城市生活污水无动力综合治理方案初探秦祖兵

四川环境2002年第21卷第l期城市生活污水无动力综合治理方案初探秦祖兵(德阳族湖开发区管委会,四川德阳618(XM〕摘要:本文探讨了“沼气池+人工湿地”治理城市生活污水在技术、经济上的可行性,并与城市污水厂相比较,结果表明:前者有明显的优势。关键词:污水治理;沼气池;人工湿地中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1001一3644(2002)01一67一02肠m块tothese叨ageTn纷tment城thoutPOwerQINZu一bing(Admin说arzi*肠n:n,ir卿ofji刀hgu五沦阴;on:ic台丁比丙ni。左尽默沥加2价ZtA、,1飞脚ng,5女为uan618X(H),以ina)A比七,ct:Thisthiessfocus司uponthetceihn司and~efaeslbilityofapp1icationofbi0gaSdi脚terpluscosnutret司wetland,anewtech加1“戮inthetearntrentoftjrb田1eSwage.nAd图nl降司州thbioch。阅eatr加entu,妇~Uyatpr已瓷幻twastaewtertreatmelltworks,the~hofthe~侧叮lisons比wsthatthef6rnlerone15better.Keywo川s:Wasteawtertaretnlent;bi吃asdisester;construet司wetland1前言城市污水的治理现一般采用污水处理厂进行集中处理。由于污水处理厂投资大,运行费高,很多城市财政难以承受,制约了污水处理厂的建设,许多城市污水直接排放,造成江河污染。寻找一种经济的治理技术已相当迫切,为此,笔者提出采用分散式的沼气池结合集中式的人工湿地技术处理城市生活污水,该技术为无动力治理技术,既能使治理水达到或优于排放标准,又能综合利用,节约土地,提供沼气、农灌水,建成湿地公园;投资省,不耗能,运行费用低,一般城市完全有能力承担,是一种经济适用的技术,应加快研究,并在城市污水治理中推广、运用。2“沼气池+人工湿地”治理技术简介2.1沼气池治理技术简介沼气池最早起源于我国农村川,利用农作物废料、粪便,经厌氧发酵而产生沼气,提供能源和优质有机肥。从70年代末,逐渐利用来处理城市生活污水,其处理流程为:进水—沉淀、除油—厌氧发酵—沉淀—收稿日期:200卜07一23作者简介:秦祖兵(1966一),男,四川资阳人,1988年毕业于四川大学环境化学专业,工程师。出水。随着处理技术的不断完善,设计的越来越合理及新填料的不断使用,其治理效果日益突出,我国在此领先于世界各国。它有如下特点:去污力强,可去除有机物80%以上和绝大部份病菌,出水接近排放标准;耐冲击力强,出水水质稳定;占地少、投资省,沼气池可建在房屋之间的空隙处,上面为绿化或通道;可回收能源—沼气,这是其它治理技术没有的。在我国各城市沼气的普及率参差不齐,这与重视程度和管理的严易分不开。有的城市严格管理,普及率相当高,排放口污染物浓度也很低。德阳市就是一例,污水仅经沼气池处理,总排污口污染物浓度大大低于其它城市(见表1)闭,并接近污水排放标准。表1德阳市排污口水质及排放标准项目C创灭r氏)1飞SST一NT一P(吨几)(吨几)(哩几)(呢几)(吨L/)排污口水质7.91523890.51.51.6污水厂排放标准6一81203030101一2由此可见,沼气池处理城市生活污水是切实有效的。DOI:10.14034/j.cnki.schj.2002.01.019四川环境2加2年第12卷第1期2.2人工湿地简介湿地是陆地和水体之间的过渡地带;有足够贴近土壤表面(或表面以上)的水层,以维持土壤的湿润状态和厌氧的土壤环境,并维持着优势的水生植物的地方。湿地污水处理系统,是一种前景光明的新兴污水处理技术,目前已被许多国家的政府采纳和利用,这些年来,世界各地纷纷掀起利用自然或人工湿地处理污水的热潮。多年的研究和实践证明3[,41:湿地对控制污水污染是一种行之有效而且经济实用的。湿地系统中,生长着水生植物和大量的厌氧菌、好氧菌,当污水流经湿地时,经物理沉淀、吸附,微生物分解、植物吸收等作用而使污染物浓度降低。由于湿地处理系统丰富的营养,可生长各种沼泽动、植物,成为一处自然景观。人工湿地污水处理系统与自然湿地相比,有处理效率高、节省土地、易于控制的优点。但用地仍偏多,如何节约土地是研究重点。探圳白泥坑人工湿地污水治理系统,经精心设计,处理每立方米水占地仅为2.7时囚,达到了国家先进水平。人工湿地的作用是多方面的,不仅可处理污水,而且还能形成一个丰富多彩的生态系统。2.3“沼气池+人工湿地.污水处理的设想沼气池和人工湿地在处理城市生活污水中互为补充。污水经招气池处理后,才能进人城市污水管。招气池普及率的高低与管理密不可分,必须要求在建筑物使用前建好沼气池。这方面,德阳市的经验值得借鉴:在办建设项目规划许可证前,必须签订沼气池修建合同,沼气池由建设单位出资修建,完工后,建设项目才能竣工验收。由于长期坚持,严格把关、成绩十分显著。产生的沼气或用作燃料或放空。对进人城市污水管的生产污水、服务业污水,先经初步处理,才能进人管网。经污水管集中,流入下游的人工湿地。由于污染物大部去除,可大大缩小湿地面积,并可保证湿地处理后,达排放标准。人工湿地规划成公园,种植多种沼泽植物,由于丰富的营养,是鱼类、水禽、迁徙候鸟及其它野生动物的栖息繁殖地,并为人们提供一种贴近自然、了解自然、享受自然的休息和娱乐场所,提供大量的植物纤维。污水经人工湿地的进一步净化,可满足农灌水要求圈,并经植物监测及水质检验等措施保证后,为农业提供稳定、优质的水源。由于出水还有部份营养,可提高农业产量。农灌后,污水大部分蒸发,剩余部份进一步净化,水质可达到自然水体的标准。这样,污水得到了较彻底的治理。3“沼气池+人工湿地”系统治理城市生活污水的可行性分析为了简明扼要,以某城市生活污水为例,该城市约20万人,城市污水10万衬/日。沼气池容积设计采用0.5衬不人,造价为700元/时,则每人处理费为350元。20万人的城市,沼气池总投资为7000万元,此投资由建设单位支付,通过房屋交易等过程转移到房屋使用者头上,政府不用负担。沼气池不需专门管理,运行费低,还可提供能源。经处理后,污水水质应达到或优于德阳市排污口水质(见表1)。人工湿地进水按此数据设计,由于经沼气池处理,人工湿地进水水质已接近排放标准,要求人工湿地对污染的去除率不大。采用深圳白泥坑人工湿地的水力负荷设计,即每时污水占地2.7时,共占地405亩,污染去除负荷很低,为12g(I)I无rn/12.d;3gBO马/时·d。出水完全可达到排放标准川。投资情况:征地按6万元演,建设按4万元八有计,费用为10万元/亩,总投资为4050万元。管理采用人工管理,与农作物管理类似,其运行费按农田收入的3倍计算,即3000元/亩·年,则总运行费为121.5万元。如考虑人工湿地因提供的观赏、植物、灌溉等收人,其运行费用更低。“沼气池十人工湿地”系统治理城市生活污水不论在技术、经济上都是可行的。4“沼气池+人工湿地”系统与污水处理厂的比较以20万人口城市,自排污10万衬水为对象,污水处理厂采用氧化沟法。4.1经济指标的比较表2“沼气池千人工湿地,与污水处理厂经济指标比较经济指标污水处理厂沼气他+人工湿地投静态总投资(万元)2〕义均11050,其中政府投资4050资基建指标(元乃113)2X(犯1105占总占地面积(亩)159405地占地指标(分乃旧笋)l,肠2.7耗年耗电(千度)13140一科24’能电耗指标(度而户).0肠一0.176.处理年处理成本(万元)2337121`5成本处理指标(元石们早)0.640.03注:’表示由沼气能量换算而成的电量。“沼气池十人工湿地”系统与污水处理厂相比有明显的经济效益,其总投资为污水处理厂的55%,需政府投资的为污水处理厂的20%,处理费仅占污水处理厂的5%。4.2其它方面的比较(下转第71页)四川环境2002年第21卷第1期4结论4.1在含磷为50一120gnr几的原水中,粉煤灰的最佳用量为2.0一2.595/omL,溶液体系宜中性,粒径范围为140一160目粉煤灰去除效果最佳。4.2研究表明,粉煤灰对磷酸根离子的吸附等温式可用1刀ngllluir模型来表示,在灰水比为2.0一2.595/omL时,普通含磷废水中的磷几乎可以完全去除。ù64,ùnùO八204,且11..1,..卫ǎ曰、以à。g。口,0一210010203040506070Ce(mg/L)图4粉煤灰吸附等温线,..J,Jeses气..J,`凡J4尸.1ó尸..LFesL由图4可见,粉煤灰对磷酸根离子的吸附在实验浓度范围内与劫1191lluir模型相吻合,将实验数据进行回归处理可以求得Lmg爪iur吸附等温度方程段闷e=O.21553eC+0.9295,相关系数R=0.9912。参考文献川J,w.Pat巴艾。,汪大翠译.工业废水处理技术手册仁M3.北京:化学工业出版社,1993,145.阎存仙.粉煤灰的综合利用〔J〕.上海环境科学,1996,巧(2):21-23.刘连成.中国湖泊富营养化的现状分析〔J].1997,12(3):61.水和废水监测分析方法[M〕.北京:中国环境科学出版社,1989.,,JJ,Jes,Jes,ó1à4rlFesLFesL(上接第63页)护的统一管理,对本地区的资源保护与开发进行监督与评价,对维护各地区和各流域的生态环境保护是会很有益的;对因资源利用造成的环境污染和生态环境破坏的行为应进行严格的监督管理和处罚,就能更有效地督促行业部门进行污染防治和生态环境的恢复。只有这样才能真正体现现行的环境管理体制的两大特点,才能真正有利于环境保护与可持续发展战略的实施。参考文献《中国环境法制电视教育讲座》指导委员会办公室编.中国环境法制「M〕.北京:国防工业出版社,1994.胡宝林主编.环境行政法tM〕.北京:中国人事出版社,1993.周坷.环境法〔M〕.北京:中国人民大学出版社,2以洲).潘静成主编.经济法学〔M〕.北京:中央广播电视大学出版社,2《兀jK.宋永寿.行政法[M〕.成都:四川人民出版社,1999.参考文献曹国强.城镇生活污水净化沼气池的设计、施工和验收.第一期全国《沼气工程和装备》专业技术讲义【c].中国沼气学会,1991.中国市政工程西南设计院.德阳市污水处理工程预可行性研究仁R〕.1997.程树培.应用人工湿地生态系统处理中小城市排放废水〔J〕.城市环境与城市生态,1989,2(1):35一37.黄立菊.湿地处理污水的研究〔J〕.生态科学,1996,15(2):117-120、-一---四川省环境保护科学研究院.人工湿地系统处理污水工艺的机理研究〔R」.1997.黄时达.与农业灌溉相结合的人工湿地系统处理污水新工艺研究[J」.科学中国人,1999,4:26一29.唐受印等.水处理工程手册〔M].北京:化学工业出版社,20(X).óJles,..FJJJJ,esJJ、Jes,eseslresesesesl,乙1à4ōr6,才r..rL`esJL.LL.esó一一一仁尸lr·(上接第68页)污水处理厂把污染物作为废物而去除,其作用单一,而“沼气池+人工湿地”系统作用多种多样,不仅能去除污染物,而且还能变废为宝,把污染物转变成可利用的甲烷,湿地生物群落、农作物的营养;不仅给大量动植物提供栖息环境,而且可给我们提供旅游休闲和科学考察场所,提供湿地产品和农灌水源。5结一论综上所述,“沼气池十人工湿地”治理城市生活污水,技术上可行、经济上合理,有良好生态效益,有比城市污水处理厂不可比拟的优势,是一种值得推广的治理技术。在这方面,我们应该多探索、研究、多创新,创造出有中国自己特色的治理城市生活污水的新方法。