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农村生活污水处理技术

2021-02-22

乡村科技 2021年28期
关键词:沼气池生物膜污水处理

黎 燕

(赣州市南康生态环境局,江西 赣州 341400)

随着我国社会经济的不断发展,人们生活水平逐步提升,城市污水可采集排放至污水处理厂开展集中处理。但随着农村城镇化发展的不断深入及农村生活方式的不断转变,大量农村生活污水没有经过处理便直接排放,由此引发了严重的农村水污染问题。农村水污染不仅会对当地生态环境造成影响,而且会随着河流对淡水资源造成破坏,进一步对农村居民生活质量、身体健康构成极大威胁。受农村人口众多、分布范围散、水质不稳定、采集难度大等因素影响,农村生活污水处理存在较大的难度,由此要求在农村生活污水处理过程中应秉承因地制宜原则,采用科学适用的污水处理技术,以有效解决农村水污染问题[1]。

1 农村生活污水来源

农村生活污水,主要指的是农村居民生活中产生的污水,表现出成分单一、污染物变化幅度较小等特征。现阶段,农村生活污水来源主要有厨房水、生活洗涤污水及厕所污水等。

1.1 厨房污水

厨房污水涉及淘米水、洗菜水、洗碗水及刷锅水等。该部分污水在农村生活污水总量中占比约为16%。其中,淘米水、洗菜水中含有米糠、菜屑等有机物,其他污水则含有钠、醋酸、动物脂肪等物质。随着近年来农村居民生活水平的逐步提升,诸如油脂类、肉食类等食品在农村居民日常饮食中的占比不断提高,不仅使得农村生活污水中油脂混合物、动植物脂肪等的含量显著增加,也使得厨房污水的成分趋于复杂化。

1.2 生活洗涤污水

生活洗涤污水涉及洗衣污水、洗浴污水等。该部分污水排放量庞大,在农村污水总量中占比极高,并且其中所含的磷、氨、氮是致使农村水体富营养化的重要因素之一。相关调查得出,超过90%的农村家庭长期使用洗衣粉,6%的农村家庭同时使用洗衣粉和肥皂,仅有2%的家庭长期使用肥皂。洗衣粉的肆意使用在很大程度上加剧了农村水资源磷负荷问题。

1.3 厕所污水

厕所污水即为冲洗厕所产生的污水。随着近年来农村“厕所革命”的不断推进,广大农村地区传统的旱厕得到了优化改造,但抽水马桶的推广使用导致厕所污水大量产生,其中包含的磷、氨、氮等明显高于厨房污水及生活洗涤污水[2]。另外,一些农村家庭仍在使用旱厕,同时一些农村家庭养殖家畜家禽,产生了冲圈水。畜禽粪尿中的氮、磷等元素含量极高,冲洗水中的悬浮物(SS)等含量也极高。相关数据显示,养殖1头猪产生的废水约是1个人的7倍,养殖1头牛产生的废水约是1个人的22倍。

2 农村生活污水排放造成的危害

目前,很大一部分农村地区缺乏完善的生活污水排放渠道及污水处理系统,这也是生活污水肆意排放的一个重要原因,一方面对农村生态环境造成了不利影响,另一方面对农村居民身心健康造成了不利影响,并阻碍了农村经济发展。农村生活污水肆意排放造成的危害具体表现如下:一是农村生活污水未经全面系统处理,流入地势低洼的湖泊、河流等,使各种水源遭到一定污染;二是农村生活污水还是疾病的源头,如果忽视农村生活污水排放问题,让其肆意排放,无疑会加大疾病传染风险;三是如今农村自来水仍尚未得到全面普及,普及率约为69%,农村生活污水排放会造成地下水污染,对农村用水安全构成极大威胁。由此表明,亟待提高对农村生活污水处理的重视度,并推进农村生活污水处理技术的有效创新。

3 我国农村生活污水处理现状

现阶段,在众多农村地区,污水大多通过沟渠排入其他地方,而排放之前没有进行有效的处理,极易致使水生态环境逐步恶化。我国地域广袤,不同地域经济发展水平不同,所以,农村生活污水处理实际情况也表现出一定的差异。长期以来,农村地区经济较为落后,使得污水处理问题一直未得到有效关注,同时没有建立起相应的污水处理体系,加之农村居民对污水处理缺乏有效重视,使得生活污水随意排放,对农村生态环境造成极大破坏。另外,部分污水处理部门未对当地农村的实际用水情况及生活污水排放特征进行全面深入的调研,而简单沿用城市生活污水处理模式,造成农村生活污水处理效果不尽如人意。

近年来,相关人员对农村污水处理技术展开了广泛研究,使得影响农村生活污水处理效果的因素不再局限于技术层面。但随着城镇化发展的不断推进,在人口、生产要素等因素的影响下,农村生活污水处理受到了一定影响。农村生活污水来源涉及厨房污水、生活洗涤污水、厕所污水等多个方面,而农村建设的管网并不具备统一性,使得农村生活污水处理效果不尽如人意。另外,污水处理离不开资金、人才的支持,但大多数农村地区缺乏资金、人才,这无疑进一步加大了农村生活污水处理难度。综上,基于对污水处理效果、建设成本等因素的综合考虑,选择适宜农村的污水处理技术模式是农村生活污水处理研究实践的一个重要方向。

4 农村生活污水处理技术手段

4.1 土壤毛管渗滤系统

土壤毛管渗滤系统,主要指的是通过在土壤上建设渗滤沟,然后对污水开展微生物、化学、物理等的降解、吸收处理,达成污水净化目的,最后排放至各个区域。如今,土壤毛管渗滤系统已在一些发达国家得到广泛应用,不论是基础设施建设还是工艺流程等都趋于完善,同时全套技术也越来越规范[3]。通过这一污水处理技术,可实现对污水中有害物质的有效消除,并且可保证消除率较高。相比较而言,该技术投入成本较低、自动化水平高、运行高效,应用该项技术不会对地方生态造成影响,且不受当地气候、季节影响,可显著提升污水处理及循环利用效果。如果将其应用于我国农村生活污水处理,可以在一定程度上解决水资源供求矛盾,使农村生活污水问题得到改善。

4.2 人工湿地处理系统

作为天然绿色的湿地系统,如今人工湿地处理系统在污水处理中的应用已获得较为可观的成效,其尽管有赖于人为操作,但主要为自然产物,讲究依托一系列沼生植物建立完善的生态系统,凭借动植物、土壤及微生物的相互作用,对污水中的污染物予以分解、吸收,进而达到污水净化目的[4]。需要注意的是,人工湿地处理系统的结构较为复杂,在实际应用中要同时考虑各种功能。例如,就生物功能而言,强调通过微生物的新陈代谢来达到污水处理目的;就化学功能而言,主要涉及系统中包含的一系列化学反应;就物理功能而言,主要在于对难溶性有机物可发挥沉淀作用,且植物本身可发挥吸附作用等[5]。如今,人工湿地处理系统已在一些发达国家得到广泛推广应用,但不可否认,该项污水处理技术也存在一些不足,对土壤环境提出了较高的要求。

4.3 生物膜技术

生物膜技术作为一项人工处理技术在污水处理中已得到广泛应用,尤其适用于对分散污水的有效处理。近年来,研究推出的诸如好氧生物膜、厌氧生物膜技术不断发展完善,依托对这两项技术的应用,将好氧微生物或者厌氧微生物附着于污染物表层,待产生生物膜后,即可实现对水中污染物的有效处理,获得较好的污水净化效果[6]。推广生物膜技术,不仅无须投入大量的成本,而且技术设备简单、污水处理效率高。生物膜反应器是生物膜技术中的重要组成部分,由排水系统、布水装置、填料等构成,其中,填料包括有机填料和无机填料,较易获取。此外,近年来对于固定微生物技术、新型生物膜反应器的研究获得了一定成果。

4.4 沼气池处理技术

在农村生活污水处理中,可引入沼气池取代过去的化粪池,沼气池的建设对内部的厌氧环境提出了较为严格的要求,依托沼气池的微生物可实现对污水中有机物的有效分解,并获得有再利用价值的甲烷,如此一来,既可实现对污水中有机物的有效消除,又可为农户提供农村生产所需的肥料,获得良好的污水处理效果[7]。相较于其他污水处理技术,沼气池处理技术无须投入大量成本,并且技术简单、操作便捷,所以在我国农村生活污水处理中拥有较为广阔的应用前景。但实际应用沼气池处理技术时,必须防范出现重建及管理等相关问题。换言之,建设沼气池时,应结合农村地区实际情况,科学、合理建设沼气池,并切实保证其建设质量,开展好后期运行管理工作,以获得良好的污水处理效果[8]。此外,可将沼气池处理技术与其他污水处理技术进行搭配应用,以收获更理想的农村生活污水处理效果。沼气池处理污水的流程如图1所示。

图1 沼气池应用示意图

4.5 蚯蚓生态滤池系统

蚯蚓生态滤池系统,主要指的是基于生物滤池,利用蚯蚓在土壤中翻动的特性,以增强土壤透气性能,进而在水分、气体充足前提下实现对污水中有机物质的有效分解[9]。这一污水处理技术主要是利用蚯蚓与微生物的共同作用,属于一种新型污水处理模式。蚯蚓生态滤池系统投入成本低,运营管理便捷,有机物消除率高,并且可实现污水、污泥同步处理。相关统计数据显示,其对生活污水中化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)的消除率约为90%,对磷、氨、氮的消除率约为80%[10]。但蚯蚓生态滤池系统同样存在不足之处,其对生活污水中磷的消除率存在较大幅度的波动情况,同时对外界温度要求较高。

4.6 厌氧池技术

在我国新型农村生活污水处理中,厌氧池技术可有效实现生态环境效益与社会经济效益相结合。这一新型沼气池生产工艺简单,经济成本偏低,可供大型农户、企业使用。在厌氧池技术实际应用中,通过对1个小型厨房、1间厕所的有效结合,有助于优化水循环,使污水流动停留时间保持在合理范围,同时优化厌生臭氧生物处理区域池水的动力停留流程,并确保污水在厌氧处理区域内可保持充足的厌氧空气转入[11]。此外,可借助动力厌氧处理池开展污水处理,依托污水厌氧菌对处理污水填料中的各类小分子及其有机物予以分解处理,转化成其他小分子或者可溶性无机物,让其充分被污水后续处理工艺缺水段中的微生物进行氧化降解[12]。由于这项技术具备厌氧处理出水效果稳定、基本维护无须投入专人管理等优势,因而在农村生活污水处理中得到了广泛应用。

5 结语

农村生活污水不仅影响农村水源地安全,而且关乎农田灌溉质量,进一步直接影响农村居民未来的生产和发展。随着我国新农村建设的不断推进,必须提高对农村生活污水处理的重视度,保证农村居民生活质量。在农村生活污水处理中,应结合农村地区实际情况及污水特征,引入适用的污水处理技术,如土壤毛管渗滤系统、人工湿地处理系统、生物膜技术、沼气池处理技术等,以获得理想的处理效果。

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