农村面源污染治理技术

1浙江省农业农村面源污染治理技术简介（生活污水和畜禽养殖废弃物治理篇）2第一部分基础知识介绍一、农村面源污染整治的背景和意义所谓面源污染，是相对于点源污染而言的一种水环境污染类型。美国将其定义为“污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体。”这里的微量是指污染物浓度通常较点源污染低，但其总负荷却非常巨大。与之相近的一种定义认为，面源污染“是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降水（或融雪）的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等），并引起水体的富营养化或其它形式的污染”。通常，点源污染主要包括工业废水和城市生活污水污染，这类污染一般有固定的排污口集中排放；相比之下，面源污染则起源于分散、多样的地区，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂且潜伏周期长。事实上，面源污染更多地与农业、农民和农村相联系。我国农村过量和不合理地使用农药、化肥，小规模畜禽养殖的畜禽粪便，以及未经处理的农业生产废弃物、农村生活垃圾和废水等，都是造成面源污染的直接因素。20世纪70年代以来，面源污染及其治理成为国际环保界关注的新话题。一些发达国家在控制面源污染方面积累了一定经验，取得了一定的成效。相对而言，面源污染进入中国环保议程的时间较晚，与中国面源污染的严重情形很不相称。整体上讲，目前中国的面源污染控制仍处于研究和规划阶段。有限范围内的一些治理项目主要侧重于从工程技术的角度分析面源污染的成因并实验相应的治理方案，取得的实际效果还非常有限。面源污染带来的直接后果，就是地表水质量严重下降；水源水质污染增加了城市供水风险和处理成本；农村生活用水困难，相当比例的农村人口饮用不洁水，农村人口的基本生活质量难以得到保障；水生动植物消亡，生态平衡遭到破坏。因此，在目前工业点源水污染已经基本得到有效控制的形势下，农业农村面源污染已成为影响地表水质量的主要因素。对农业农村面源污染的治理已刻不容缓。并且，我省目前正全力开展生态省建设，其中重要内容即是全面改善生态环境，加强生态产业，推进社会经济的可持续发展。农村村庄环境整治是生态省建设的重要步骤，控制面源污染是其核心。因此，治理农村面源污染的时机已经成熟，我省作为沿海发达省份，社会的和经济的基础已经初步具备。3二、浙江农村污染特征和现状概况根据省环保局和省农业厅2001年度进行的“浙江省农业农村面源污染状况及防治对策”研究报告，2000年全省共排放废水30.5亿吨，其中农业农村面源废水排放占30.2%，化学需氧量占全省排放总量的37.2%。1．污染类型在农村面源污染中，以农村生活污水、畜禽养殖和农田流失产生的污染物为主。其中污水排放量以农村生活污水为主，约占91%，畜禽养殖污水约占9%。但是化学耗氧量的排放却是以畜禽养殖污水为主，约占农村面源的57%，生活污水占42%。各主要面源的污染物类型及排放负荷排列见下表：污染物排放水量化学需氧量总氮总磷面源类型及负荷生活污染(90%)畜禽养殖(57%)农田流失(64%)畜禽养殖(62%)畜禽养殖(9%)生活污染(42%)畜禽养殖(20%)农田流失(22%)其它(1%)其它(1%)生活污染(15%)生活污染(15%)上表数据说明，农村生活污水产生量大；畜禽养殖废水浓度高；农田流失是总氮总磷污染物的主要源头。在畜禽养殖中养猪业粪尿排放占畜禽养殖业排放的60%强，废水占70%；养鸭业粪尿排放占10%强，废水占18%；肉牛业粪尿排放占10%强。畜禽养殖不同品种各类污染物排放负荷顺序：污染物负荷顺序化学需氧量生化需氧量氨氮总氮总磷1养猪养猪养猪养猪养鸭2养鸭养鸭养鸭肉牛养猪3肉牛肉鸡肉鸡肉鸡肉鸡合计负荷78%73%81%71%80%另据调查，农村老式建筑中普遍采用无底化粪池，再由于人粪尿得到适当利用，因而生4活污水中粪便污水比例较小，基本以洗涤污水为主。农村新居开始采用三格式化粪池，粪便污水渗漏现象有所改善。但所占比例仍然不高。2．地区分布各地区由于农业结构、生活习惯和自然条件的不同，主要污染特征存在一定的差异，按地区的分布情况见下表：污染类型畜禽养殖生活污染农田流失水产养殖重点地区嘉兴、衢州温州、台州、宁波、杭州嘉兴、宁波、金华、杭州湖州、嘉兴、杭州、台州、金华3．治理现状另据最新资料，截止2004年底，全省已建沼气池总容70多万立方米，可处理的农村生产生活污水规模已达8400多万立方米/年。其中在规模养殖场中建设的大中型沼气池为7.45万立方米，年处理畜禽粪便污水536万立方米。若农村生产生活污水排放总量仍按2000年度数值计算，处理率也仅为9.1%。而实施沼气化处理，主要是基于改善农村能源结构，加强废弃物综合利用角度考虑。虽然在改善农村水环境上有一定作用，但成效并不显著。且沼气处理系统存在一定的局限性。主要面源污染治理情况见下表（2000年数据）：污染类型畜禽养殖生活污染污水处理率2.8%2.5%粪尿利用率--58%粪尿处理率5%24%处理设施投资0.45亿元4.37亿元基于上述现状，为使农业农村面源污染在总体上能够得到有效控制，以（集约化养殖场）畜禽养殖污水和农村生活污水治理为重点，结合不同技术特点，因地制宜、有针对性的进行治理是现阶段切实可行的并将有明显成效的方法。5三、农村面源污染治理适用技术1、农村污染的水质特征如前所述，农村污染重点是生活污水和畜禽养殖尤其是养猪场废水。生活污水的水质又和当地的住房建筑结构集水设施有关。畜禽养殖废水水质与养殖场管理水平、饲料品种和清粪操作工艺有极大关系。一般可分为以下几种情况：（1）生活污水a、旧住宅采用无底化粪池，粪便污水除少量利用外，其余基本渗入地下，仅有洗涤废水排放进入地表或可被收集，废水的污染物浓度不高；b、新建筑采用三格式化粪池，污水全部被收集，经化粪池处理后溢流排放。（2）畜禽养殖废水a、干清粪工艺——畜禽粪便一经产生便分流，干粪由机械或人工收集清扫运出，尿液及冲洗水进入排水系统处理。因此，水中污染物浓度较低；b、水冲清粪工艺——畜禽圈舍经常性的由人工或自动冲洗系统用清水冲洗，能保持圈舍洁净。但用水量大，水中含大量粪便固体，污水产生量大，浓度高，后期处理难度较大；c、自流清粪工艺——在水冲清粪工艺上改良而来，即用少量水稀释粪便成半流体，使其自流进入贮存池然后定期清运。用水量比水冲工艺减少，但粪便在圈舍中停留时间较长，易造成厌氧发酵，影响圈舍环境和产生疫病。粪水混合物浓度更高，处理更难。污水的水质情况见下表：污水种类产生条件水质浓度(mg/l)CODCrBOD5NH3-NP生活污水洗涤废水100~20050~10010~205含化粪池污水250~400150~20020~405畜禽养殖废水干清粪3000~80001500~4000500~80050~70水冲清粪13000~200006500~100002000~3300100~130自流清粪9000~300008000~120002800~4800120~1402、适用技术的基本原理由于生活污水和畜禽养殖污水的性质都具有易生化性，且生化处理运行成本低，管理6简单等，因此此类废水往往采用以生物处理为主和生态型的处理方法。废水的生物处理，即是利用微生物（主要是细菌）在厌氧或好氧条件下消化吸收水中的有机污染物，并转化成无害物质的过程。一般可分为厌氧处理及好氧处理。此类设施有厌氧发酵池、厌氧酸化池、曝气池、氧化塘等。近年来又开发出了生态型的处理技术，即利用自然界动植物的吸收转化作用消除水中污染物，并将处理设施结合景观建设一并进行，使建成后的污水处理设施兼具绿化带和园区水景的作用，此类设施有人工湿地、生态型泛氧化塘等。各种技术的基本原理分述如下：a、厌氧发酵——在隔绝空气条件下，利用厌氧菌的作用，将高浓度污水中有机物分解产生CH4、H2S、NH3、有机胺和N2以及CO2、H2O、大分子降解为小分子的过程，出水有恶臭。由于厌氧发酵所需时间较长，因而设施往往做得较大，污染物浓度一般仍较高。厌氧发酵主要目的是回收污水中的能量，典型的应用是沼气池。b、厌氧酸化——也是在隔绝空气条件下，利用厌氧菌对污水进行处理的一种方式。对于低浓度污水，其中的能量有限，进行厌氧发酵并无经济意义，因而采用污水停留时间较短的厌氧酸化工艺。其目的是将污水中的有机污染物降解成较小分子，但未到达CH4阶段，污水经厌氧酸化处理后，其中的有机污染物在后续的处理中更易被好氧菌所分解。因此，厌氧酸化的目的就是为了提高后续处理效果，其本身的处理效果并不能保证达标排放。c、好氧曝气——污水在富氧条件下，利用好氧菌的作用，将有机污染物分解为CO2、H2O的过程。往往采用机械曝气系统对水体充氧，以满足微生物生长的需要。其特点是处理负荷较高，水力停留时间短，设施体积小，出水水质好。但曝气系统投资较大，运行费用高。d、氧化塘——好氧处理的一种。利用自然复氧，即空气在水面进行氧气交换，使氧气溶入水中以供微生物生长需要。特点是可以利用自然塘，建设和运行费用低。但由于处理负荷较低，因此需要较长的停留时间，因而占地面积较大。e、人工湿地——好氧和兼氧处理方式的一种。在地面挖一坑，坑中按要求放置大小不同的砾石组成透水透气的地下结构，在上部安装布水系统，表面种植特选植物。利用砾石表面和植物根系表面的微生物的作用以及植物本身的吸收作用，除去水中有机污染物和氮、磷，达到净化水质的目的。出水水质可根据设计负荷确定，一般能达到回用水水质标准。人工湿地既有绿化带功能，又是污水的生态处理设施。缺点是施工工程量大，占地多，7季节更替时必须对植物进行收割更换。f、阿科蔓生态型泛氧化塘——属于改进型高效氧化塘。利用自然水塘，塘内种植水生植物和阿科蔓生态基，放养水生动物等，在组成的生态系统内形成食物链。污水中有机污染物成为微生物生长的营养，微生物又成为更高一级动物的饵料。水塘能成为景观的一部分，水质能达到景观水标准。3、通用的处理流程a、对于生活污水，通常可采用的工艺流程如下：洗涤废水粪便污水b、对于畜禽养殖废水，通常可采用的工艺流程如下：畜禽养殖废水排放或回用排放或回用无动力厌氧处理好氧处理厌氧沼气发酵好氧处理8第二部分适用技术介绍一、生活污水处理技术地下式好氧处理池设计单位：浙江省环境保护科学设计研究院原理：粪便污水经化粪池半厌氧硝化及及去除粗物质，食堂生活污水经隔油沉渣池去除浮油及粗物质，两股水通过管沟汇入地下池，通过地下好氧处理池多单元的协同作用，出水达标排放。工艺流程：粪便污水→化粪池地下式好氧处理池初沉池→厌氧池→好氧池→二沉池→排放食堂废水→隔油沉渣池适用场合：适用于平原或山区相对集中的生活污水或畜禽污水。处理效果：CODCrNH3-NP进水400mg/L45mg/L4mg/L出水60mg/L10mg/L0.5mg/L去除率85%78%87.5%建设方式：就地土建，处理池位于地面以下，地顶种草绿化，小规模采用砖砌，较大规模采用钢砼结构。建设费用：600~800元/m3*d占地面积：12~14m2/m3*d运行费用：0.40元/m3管理要求：一人兼职管理使用寿命：土建部分大于20年，设备部分8~10年应用实例：①湖州市中心医院湖州市环境保护局达标验收②湖州市妇保医院湖州市环境保护局达标验收③湖州市第三医院湖州市环境保护局达标验收适用范围：适用于宾馆、旅游景点、学校、医院、集镇等生活污水处理，占地面积少，出水各9项指标达标。使用鼓风机一台。地下厌氧处理池及人工湿地设计单位：浙江省环境保护科学设计研究院原理：有机污染物经厌氧处理得到降解，厌氧池适合降解COD、BOD，NH3-N、P指标在人工湿地进一步降低，最终所有污染指标达标排放。工艺流程：地下厌氧池生活污水—→初沉池→厌氧池→泵→人工湿地—→达标排放适用场合：不管污水集中或分散，不管山区或平原处理效果：CODCrNH3-NP进水400mg/L45mg/L4mg/L出水50mg/L10mg/L0.5mg/L去除率87.5%78%87.5%建设方式：地下部分为厌氧池，土建结构（砖砌或钢砼）；地上部分为人工湿地，土建结构（砖砌）建设费用：600~8