机质。生物处理技术生物处理技术：是利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解态或胶体态的有机污染物转化为稳定的无害物质。农村生活污水有机物含量相对偏高，有毒有害物质含量少。处理工艺常常以生物处理为核心。生物处理技术包括厌氧处理、好氧处理2大类。厌氧生物处理技术：厌氧生物处理技术无需曝气充氧，产泥量少，是一种低成本、易管理的污水处理技术，能够满足农村生活污水处理的技术要求。农村污水处理中常见工艺有厌氧生物滤池和复合厌氧处理技术。厌氧生物滤池：厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出。该工艺能耗少，操作简便，处理能力较强，滤池内可以保持很高的微生物浓度，不需另设泥水分离设备，出水SS较低。存在问题是滤料费用高，滤料容易堵塞，生物膜很厚，须严格控制进水悬浮固体浓度。马传军等在春季低温条件下采用牡蛎贝壳为滤料，研究厌氧生物滤池处理生活污水效果。结果表明，污水温度为14〜16°C,进水COD浓度为500〜600mg/L,HRT为14h时，COD去除率可达83%。复合厌氧处理技术：复合厌氧处理技术结合了厌氧污泥床反应器和厌氧生物滤池2种反应器的优点，用于处理集中居住区生活污水的新技术。该技术处理效果好、能耗少、运行费用低、操作管理方便。好氧生物处理技术：在有氧条件下，利用好氧微生物（包括兼性微生物）的作用对污染物进行处理的方法，去除率可达到90%以上，一般比较适合经济条件较好或对出水要求较高的村庄。适合农村生活污水处理的好氧工艺有生物转鼓、生物转盘、SBR、生物滤池、氧化沟等。生物接触氧化池是生物膜法的一种。该技术将污水浸没全部填料，氧气、污水和填料三相接触过程中，通过填料上附着生长的生物膜去除污染物。生物接触氧化池操作管理方便，比较适合农村地区使用。序批式活性污泥法（SBR)也称间歇性活性污泥法，集调节池、曝气池、沉淀池为一体，不需设污泥回流系统。该工艺操作方便、节省投资、效果稳定，污泥不易膨胀，耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力，适于经济较为发达、用地紧张、水量变化大和需要较高出水水质的农村中小型生活污水处理曝气生物滤池：简称BAF，是集生物膜法与活性污泥法两者优点于一身的第3代生物滤池。BAF具有去除有机物、有害物质、脱氮、除磷的作用；占地面积小、基建投资少、能耗及运行成本低。生态处理技术生态处理工艺能够很好地结合广大农村地区的自然地理条件，如当地的废塘、滩涂、废弃的土地，因而基建投资低；运行过程无需投加药剂，运行费低；污泥产量少，适当处理还能够达到农业回用标准，减少了2次污染；工艺运行相对稳定，抗冲击负荷能力强，能够使污水稳定达标排放，出水可以直接回用于农田灌溉或农村杂用水。国内外用于农村生活污水处理的工艺主要有人工湿地、地下渗滤、人工快渗、生态塘。人工湿地：主体由土壤和按一定级别充填的填料等组成，并在床表面种植水生植物而构成一个独特的生态系统。种植有芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物，地下渗滤：将污水有控制地投配到距地表一定深度、具有一定构造和良好扩散性能的士层中，使污水在土壤的毛细管浸润和渗滤作用下，向周围运动达到净化目的。人工快渗：在快速渗滤系统运行中，污水周期地向渗滤田灌水和休灌，在土壤层形成的厌氧、好氧交替运行状态有利于氮、磷的去除。生态塘：生态塘是从氧化塘发展而来的污水生态化处理技术，主要进行污水的二级深度处理。它是利用水体自然净化能力处理污水的天然或人工池塘，在太阳能作为初始能源的推动下，借助菌藻共生强化系统去除有机物，以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生水资源予以回收利用，实现污