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導語:在農村污水處理常用方法的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
關鍵詞:農村生活污水;污水治理技術;發(fā)展方向
Abstract: in recent years, rural sewage has become the influence of sustainable development of agriculture, endanger the countryside ecological environment, and even damage the farmers the main factors of physical health. Combining with the author's practical experience, the analysis in rural domestic sewage produce way on the basis of the characteristic extremely, introduces the current management in our country rural sewage treatment process, the common characteristics and application situation, and sewage disposal technology development prospects and the discussion.
Keywords: rural sewage; Sewage disposal technology; Development direction
中圖分類號: [R123.3] 文獻標識碼:A文章編號:
隨著社會經濟的快速發(fā)展以及農村生活條件的持續(xù)改善,農民群眾的生活方式發(fā)生了巨大的改變。和以往相比,農村生活污水的污染范圍和污染程度逐年增加,一直沒能得到妥善的解決和有效的控制。據統(tǒng)計,目前我國農村生活污水每年產生量超過80億噸,90%以上的村莊缺乏污水處理設施,超過3億人面臨著生活用水不安全的狀況,農村水環(huán)境污染已經成為阻礙新農村建設的絆腳石。因此,分析我國農村生活污水的產生途徑及其特征,進而研究并推廣先進的、有效的、適宜的污水處理技術,對于促進社會主義新農村建設具有積極的現(xiàn)實意義。
一、農村生活污水的產生途徑及其特征
1、農村生活污水的產生途徑
農村生活污水的來源主要包括廚房污水、清潔污水、人類糞便及生活垃圾產生的滲濾污水等。由于農村缺乏科學完善的污水處理系統(tǒng),各種污水處理設施不健全,或者采用的污水處理技術落后,導致各種本可以被有效處理的生活污水最終成為危及農業(yè)生產、生態(tài)環(huán)境及農民群眾身體健康的重大問題。
2、農村生活污水的特征
和城鎮(zhèn)相比,農村的居住人口較為分散,多數(shù)的人口聚居點缺少專門的、完備的排水及收集系統(tǒng)。從排放形式上講,農村生活污水主要是就地就近排放,缺乏有效的約束和正確的引導。從水質成分上講,農村生活污水水質簡單且濃度較低,污水中的成分以氮、磷居多,通常會在雨水的作用下帶來水資源富營養(yǎng)化的問題,許多藻類災害便是有機物含量過高的生活污水造成的。
此外,農村生活污水的產生量一般較小,但水量變化波動較大,具有持續(xù)但不穩(wěn)定的特點。
二、農村生活污水的治理技術
目前,農村生活污水的主要治理技術包括人工濕地凈化技術、地下土壤滲濾凈化技術、好氧生物處理技術等。
1、人工濕地凈化技術
人工濕地凈化技術是結合農村生活污水獨有的特點,依靠人工濕地對農村生活污水實現(xiàn)半生態(tài)凈化治理。具體做法是在人工濕地中種植各種沼澤植物,借助沼澤植物根系和微生物的過濾作用,實現(xiàn)多層過濾消除污染的目的,從而完成對生活污水的凈化。由于這種技術充分利用了濕地的緩沖作用和植物的吸收作用,不僅凈化效果較好,而且凈化方式自然,不會帶來新的污染。人工濕地的剖面圖如圖1所示:
圖1 人工濕地剖面圖
目前用于農村生活污水處理的人工濕地主要形式有表面流和潛流,這兩種濕地運行費用較低,建造、運行和維護簡單,同時具有水力負荷與污染負荷較大的特點,衛(wèi)生條件好,少有惡臭和滋生蚊蠅的現(xiàn)象。
2、地下土壤滲濾凈化技術
該技術的原理在于依靠碎石、沙土等土層的過濾和微生物的作用,使農村生活污水得到有效的過濾和降解,達到可供灌溉使用的標準和要求。操作方法是幾戶人家統(tǒng)一進行污水收集,選擇合適的地點設置集水、滲水設施。該技術的優(yōu)勢在于對水質的治理效果較好,并且技術簡單易操作,設備少,成本少,不需要大量的維護,還不會產生異味。然而該技術還存在一些弊端,例如需要處理的生活污水量較大時,該技術就難以滿足污水治理的要求。
3、好氧生物處理技術
好氧生物處理技術的原理是利用好氧生物來消耗污染物質,從而達到凈化污水的目的。常用的工藝有生物接觸氧化、生物濾池、生物轉盤、序批式反應器(SBR)等。目前應用較多的是生物接觸氧化法。
生物接觸氧化法是介于活性污泥法和生物膜法之間的處理技術。它是在填料表面上培養(yǎng)微生物,形成生物膜,并采用與曝氣池相同的方法向微生物供氧,污水流過時與填料上的生物膜接觸,通過微生物的新陳代謝作用降解污水中的污染物,從而達到凈化的目的。生物接觸氧化工藝對沖擊負荷有較強的適應能力,在間歇運行條件下仍能保持良好的處理效果,對于水量不均勻的農村生活污水處理更具有實際意義。然而對于農村生活污水來說生物接觸氧化工藝的投資和運行費用偏高,所以此工藝適合在我國南方及東部城市化速度快、比較富裕的農村推廣應用。
三、農村生活污水治理技術的發(fā)展方向
根據我國農村生活污水分散、水質單一且濃度低、水量不大但變化幅度大等特點,結合我國農村經濟現(xiàn)狀,我國農村生活污水處理工藝的總體發(fā)展方向應滿足以下要求:建設及管理運行費用低、操作管理簡便、處理穩(wěn)定、低耗能、耐負荷沖擊等。
1、厭氧生物處理是農村生活污水處理工藝發(fā)展的潛在方向
厭氧生物處理主要是利用厭氧微生物的代謝過程,在無氧的條件下,把有機物轉化為無機物和少量細胞物質。厭氧生物處理適用于處理不同濃度、不同性質的污水,其污泥產率低,所以可節(jié)省污泥處理費用。同時厭氧生物處理還具有低耗能和運行管理費用低等優(yōu)點。
2、生物-生態(tài)組合工藝是農村生活污水處理工藝發(fā)展的主要方向
組合工藝是目前污水處理技術發(fā)展的主要方向,不同的單一處理工藝的組合可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補,從而取得更好更高效的處理效果。例如對于農村生活污水,生態(tài)處理工藝(地下滲濾、人工濕地等)因其建設運行費用低、能耗低、運行管理方便等特點而擁有廣闊的發(fā)展前景,好氧生物處理工藝則可以彌補生態(tài)處理工藝受氣候影響大,處理效果不穩(wěn)定的缺點。
四、結束語
我國社會主義新農村建設正處于關鍵時期,盡快研究開發(fā)出新的有效的農村生活污水的治理工藝和技術,對新農村建設具有重要的意義。目前已有的治理技術各有特點,能夠在適宜的情況下取得較好的治理效果,未來應著重加大厭氧生物處理及組合工藝的推廣應用,同時應積極借鑒國外的成功經驗并在國內因地制宜引進和消化吸收,以全面推進我國農村生活污水治理事業(yè)的發(fā)展,為新農村建設保駕護航。
參考文獻:
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“農村污水治理還沒有全面鋪開,開展生活污水治理的村莊約占全省村莊的10%左右?!睆V東省環(huán)境保護廳廳長魯修祿在6月29日召開的廣東省農村環(huán)境保護工作會議暨農村環(huán)境綜合整治現(xiàn)場會上指出,由于未建立長效管理機制,難以落實管理人員、經費等,部分已建成的農村污水處理設施無法發(fā)揮應有的治理效果,面臨著難以正常運行的局面。
據了解,截至2015年年底,廣東城鎮(zhèn)生活污水處理廠日處理污水能力已達到了2353.2萬噸,連續(xù)多年位居全國首位。與城鎮(zhèn)污水處理廠相比,廣東的農村生活污水處理設施建設則顯得相對滯后……
共性問題1:
錢不夠,設施建設緩慢
“近年來,農村美麗鄉(xiāng)村建設、新農村建設極大地促進了農村生活污水處理設施的普及?!睆V東省環(huán)境技術中心工程師黃章富告訴記者,在中央、廣東省政府的相關政策和農村環(huán)保專項資金的支持下,廣東各地陸續(xù)開展了農村生活污水連片整治工作。但由于此項工作起步晚,目前呈現(xiàn)出農村生活污水處理設施建設區(qū)域差異較大的情況,如梅州、河源、汕尾、清遠、江門、茂名等地,農村污水處理設施相對較少,而珠三角各市建設覆蓋面卻較大,如惠州,則已經完成了487個農村生活污水處理設施的建設。
記者了解到,污水處理設施建設區(qū)域差異較大,主要源于地區(qū)經濟發(fā)展水平不平衡,經濟不發(fā)達地區(qū)無經費投入建設?!皼]有上級撥款的經費投入,即使是用最簡單的處理辦法,我們村都沒錢去支付,也沒地用于建設。”茂名市小良鎮(zhèn)那莊村相關人員告訴記者,由于村集體經濟非常薄弱,村里的生活污水只能通過化糞池簡單處理后,直接排放。
“我省農村多以山地與丘陵為主,地形坡面較為陡峭,因此有些區(qū)域的農村生活污水普遍存在排放分散、難以收集、難以集中處理等現(xiàn)象?!睆V東省住建部門相關人員告訴記者,城市區(qū)域居民居住相對集中,但農村地區(qū)農民居住相對較分散,且地勢高低不平,污水難以通過自流進入污水處理設施。
廣東約有2萬個行政村,每個行政村又有若干個自然村,部分行政村下屬的自然村和居住點多達幾十個。由于缺乏系統(tǒng)規(guī)劃,農村大都呈現(xiàn)出布局散、規(guī)模小、建設亂等特點。這不僅造成了土地利用率下降,還增加了農村基礎設施的建設和運行成本。據介紹,目前也僅有珠三角8個城市的行政村有規(guī)劃,自然村有規(guī)劃的僅有38%。
缺少系統(tǒng)規(guī)劃,勢必會導致成本增加。目前廣東農村污水處理建設模式主要有集中式建設、分散式建設這兩種模式。此前有調研資料指出,同等條件下,采用分散處理模式,人均投資約為500元/人,年維護費為174元/人;采用集中式處理方式人均投資為800元/人,年維護費為263元/人。
“集中式污水處理模式目前在城市中被普遍采用,靠近城市的農村可以通過鋪設管網將生活廢水納入當?shù)氐奈鬯幚韽S,進行集中式處理,但管網的鋪設費用較高?!被葜菔胁┝_縣長寧鎮(zhèn)相關負責人說,與集中式污水處理廠高昂的建設費、鋪設管網費用相比,農村采用分散式模式處理生活污水似乎比較貼合實際,能夠有效控制生活污水的影響范圍和使用量。
“雖然農村生活污水處理設施的建設大都選用運行費用低廉、管理維護簡單的技術,但并不完全是指所有污水處理設施不需要運行維護管理?!辈┝_縣長寧鎮(zhèn)鎮(zhèn)委委員向記者提到,村里的第一座污水處理設施建設費用是40萬,但是建好之后運行費用也是一筆不菲的投入,“植物死了要補種,出水不穩(wěn)定要找人處理,每年都要幾萬元維護費。”
“粵東西北地區(qū)污水處理建設資金比較依賴國家和省的資金支持,當?shù)刭Y金配套較弱,導致廠網不配套,整體效能低,部分地區(qū)還出現(xiàn)無法正常支付 BOT 投資人的污水服務費用,項目處于半停狀態(tài)?!秉S章富說,不解決資金的投入問題,粵東西北地區(qū)新一輪污水處理設施建設的推進將是艱難的。
共性問題2:
不專業(yè),管理人才和制度缺失
沒有建立專業(yè)的村污水處理設施的運行管理機構,專職管理人員明顯不足,甚至無管理人員,即使是已有的專門管理機構也遠遠不夠完善。記者在廣東省內調研時發(fā)現(xiàn),農村生活污水處理設施的管理處于非常松散的狀態(tài)。
經走訪發(fā)現(xiàn),問題主要集中在以下幾點:有的體現(xiàn)在格柵前垃圾大量淤積、厭氧池內淤泥淤積嚴重,未能及時清掏;有的體現(xiàn)在電器、控制設備等損壞后未及時維修;有的體現(xiàn)在濕地(生態(tài)綠地)上雜草叢生,濕地植物廖廖無幾,無法發(fā)揮濕地植物應有的處理效果,且嚴重影響了濕地所具備的景觀效應;有的體現(xiàn)在由于運行維護不當,污水處理設施進、出水不暢,存在堵塞的現(xiàn)象;有的體現(xiàn)在工程建設時管理部門多頭管理,管理權限交叉,職責不明,工程竣工后則無管理機構和人員負責。
“如果建設及管理不完善,可能會導致農民生活垃圾投入排放水體等。”云浮市郁南縣相關人員指出,目前普遍存在的情況是,大多數(shù)的村鎮(zhèn)污水處理設施由當?shù)卮迕駞⑴c運行維護,即使有專人管理也主要以兼職管理為主,未有足夠的時間和精力投入到污水處理設施的管理上,出現(xiàn)問題時常常無法及時解決,影響處理設施的正常運行?!按迕窕蚣媛毜墓芾砣藛T大都沒經過相關的專業(yè)技術指導或培訓,對這些管理基本是一竅不通的,僅能做到設施關鍵設備的開關工作。出現(xiàn)問題時,都是去鎮(zhèn)里找人幫忙維護,這樣一來一回不僅耽誤了時間,還影響了設施的使用壽命?!?/p>
當前,我國大部分農村污水處理設施采用縣級政府監(jiān)管、鄉(xiāng)鎮(zhèn)運營的方式,但由于執(zhí)行效率低、后續(xù)獎罰措施不到位及第三方監(jiān)管不完善等原因,致使這種運營管理方式不能很好地發(fā)揮其效能。據不完全統(tǒng)計,由于運營管理不到位,制度缺失等原因,北京約47%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠和30%的農村污水處理設施不能正常運行;浙江省洞頭縣62處農村污水處理設施正常運行率僅為61%。而在廣東惠州,也曾出現(xiàn)過隨著污水處理設施建設公司的撤離,嶄新的污水處理設施成為了擺設的窘境。
“有效的運營管理、規(guī)范的管理制度對村鎮(zhèn)污水處理設施穩(wěn)定運行至關重要。”環(huán)保專業(yè)人士指出,農村地區(qū)經濟實力相對薄弱,幾經周折能建設起污水處理設施已很不容易,若因人為的管理問題,而陷入半運行或是荒廢等狀況,實屬可惜。“因明確設施運營主體,合理選擇運營管理模式,對于經濟條件較好的地區(qū),應采用市場化的第三方運營管理模式來保障設施得到專業(yè)化管理,政府職能部門加強設施的監(jiān)管即可。”
除此以外,目前有不少地方的設計單位并未在農村設計方案中指明具體的管理內容、管理范圍和管理方法,導致工程竣工后,無法對污水處理設施進行正常維護和有效管理。
“當?shù)劓?zhèn)政府,應明確各污水處理設施的管理負責人及相關管理責任,完善管理人員專業(yè)培訓工作,使其在熟悉設施工藝特點、掌握基本的相關知識之后再上崗,同時了解各部分裝置和設備的分布及設計、施工的具體情況?!睒I(yè)內工程專家建議,相關設計單位在方案中最好指明所有的設計內容,尤其那些隱蔽工程所涉及的工程內容和工程量更應明確化、具體化,為今后順利地開展項目實施工作奠定基礎?!盀榇_保污水處理設施的正常運行,甚至是可以對設計單位建立定期回訪制度,讓其及時上門了解用戶的需求和存在的問題。”
共性問題3:
沒標準,污水處理技術繁多
在中央及各地政府的大力推進下,農村污水處理工作迅速鋪開,各種污水處理技術呈現(xiàn)出百花齊放之勢。“污水設施的設計是否適合農村的實際,出水排放標準能否達到預期目標,這都需要經過時間的論證?!睒I(yè)內專家指出,目前廣東部分農村已投放運營的污水處理設施,在經過一兩年的運行之后,出水的情況開始出現(xiàn)較為明顯的波動。
“污水處理設施的建設是為改善農村環(huán)境,選用正確的污水處理技術至關重要。”長期從事水環(huán)境治理工作的廣東省環(huán)境科學研究院副院長汪永紅告訴記者,目前,農村污水處理辦法大致可以分為人工濕地處理技術、穩(wěn)定塘處理技術、生物膜處理技術及生活污水沼氣池技術。而“厭氧+人工濕地”處理模式在農村污水處理應用中較為普遍。
記者了解發(fā)現(xiàn),從目前多數(shù)村莊的污水處理效果來看,因為只采用簡單的一級處理工藝,所以大部分污水處理設施的出水水質只能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GBl8918-2002)中的二級標準,與城市污水處理廠要實現(xiàn)一級A排放標準相比,其COD等四項常規(guī)指標要求則顯得較為寬松。
“農村污水處理因起步較晚,目前農村生活污水的處理還未有相關的標準,其實行的參考標準也是根據城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準制定的,加快建立健全相關標準及技術措施,應是農村污水整治工作工作重點之一?!蓖粲兰t說,短時間內無法實行較為嚴格的一級A排放標準,因為按照規(guī)定出水在一級B即是達標,農村沒有動力再提升標準?!坝捎谵r村生活污水進水濃度偏低,很多地方的生活污水在池子里簡單過一下,也就達到二級排放標準了,這樣處理污水實際意義不大。”
據了解,全國各地正在開展的農村污水治理工程建設,所建污水處理設施的出水水質指標不一,建設投資費用差距從幾千到上萬元不等。專家指出,應該通過研究各工藝的污水處理設施的建設投資費用以及所能穩(wěn)定達到的出水水質標準,來確定在某一出水水質標準下,建設比較合理的污水處理設施。
一、農村水環(huán)境污染目前狀況和特征
(一)農村水環(huán)境污染目前狀況
農村水環(huán)境是指分布在廣大農村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體的總稱。我國總計有鄉(xiāng)鎮(zhèn)45412個,村民委員會739980個,鄉(xiāng)村戶數(shù)23692.7萬戶,鄉(xiāng)村人口達91960萬人。農村人口分散,人口數(shù)量多,沒有任何生活污水的收集和處理設施,這使農村生活污染源成為影響水環(huán)境的重要因素。據測算,全國農村每年產生生活污水80多億噸,嚴重污染了農村地區(qū)居住環(huán)境,農村大部分地區(qū)河、湖等水體普遍受到污染,飲用水水質平安受到嚴重威脅,直接危害農民的身體健康,嚴重影響農村地區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生,極易導致一些流行性疾病的發(fā)生和傳播。據估算,農村環(huán)境新問題每年造成的經濟損失已超過千億元,我國農村環(huán)境和生態(tài)狀況令人擔憂。
改革開放的三十多年來,我國農業(yè)生產能力獲得了較大幅度的提高。畜禽散養(yǎng)戶的不斷增多,大量畜禽糞便沒有處理就直接排放,糞便污染逐年加重。有資料顯示,養(yǎng)殖一頭豬所產生的廢水是一個人的7倍,而養(yǎng)殖一頭牛則是22倍。這些有機物未經處理,滲入地下或進入地表水,使水環(huán)境中硝態(tài)氮、硬度和細菌總數(shù)超標,嚴重威脅著居民飲用水的平安。
(二)農村污水特征
農村生活污水的特征:廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水,這些用水分散,農村沒有任何收集的設施,隨著雨水的沖刷,隨著地表流入河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體,其中有機物含量大是其主要的特征。
1.水質特征。(1)農村村鎮(zhèn)人口較少,分布廣泛且分散,大部分沒有污水排放管網;(2)農村生活污水濃度低,變化大;(3)大部分農村生活污水的性質相差不大,水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質(但隨著人們生活水平的提高,部分生活污水中可能含有重金屬和有毒有害物質),含一定量的氮、磷,水質波動大,可生化性強;(4)不同時段的水質不同;(5)廁所排放的污水水質較差,但可進入化糞池用作肥料。
2.水量特征。(1)一般農村的生活污水量都比較小,除小城鎮(zhèn)外,農村人口居住分散,水量相對較少,相應地產生的生活污水量也較?。唬?)變化系數(shù)大,居民生活規(guī)律相近,導致農村生活污水排放量早晚比白天大,夜間排水量小,甚至可能斷流,水量變化明顯,即無水排放呈不連續(xù)狀態(tài),具有變化幅度大的特征;(3)在上午、中午、下午都有一個高峰時段。
3.排放體制特征。農村生活污水一般呈粗放型排放。很多農村尚無完善的污水排放系統(tǒng),污水沿道路邊溝或路面排放至就近的水體。少部分地區(qū)具有完善的污水排放系統(tǒng)。
農村生活污水中有機物含量高,N、P含量增多。人們無意識的排放和雨水的沖刷,使大量的有機質和N、P等物質流入湖泊等水體,假如不加以處理利用,經常會引起富營養(yǎng)化,給人們的身體健康帶來不利影響。
二、農村生活污水處理技術的選擇
(一)污水處理技術路線
農村污水處理技術的選擇要量力而行,充分考慮到農村地區(qū)財力狀況薄弱、農民實際承受能力較低這一普遍情況,處理工藝的選擇不能盲目攀比,不能一味地選擇時髦先進、處理效果好、自動化控制水平很高的處理工藝,而著重應該考慮選用既成熟可靠,又適合農村特征和實際的污水處理適用技術。建議污水處理技術的選擇優(yōu)先達到兩個目標:一是達標排放或回用;二是注重經濟適用,運行成本低,管理維護簡單。
目前國內外應用農村生活污水治理的處理技術比較多,名稱也多種多樣,但從工藝原理上通??蓺w為兩類:第一類是自然處理系統(tǒng)。利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理,又稱為生態(tài)處理系統(tǒng),常用的有:人工濕地處理系統(tǒng)、地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)等;第二類是生物處理系統(tǒng),又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。好氧生物處理是通過動力給污水充氧,培養(yǎng)微生物菌種,利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機物、氮和磷,常用的有:普通活性污泥法、AO法、生物轉盤和SBR法等。厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過程,在無需提供氧氣的情況下把有機污染物轉化為無機物和少量的細胞物質,常用的有:厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。
(二)人工濕地處理系統(tǒng)
有條件的村莊,應充分利用現(xiàn)有的農田灌排渠道和四周的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等,建設人工濕地處理系統(tǒng)。
污水濕地處理系統(tǒng)分自然和人工濕地處理系統(tǒng),自然濕地就是自然的沼澤地,人工濕地污水處理技術是一種基于自然生態(tài)原理,使污水處理達到工程化、實用化的新技術。將污水有控制地投配到土壤經常處于飽和狀態(tài)、生長有象蘆葦、香蒲等沼澤生植物的土地上,利用植物根系的吸收和微生物的功能,并經過多層過濾,來達到降解污染、凈化水質的目的,它是一種充分利用地下人工介質中棲息的植物、微生物、植物根系,以及介質所具有的物理、化學特性,將污水凈化的天然和人工處理相結合的復合工藝。
濕地處理系統(tǒng)工藝設備簡單、運轉維護管理方便、能耗低、工程基建低、運行費用低、對進水負荷的適應性強,能耐受沖擊負荷,凈化出水水質良好、穩(wěn)定。缺點占地面積大,易受氣候影響,表面徑流的臭味比較大。
(三)地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)
分散的幾戶或十幾戶人家適合采用地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)。
地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)是一種基于自然生態(tài)原理,予以工程化、實用化而創(chuàng)造出的一種新型小規(guī)模污水凈化工藝技術,是將污水有控制地投配到經一定構造、距地面約50cm深和具有良好擴散性能的土層中。投配污水緩慢通過布水管四周的碎石和砂層,在土壤毛管功能下向四周土層中擴散。表層土壤中有大量微生物,作物根區(qū)處于好氧狀態(tài),污水中的污染物質被過濾、吸附、降解。所以地下滲濾的處理過程非常類似于污水慢速滲濾處理過程。由于負荷低,停留時間長,水質凈化效果非常好,而且穩(wěn)定。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)建設輕易、維護管理簡單,基建投資少,運行費用低。整個處理裝置放在地下,不損害景觀,不產生臭氣。
(四)好氧生物處理系統(tǒng)
好氧生物處理系統(tǒng)是新農村污水處理中最常用的一種處理技術。好氧生物處理工藝眾多,各有優(yōu)缺點,選擇時要根據實際情況仔細論證和比選,注重經濟適用。
生物處理法就是通過風機等設備給污水輸氧,培養(yǎng)生物菌種和微生物,通過菌種和微生物把污水中的大部分有機物分解為無污染的二氧化碳、水等物質,少部分合成為細胞物質,促使微生物增長,并以剩余污泥的形式排出,使污水得以凈化排放。如SBR法,集曝氣、沉淀、排水功能于一體,不斷地轉換,省去了傳統(tǒng)的污泥回流設備,大大降低了建設費用;A20法具有脫氮、除磷功能,還有如生物轉盤處理工藝、膜生物反應器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統(tǒng)比較,占地面積小,抗氣候等外界影響的能力強,建設的地點選擇范圍大,處理穩(wěn)定,處理效率高。但基建投資、運行成本要高于自然處理系統(tǒng)。
(五)厭氧生物處理系統(tǒng)
我國從上個世紀80年代開始開展生活污水厭氧生物法的開發(fā)和研制工作,許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應用。如無動力地埋式生活污水處理裝置采用無動力厭氧生物膜技術,工藝流程簡單,不耗能,全部埋于地下,也無需專人管理。和好氧生物處理相比,無動力地埋式生活污水處理裝置技術設備的基建投資略高于好氧處理,無日常運行費用的支出。
【關鍵詞】污水處理廠;自動化控制,問題及措施
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
一、污水處理概述
1、污水處理概述
污水水質以及水量大體可以概括為:水質水量變化大,污染物污染重,污水自動化處理工藝主要是根據排入水體的功能有著不同的方式,常用的方式就是化糞池以及初次沉淀池、生物二級處理以及二級處理后再經消毒回用等方式。
2、污水處理廠自動化控制原則
污水處理廠所采用的自動化技術需要遵守下面幾條原則:
2.1實用性。系統(tǒng)設計所需要滿足現(xiàn)實問題,在保證發(fā)展方向的同時也能滿足經營管理理念,為生產建設做貢獻。
2.2先進性。通過使用較為成熟的技術,兼顧未來發(fā)展所需,要有超強意識,但是也需要有一定的發(fā)展空間。
2.3擴展性。系統(tǒng)所具備的擴展性,能夠保證前期系統(tǒng)的有效性,同時能夠滿足后期投資的連續(xù)性。
2.4經濟性。污水自動化系統(tǒng)滿足社會以及企業(yè)所需,將成本節(jié)約作為基礎點。
2.5可管理性。系統(tǒng)在最開始的設計到后期的運行都需要考慮到系統(tǒng)整體管理性質以及維護性。
二、污水處理自動化應用
1、控制系統(tǒng)要求
污水處理主要采用工業(yè)控制系統(tǒng),通過開發(fā)的網絡系統(tǒng)搭配通用軟件與PLC模塊進行工作,系統(tǒng)配置與功能主要以少人值守工藝處理原則進行,并且遵守以下要求:污水處理系統(tǒng)必須具有較強的穩(wěn)定性,確保工業(yè)體系牢固、可靠,優(yōu)化硬件程序,去除無用的操作程序,避免系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞。系統(tǒng)必須與未來發(fā)展總線吻合,有效提高系統(tǒng)性價比。通過網絡提高聯(lián)系效率,體系組態(tài)必須靈活,保證充足的擴展性、保護性、實用性,并且建立專業(yè)的軟件開發(fā)體系。系統(tǒng)需要快速反應污水處理階段發(fā)生的問題,并且自動進行處理,縮短滯留時間。
2、控制系統(tǒng)分析
污水處理系統(tǒng)通過PLC在廠區(qū)設置的進水泵房監(jiān)控預處理工段,主要控制粗格柵與進水閘門、進水泵房、污水提升泵、排砂裝置、砂水分離裝置,并且可以檢測進水水質的PH、SS參數(shù)。生物處理系統(tǒng)設立在配電中心,主要負責污水內生物處理,控制對象為生物池攪拌器、水下推進器、曝氣設備、污泥回流泵、刮吸泥機、剩余污泥泵等設備。通過生物處理系統(tǒng)可以檢測生物池ORP、DO、MLSS、PH等參數(shù),并且可以檢測配電中心電氣參數(shù),其中包括電流、電壓、功率、電能等在線參數(shù)檢測。如果使用鼓風曝氣進行污水處理,在系統(tǒng)需要設置鼓風PLC工作站,在鼓風機房配置監(jiān)控系統(tǒng),負責調節(jié)輔助設備與風量。污水消毒系統(tǒng)設置在出水控制室,控制對象為電動閥門、出水提升泵、加氯消毒設備等,并且負責控制出水水質:余氯、流量、COD的參數(shù)檢測。污泥處理系統(tǒng)設立在脫水控制室,主要負責污泥處理階段的監(jiān)控工作,控制目標有攪拌器、電動閥門、進泥泵、脫水機、加藥系統(tǒng)、濃縮機等設備。
3、時間運轉方式
根據收集的污水處理時間方案,合理制定溶解氧控制時間,將工藝曲線輸入控制程序,制成準確的運行時間段,并且通過電腦控制風扇開啟。這種方法可以提高污水處理的可靠性,并且不受環(huán)境與監(jiān)控參數(shù)的影響,通過制定的時間也可以避開用電高峰。但是使用此類方法需要準確的反應時間,無法根據監(jiān)控參數(shù)調機狀態(tài),一旦反映池發(fā)生變化就會導致污水處理工作無法順利進行。
4、控制方式
污水處理廠自動控制方式有三種:就地手動控制、遠程手動控制、遠程自動控制,其控制級別按此順序由高到低排列。其中,就地手動控制的優(yōu)先級別最高,當現(xiàn)場控制箱上的狀態(tài)選擇開關打到“就地”檔時,由現(xiàn)場操作人員手動控制設備運行,上位機只能監(jiān)視設備的運行情況而不能對設備進行操作;當狀態(tài)選擇開關打到“遠程”檔時,由PLC控制站或上位機的信號控制設備運行。遠程控制又包括手動控制和自動控制。當現(xiàn)場控制箱上的狀態(tài)選擇開關打到“遠程”檔時,遠程控制起作用。當設備處于“遠程手動”時,操作人員可通過中央監(jiān)控室的監(jiān)控畫面對現(xiàn)場設備進行啟停、開關控制。遠程手動控制一般用于測試單個設備的工作是否正常、測試通信網絡的暢通與否、并輔助“自動控制”在自動控制出現(xiàn)故障時及時調節(jié)設備運行。當設備處于“遠程自動”時,整個系統(tǒng)無需工作人員的參與,設備的運行完全由各現(xiàn)場控制站的PLC根據污水處理廠的實際工況及生產要求進行控制。
三、污水處理廠自動化控制中存在的問題及措施
1、自動監(jiān)控
在污水處理廠中,并沒有良好的監(jiān)控制度,所以發(fā)生了監(jiān)控不力的問題,管理者無法及時獲得信息。為了解決監(jiān)控問題,必須加強監(jiān)控制度,安排專業(yè)的監(jiān)督人員進行監(jiān)督,使用智能手機監(jiān)控方法進行遠程控制,及時反饋相關信息,方便管理者制定問題解決措施,提高污水處理廠工作效率。
2、自動化系統(tǒng)
我國常用的自動化系統(tǒng)采取三級管理與現(xiàn)場總線方式進行控制,但是主從式現(xiàn)場總線的可靠性直接受主控制器影響,在全分布現(xiàn)場控制中并不適用。所以污水處理廠的工作人員,需要根據現(xiàn)場環(huán)境分析出適合的管理系統(tǒng),并且積極研究符合污水處理環(huán)境的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。
3、控制軟件
水處理反應持續(xù)時間較長,而且生化處理也是一種非常復雜的工作,處理環(huán)節(jié)所需參數(shù)較多,而在線穩(wěn)定性不高,沒有穩(wěn)定的控制軟件提高自動控制效果。由于我國生化系統(tǒng)自控技術并不成熟,還需要長期的研究與發(fā)展,所以在現(xiàn)場監(jiān)控工作中,需要加大人力操作力度,對生化反應進行觀察,并且收集反映數(shù)據,分析數(shù)據中存在的問題,及時制定有效的調整措施。
4、儀表探頭
由于監(jiān)控污水處理的儀表探頭需要浸在污水中,而污水中存在大量纏繞雜質,例如頭發(fā)、塑料袋、漁網、樹枝等,這種雜質會纏繞在探頭上,造成探頭無法收集數(shù)據,如果問題嚴重還會損壞探頭,這種問題加大了儀表保養(yǎng)與維護的難度。為了提高探頭使用壽命,加強數(shù)據準確性,可以使用新型探頭,這種探頭在一些污水處理廠中已經得到應用,隨著探頭技術不斷成熟,新型探頭將得到普及。
四、污水處理的管理措施
1、建立有效的資金保障機制
對于污水處理有著很大的公益性,這樣的情況下就需要一定的資金投入。根據研究數(shù)據表明,就現(xiàn)在的污水處理相關資金有著一定的承受能力,但是確都不愿意承擔,多數(shù)地區(qū)內污水處理費用有一定的不明之路。各個地區(qū)內政府可以結合地區(qū)的建設,可以使用國家扶持以及地方補助、或者居民支持以及企業(yè)參與等相關方式,將資金很好地籌集起來,這樣就能形成多元化的投入。相關的地區(qū)也可以參考西方先進的運營模式,對于污水處理建設以及運行資金提供保障,推行污水治理的優(yōu)惠政策,例如增加優(yōu)惠政策、稅收優(yōu)惠等等,對于社會各種力量以及資金投入農村污水治理要積極的鼓勵以及指導,這樣污水處理才能順利的實施以及運行。
2、建立完善的水務基礎設施管理機制
由地方聯(lián)合當?shù)氐乃畡招姓块T以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)機關部門進行一定的指導以及監(jiān)督下,成立一定的水務基礎設施管理部門,對于污水處理的基礎建設積極的配合。水務處理部門可以根據地區(qū)的實際情況制定適合地區(qū)的水務基礎設施方式,明確居民的權利以及義務,同時可以建立專門的賬號,對于日常污水排放的日常維護費用以及相關管理費用等資金進行統(tǒng)一的管理。
3、員工意識轉變
在污水自動化處理系統(tǒng)設計過程中,工程技術人員也要積極參與進來。在項目開發(fā)、安裝、調試過程中,對于系統(tǒng)所具備的自動化性能要完全掌握,這樣在系統(tǒng)后期運行過程中對于設備維護才能做到得心應手。需要定期對員工進行培訓,員工的計算機、網絡技術等方面都需要不斷的提升。員工參與到系統(tǒng)設計過程中能夠及時發(fā)現(xiàn)所存在的問題,對于系統(tǒng)進行完善。員工對于自動化控制的觀念也要有所轉變,工作不能全部依賴系統(tǒng)控制,在保證系統(tǒng)安全運行情況下,就地控制柜作用以及繼電信號回路問題才能降低,保證隨時隨地的掌握污水處理廠運行狀況。
結束語
開展污水治理工作是改變污水無序排放現(xiàn)狀、改善生活條件和建設社會主義新農村的需要。在實施污水處理工作中,應堅持因地制宜,分類處置的原則,依據地區(qū)的布局,科學選用污水處理工藝模式。有關政府部門應給予高度重視,加快建立健全相關標準及技術措施、政策措施,并加大投資力度,保證新污水治理工程的長期穩(wěn)定可持續(xù)運行。
參考文獻
[1]高峰,何昌軍.自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應用[J].環(huán)境科學與管理,2009-02,33(2):89-90.
一、農村水環(huán)境污染處理技術
(一)分散式和無動力處理技術
無動力處理技術是當前在農村水環(huán)境污染處理中比較常用的一類技術,它主要將厭氧處理作為核心,將生物濾池作為輔助,是一種綜合性的污水處理技術,該技術應用的一大典型特征就是不需要通過動力來進行驅動,而且也不會涉及到抽水泵等設備和裝置的使用,分散式處理技術通過把相應的污水處理設施埋藏在地下的適當位置,之后再利用分散式或者集中式的方法對污水進行處理,這樣既能實現(xiàn)土地資源的節(jié)約,同時還能在很大程度上提高處理效率,在埋設有污水處理設施的地表之上還能種植一些綠化植物,起到凈化環(huán)境的作用。
(二)土壤滲濾技術
土壤滲濾技術在水環(huán)境污染處理上主要是通過滲濾處理系統(tǒng)來達到治理目的的,土壤滲濾系統(tǒng)中主要包括慢速滲濾系統(tǒng)和快速滲濾系統(tǒng)兩個部分,其中,快速滲濾系統(tǒng)主要負責將污水引到具有較好的滲透性的地區(qū),并在污水滲濾的整個過程,發(fā)揮出過濾、沉淀、氧化還原等作用,進而達到對污水的凈化。慢速滲濾系統(tǒng)則主要發(fā)揮出對污水處理流程進行簡化的作用。當前,土壤滲濾技術已經被大規(guī)模應用于污水治理中。要把該項技術應用于農村水環(huán)境污染治理中,就必須確保土壤的活性、通透性等達標,這樣才能確保處理效果。一般來說,當滲濾系統(tǒng)運行30天左右,應當對滲濾床進行適當調整和優(yōu)化,這樣才能使其滲濾速度保持正常水平。
(三)穩(wěn)定塘技術
當前,我國的水資源分布具有地區(qū)不均衡的特點,部分農村地區(qū)存在嚴重的干旱缺水問題,穩(wěn)定塘技術的應用可以在很大程度上提高水資源的有效利用率,從而使水資源在干旱地區(qū)發(fā)揮出更大的作用。近幾年,我國提高了對該技術的重視度,有關部門也進一步加大了對該技術的研究力度,這就為穩(wěn)定塘技術的推廣和普及奠定的基礎,將該技術和二級生物處理技術相比可以發(fā)現(xiàn),高效藻類塘在很多方面都具有其特殊的性質,對于土地面積廣闊但技術水平相對落后的農村地區(qū)來說,穩(wěn)定塘技術具有更高的適用性,值得在農村水環(huán)境污染處理中得到大面積推廣和應用。
(四)人工濕地技術
人工濕地技術主要是利用自然濕地環(huán)境來發(fā)揮出清潔水體、減輕污染的作用,在進行污水處理的時候,它能和污水中的一些物質發(fā)生化學作用、物理作用,進而實現(xiàn)對水體的凈化,而且濕地本身就是自然環(huán)境中的一種具有獨特性的系統(tǒng),其組成結構中主要涉及到微生物、動物和植物等,這些組成成分能利用吸附、過濾、吸收、分解等形式來凈化污染水體,最終取得最佳的凈化效果,人工濕地污水處理系統(tǒng)主要包括濕地系統(tǒng)和預處理系統(tǒng)兩個部分,其在金屬濃度、COD等的處理上能達到三級或二級處理水平。無數(shù)的處理實踐已經證明,當水體污染程度一般時,人工濕地技術對污水中BOD?5的處理效率能達到85%左右的水平,對磷等成分的處理甚至能達到90%以上。
(五)沼氣技術
該技術主要利用厭氧發(fā)酵的方式來對動物和人的排泄物進行處理,它不僅能起到凈化這些污染物質的作用,同時還能將其轉化為可被再次利用的沼氣,且發(fā)酵之后的沼渣等物質能被用作土地的肥料,將沼氣技術應用于農村水環(huán)境污染處理中,能將污水中的各種污染物有效去除,進而降低其對農村環(huán)境帶來的污染。
二、農村水環(huán)境污染治理對策
(一)控制好污染源頭
現(xiàn)階段,我國農村環(huán)境的整體質量并不高,最主要的原因就是污水、垃圾等隨意排放的現(xiàn)象十分普遍,所以,要治理好農村水環(huán)境,最主要的就是要加強對污染源頭的控制,具體來說,應采取以下幾個方面的措施:第一,應進一步規(guī)范農村牲畜的養(yǎng)殖,建立專門的牲畜糞便處理設施,以免大量的牲畜排泄物進入到水體中,加劇農村水環(huán)境的污染。第二,應構建完善的垃圾收集系統(tǒng),以免出現(xiàn)垃圾胡亂堆放的現(xiàn)象。第三,應設立專門的污水排放管道或溝渠,讓污水能有效集中到污水處理場所,以免其隨意排放到水中而對水體造成嚴重污染。
(二)選擇最為適宜的水環(huán)境污染治理技術和模式
由于我國廣大農村地區(qū)的住戶較為分散,且經濟條件十分有限,必須在水環(huán)境污染治理上考慮到當?shù)氐木幼√卣饕约八杌ㄙM的成本,盡量采用資金投入較低、容易管理的污水處理技術,可采取分散式和集中式處理相結合的治理模式,在污水排放量較大、污水濃度偏高的樓房區(qū)域,可采取動力集中式污水處理技術,以確保出水效果。在人口比較集中、污水濃度偏低的平房區(qū)域,可選用低成本的生態(tài)處理模式或者厭氧處理模式,包括土地滲透技術、氧化塘技術、人工濕地技術等。對于污水較為分散、很難匯集到一起的區(qū)域,可修建小規(guī)模的一體式污水處理設施,或者采用庭院獨立式的自然處理模式等。
(三)發(fā)展生態(tài)農業(yè)
生態(tài)農業(yè)的發(fā)展不但能改善農村周邊環(huán)境,同時還能在降低水污染方面發(fā)揮出一定的作用,所以,應在農村地區(qū)大力推行生態(tài)農業(yè),在農業(yè)生產中盡量采用復合肥料,控制好氮肥的使用量,并在病蟲害的防治上盡量采用生物技術,避免高濃度化學藥品的使用,這樣就能有效減少污染現(xiàn)象的發(fā)生。
結語
總而言之,農村水環(huán)境污染處理技術主要包括分散式處理技術、土壤滲濾技術、穩(wěn)定塘技術等,這些技術的應用對農村水環(huán)境的改善來說意義重大,在實際開展農村水污染治理工作的時候,必須根據實際情況采取適當?shù)奈鬯幚砑夹g,從源頭上控制污染,并大力提倡生態(tài)農業(yè),這樣才能從根本上實現(xiàn)農村水環(huán)境的改善。
參考文獻
[1]袁寶成.農村水環(huán)境污染處理技術及治理對策[J].科技創(chuàng)新導報,2015,(36):166-167.
關鍵詞:新型城鎮(zhèn)化建設;污水處理;合理選擇;造價
中圖分類號:R123 文獻標志碼:A
1項目背景
根據十報告精神,城鎮(zhèn)化將會成為中國全面建設小康社會的重要載體,是撬動內需的最大潛力所在??焖侔l(fā)展的新型城鎮(zhèn)化,正在成為中國經濟增長和社會發(fā)展的強大引擎。新型城鎮(zhèn)化建設快速推進的基礎就是加快基礎設施的城鎮(zhèn)化。污水達標排放就是其中十分重要的一環(huán)。
下面的項目例就面臨這樣的選擇。福建省晉江市紫帽鎮(zhèn)頂溪園自然村處于紫帽山風景名勝區(qū)與泉州開發(fā)區(qū)清園、出口加工區(qū)和官橋園區(qū)之間,山水資源豐富,風景秀麗,歷史文化底蘊深厚,規(guī)劃打造為綠色休閑型美麗鄉(xiāng)村。頂溪園三面環(huán)山,位于山坳之中,周邊為水庫與河道包圍。規(guī)劃區(qū)內的污水無法排至附近的污水系統(tǒng),必須在規(guī)劃區(qū)內處理后排放。
污水如何處理達標排放是規(guī)劃設計及施工中面臨的大問題。通過對此種類型污水處理系統(tǒng)的處理能力、出水水質及投資的比較,選擇合理的處理途徑。
2 污水處理設施的簡介
目前在城鎮(zhèn)應用較多的小型簡易污水處理設施主要有化糞池、沼氣發(fā)酵池、地埋式污水處理裝置、一體化污水處理設備等,基本特點是以厭氧處理為主,無動力或少動力,結構簡單,費用低廉,易于管理,實施方便,而城鎮(zhèn)的主流污水處理裝置仍以建設污水處理廠為主。下文對各污水處理設施進行簡單介紹。
2.1化糞池
化糞池是通過沉淀的方法將污水中的懸浮物沉淀下來并去除,主要處理工藝為重力沉降和厭氧消化。生活污水經化糞池處理后,一般能夠去除水中70%的懸浮物和30%的BOD5。但是沉淀處理對去除溶解性污染物沒有效果,污泥產量高且不穩(wěn)定,難以達到污水排放標準。一些改良型化糞池污水處理效果好一些,但仍不能適應水質水量的變化,不能保證出水水質。
2.2沼氣發(fā)酵池
沼氣發(fā)酵池是利用厭氧菌對有機物進行分解,主要處理工藝為重力沉降和厭氧消化。沼氣發(fā)酵池的污泥產生率低且無需穩(wěn)定化處理,最后還田處置,可以充分利用污泥中富含的氮磷作肥料,沼液可用于農田灌溉。沼氣發(fā)酵池產生的沼氣,可作為農村清潔方便的生物能源。
沼氣發(fā)酵池適用于有機物濃度高的糞便污水的處理,可大量去除有機污染物,但仍屬簡易處理,出水尚不能達標,工程造價是一般化糞池的1.5~2.0倍。
2.3一體化污水處理設備
一體化污水處理設備多為工廠定型產品,將各級處理工藝集中一體。工藝多為厭氧-好氧,主要處理工藝為重力沉降、厭氧消化過濾、接觸氧化、二沉消毒,以設施結構創(chuàng)造好氧消化所需要的好氧環(huán)境或通過鼓風曝氣充氧。一體化污水處理設備抗沖擊負荷能力強,有脫氮除磷能力,污水處理效率高,出水水質穩(wěn)定,污泥產量少,易于控制操作。但工程造價較高,是一般化糞池的4倍,而運行費用更高。
2.4地埋式無動力污水處理設施
地埋式無動力污水處理設施以厭氧處理為主,利用厭氧菌對有機物的分解,凈化污水?;咎幚砉に嚍閰捬跸?、厭(兼)氧過濾和接觸氧化,工藝流程如圖1所示。
圖1地埋式無動力污水處理設施工藝流程示意圖
污水經調節(jié)后進入厭氧消化池,經過發(fā)酵使沉降的有機污泥分解,厭氧消化池出水進入厭氧生物濾池,通過濾料表面和間隙中的厭氧生物膜和厭氧活性污泥繼續(xù)分解污水中的有機物,出水再進入接觸氧化池進行好氧分解,最后排入自然水體。
地埋式無動力污水處理設施容積負荷率高,投資費用少,運行管理容易,基本無需能源消耗;如果在工藝設計中解決好負荷沖擊和好氧段的供氧問題,則可取得良好的處理效果,各項指標接近甚至優(yōu)于二級污水處理廠的出水指標,可直接排入Ⅲ類水體,其工程造價是一般化糞池的3~4倍,運行費用低廉,但占地略大。
3小型污水處理設施經濟性與適用性的比較
3.1小型簡易污水處理設施比較
以上小型簡易污水處理設施經濟性比較[2]和適用性比較分別列于表1和表2。
表1幾類小型污水處理設施經濟性比較
表2幾類小型污水處理設施適用性比較
上述比較和實際應用表明,小型簡易污水處理設施處理村鎮(zhèn)污水有一定的適用性,但更加符合大部分村鎮(zhèn)建設條件又能較好地解決村鎮(zhèn)污水處理的設施應是沼氣發(fā)酵池和地埋式無動力污水處理設施,在村鎮(zhèn)污水處理實施中應予重點考慮。
3.3小型污水處理設施具體應用要求
3.2.1一體化污水處理設備的應用
適用范圍:①賓館、飯店、療養(yǎng)院、醫(yī)院;②住宅小區(qū)、村莊、集鎮(zhèn);③車站、飛機場、海港碼頭、船舶;④工廠、礦山、部隊、旅游點、風景區(qū);⑤與生活污水類似的各種工業(yè)有機廢水
特點:可用于地表或地表以下(設備上面地表可作為綠化或其他用地),不需要建房及采暖、保溫;比傳統(tǒng)活性污泥池體積小,對水質適應性強,耐沖擊負荷性能好,出水水質穩(wěn)定,不會產生污泥膨脹;產泥量少;全自動電氣控制系統(tǒng)和設備故障報警系統(tǒng),運行安全可靠。
3.2.2沼氣發(fā)酵池的應用
沼氣發(fā)酵池主要用于解決農村糞便污水和畜禽養(yǎng)殖污水。由于農村污水收集管道大多不完備,污水處理設施應靠近污染源,污水就近處理,不需很長的管道,并且工程造價和運行費用也比較低。沼氣發(fā)酵池產生的沼氣可以就近利用,沼渣就近起出,方便村民的使用管理;所以小型分散的沼氣發(fā)酵池比較適合在技術管理水平低、經濟基礎薄弱的村鎮(zhèn)實施。
沼氣發(fā)酵池的形式有多種,現(xiàn)常用的水壓式沼氣發(fā)酵池處理效果尚不能令人滿意,應注意采用活性污泥停留時間長、處理效率高的升流式池型,容積COD負荷能達到6~8 kg/(m3?d)。沼氣發(fā)酵池正常運行最重要的是控制溫度,10 ℃以下沼氣發(fā)酵不能正常進行,故常溫沼氣發(fā)酵池的溫度至少應保持在15 ℃以上。
3.2.3地埋式無動力污水處理設施的應用
鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民居住相對集中,能產生一定規(guī)模的污水量,又可以集中使用污水處理資金,具備污水收集和集中處理的條件。為保證污水處理質量,應選用相對集中的污水處理方式。因此地埋式無動力污水處理設施比較適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理。
地埋式無動力污水處理設施規(guī)模適宜在500 m3/d左右,可按工藝流程要求因地制宜采用磚石砌筑處理池或者采用工廠成套產品。
6結論
通過對小型污水處理設施經濟性與適用性的詳細對比,地埋式無動力污水處理設施更適合該小城鎮(zhèn)污水處置?;谝陨系谋容^,晉江市紫帽鎮(zhèn)頂溪園自然村的美麗鄉(xiāng)村建設采用了地埋式無動力污水處理設施。保證了新型城鎮(zhèn)基礎設施的快速推進。推進農村水污染防治,是美麗鄉(xiāng)村規(guī)劃建設中村容村貌整治的重要舉措。
關鍵詞:油田 水處理 技術
目前,中國的大部分油田已經到了開發(fā)階段的中后期,石油采出液中的含水量不斷的在增加,許多油田的含水率達到90%以上。隨著可利用的水資源日趨緊張,環(huán)保要求的不斷提高,油田污水處理成了當務之急。由于傳統(tǒng)的設備、技術以及工藝存在處理成本高、工程投資大、處理效率低等缺點,在油田污水處理方面無法滿足其需求。為了找到較為理想的油田污水處理方法,本文對國內外的油田污水處理的方法進行了分析與總結。
一、油田污水處理技術
1.油田污水的處理現(xiàn)狀
根據油田污水生產目的以及水質特性的不同,其處理的方法也不同。油田污水主要由鉆井污水、油田采出水和其他形式的含油污水三大部分組成。傳統(tǒng)的油田污水處理工藝為:隔油—浮選除油—過濾,其中,主要是通過壓力、重力、水力旋流和浮選四種方法進行除油。
就國外而言,其采用的石油污水處理工藝與我國的基本上一致。如美國德克薩斯州的Permian Basin油田,把浮選除油和隔油工藝用水力旋流技術代替進行采出水的處理[1],此工藝把含油量為0.2g/L、硫化物含量0.5g/L、礦化度10g/L的采油污水轉化成為蒸汽鍋爐用水。
2.油田污水處理技術的發(fā)展趨勢
國內外油田污水處理技術隨著油田回注水水質要求和環(huán)保要求的不斷提高而不斷的提高和改進。把上面所說的傳統(tǒng)的工藝改變?yōu)楦粲汀炷龤飧 ^濾技術和物化預處理—水解酸化—生化—過濾技術一整套工藝。石油污水處理技術正在超著生化技術和氣浮兩個方面發(fā)展。近十年以來,國內各大油田對采收率技術進行了不同程度的應用推廣[2-4],根據含有聚合物油田污水的特性,以水力旋流、聚結以及沉降等石油污水處理的技術作為重點,開發(fā)研究出了含有高效聚合物的石油污水處理的新工藝。如大慶油田的核心是:規(guī)整聚結除油反應技術,其以親油疏水、形式整齊的聚氯乙烯作為聚結的填料,對三元復合驅開采的石油污水進行處理,運行了三年的結果表明:聚結除油的出水水質良好,滿足三元復合驅回注水水質標準的各項指標[5]。
二、油田污水的處理方法
雖然油田污水處理的方法較多,但是每一種處理方法都具有局限性。由于受到多種因素,如排放方式、油存在的形式、污水成分以及回收利用率等等各種不同因素的影響,導致油田污水的處理很難達到滿意的效果。實際中,常常是把幾種方法相結合使用,進而形成了深度處理工藝,使處理效果良好。
經常采用的油田污水的處理方法包括化學方法、物理方法以、生物法三大類。目前正在研究和應用的熱點在于高級氧化法、膜分離法以及磁力吸附分離法。
1.化學方法
化學絮凝法、水解酸化發(fā)和化學氧化法是經常采用的化學方法。
一般情況下,化學絮凝法往往和氣浮法聯(lián)合使用,作為預處理技術來處理油田污水,是各個油田普遍采用的化學處理方法之一。該過程中經常用到的絮凝劑有有機絮凝劑、無機絮凝劑以及復合絮凝劑等等。近年來,有機高分子絮凝劑在油田污水處理中的應用和研究都比較多,而且發(fā)展較快[6-8],其原因在于有機高分子絮凝劑具有生產污泥量少、效率高、用量少和處理速度快等優(yōu)點。
水解酸化法是指在水解菌類的作用下,通過斷鏈或者開環(huán)裂解把難降解的大分子類的有機物質轉變?yōu)橐咨锝到獾男》肿宇愇镔|,進而使后續(xù)處理的負荷減小,使油田污水處理的可生化性得以提高。該法經常和生化法相結合,形成水解酸化—生化處理的一套工藝。
化學氧化法是指在催化劑的作用下,通過化學氧化劑將石油污水中溶解狀態(tài)的無機物和有機物轉化成為毒性較低或者無毒的物質,使其以容易與水分離的形態(tài)存在,提高了石油污水的可生化性。催化氧化法、UV/H2O2氧化法和UV/O3氧化法是常見的化學氧化法。作為預處理時往往和其他方法聯(lián)合使用。
2.物理方法
物理方法的目的是為了除去石油污水中的油類、固體懸浮物以及礦物質等等。物理方法主要包括粗?;?、膜分離法以及水力旋流法等。
粗化法在石油污水處理方面主要應用在重力除油的工序之前,能夠大幅提高石油污水處理過程中的除油效果[9]。
膜分離法是應用膜具有的選擇透過性對石油污水中的離子性物質或者一些微粒進行濃縮或者分離的方法。一直以來,膜處理技術的研究和開發(fā)力度不斷地在加大。王農村[10]等運用改性的PVC合金超濾膜法對油田出水進行了相關的深度處理,處理后的水質達到了出水水質的要求。所以,復合膜的開發(fā)研究以及膜的各種不同處理方法的相互結合是膜分離處理石油污水的發(fā)展方向所在。
在20世紀80年代末期,水力旋流方法在石油污水的處理方面的應用才發(fā)展起來,在水陸方面均有應用,是油田污水處理發(fā)展的另外一個趨勢所在[11,12]。
3.生物法
生物處理法是通過微生物的生物化學作用把具有毒性的物質轉變?yōu)闊o毒的物質或者將比較復雜的有機物質轉變?yōu)檩^為簡單的物質,從而使石油廢水得以凈化,該方法只對可以生物降解的有機化合物有降解作用。微生物能夠將油類物質氧化降解為水和二氧化碳等物質,因為油類物質屬于烴類有機物。根據微生物在石油污水中的存在狀態(tài),將生物法分為生物膜法和活性污泥法,根據微生物對氧氣的需求,生物法又可以分為好氧生物法和厭氧生物法。
三、油田污水處理技術的展望
油田污水處理的方法有待進一步的完善、組合以及創(chuàng)新。
1.目前,化學法是經常使用到的處理程序之一。由于藥劑的投加量隨著油田污水量的增長而不斷地增加,因此,造成油田污水處理的成本增加,同時也容易造成二次污染。因此,研究開發(fā)出無污染、處理能力強的化學藥劑是今后的發(fā)展趨勢之一。
2.開發(fā)研究出高效破乳能力的材料、使用多種類型的聚結材料處理油田污水,從而使聚結性能提高是粗化法今后的研究發(fā)展方向。
3.生物處理法具有自然凈化、水質穩(wěn)定、操作方便、成本低、易于管理等優(yōu)點,在水資源相對短缺、地廣人稀的地區(qū)經常使用。因此,在油田污水的處理過程中,培養(yǎng)研究出使用能力強、生存能力強、對大多數(shù)有機物質能夠高效降解的菌種是生物處理法的關鍵所在。
4.膜分離法處理油田污水是今后最有發(fā)展?jié)摿Φ奶幚矸ǎ涮幚砗蟮乃|能夠嚴格的達到出水水質的標準要求。因此,研發(fā)抗污染、膜性能好、膜通量大的材料是當務之急。如果將粗化技術和膜技術相互結合,研發(fā)出具有物理性質破乳能力的材料,不僅僅使目前多單元處理模式減少,而且對膜污染所引起的諸多問題進行了解決。
5.由于水力旋流器具有處理效率高、占地面積小以及設備體積小等的特點,將浮選技術和旋流技術結合起來的旋流技術值得深究。
從總體上來看,油田采油污水的處理將朝著高效處理、低成本、低污染和易操作的方向發(fā)展。新型的處理方法和工藝是在傳統(tǒng)的膜處理法、生物處理法和傳統(tǒng)法相互結合的基礎上發(fā)展起來的。
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關鍵詞:污泥;處理處置;節(jié)能減排;研究現(xiàn)狀
中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:1674-9944(2012)12-0001-04
1污泥現(xiàn)狀
近年來,隨著國家經濟的快速發(fā)展和節(jié)能減排政策的作用,我國城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)得到迅速發(fā)展,水環(huán)境治理取得顯著成效。生物法是污水處理最常用的方法,而剩余污泥是其過程中的必然產物。剩余污泥易腐爛,有惡臭,并含有大量病原微生物、寄生蟲卵或重金屬等有害物質,如果不能得到有效的處理處置,很容易對地下水、土壤等造成二次污染,威脅環(huán)境安全和公眾健康,影響國家節(jié)能減排戰(zhàn)略實施的積極效果[1~4]。隨著近年來我國環(huán)境保護的要求越來越高,污水處理率的增加,污泥產生量也不斷地增加。2009 年,全國投入運行的城鎮(zhèn)污水處理廠1992 座,處理污水量共計280 億m3,產生污泥約2005 萬t(含水率約80%)[5]。住建部《關于全國城鎮(zhèn)污水處理設施2011年第4季度建設和運行情況的通報》顯示,截至2011年年底,全國各市、縣累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠3135座,污水日處理能力達1.36億m3。全國正在建設的城鎮(zhèn)污水處理項目達1360個,總設計能力約2900萬m3/d,城市污水處理率達82.6% 。我國的剩余污泥處理處置壓力十分巨大。另據不完全統(tǒng)計,全國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥只有小部分進行衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒和建材利用等,大部分未進行規(guī)范化的處理處置。上海市的污泥處理處置只約占總污泥產生量的25%。因此,我國污水處理廠的污泥處理處置問題日趨嚴峻,研究污水污泥的處理處置對策迫在眉睫。
污泥處理處置的最終目標是實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化[6]。從技術和操作層面上,污泥處理處置可以分為兩個階段:第一階段是在污水處理廠區(qū)內對生污泥進行減量化、穩(wěn)定化處理,其目的是為了降低污泥外運處置造成二次污染的風險;第二階段是對處理后的污泥進行合理的安全處置,實現(xiàn)污泥無害化和資源化的的最終目的。
針對我國目前的污泥現(xiàn)狀,本文對污泥的處理處置技術發(fā)展現(xiàn)狀、污泥預處理技術的研究進展及存在的問題進行了綜述,并提出幾點建議,對于我國城市污水處理廠產生的剩余污泥的有效處理處置,具有重大的實際意義和參考價值。
2污泥處理處置技術的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1污泥處理技術
污泥處理就是對污泥進行濃縮、調理、脫水、穩(wěn)定、干化等的加工過程[7]。隨著我國污泥產生量的不斷提高,污泥處理處置逐漸成為國內外關注的焦點。有效適當?shù)奈勰嗵幚砜梢允刮勰嘣谔幹弥袦p少對環(huán)境造成的有害影響。
2.1.1污泥濃縮/脫水
目前,城市污水處理廠最常用的污泥濃縮方法主要為重力濃縮池和浮選濃縮池,其中重力濃縮池應用最多[8]。我國水處理工藝技術發(fā)展較快,與國際先進水平差距不大,其中污泥脫水技術也有了較大的提高,但污泥濃縮技術較為落后,相對工業(yè)發(fā)達國家普遍采用的專用污泥濃縮機,“兩池”占地大、效率低、投資高、建造工期長、管理控制難,差距顯著。
污泥脫水的傳統(tǒng)方法主要是利用污泥干化場,使其自然干化,其主要缺點為占地面積大、環(huán)境衛(wèi)生條件惡劣、適用地區(qū)范圍小。目前在大型、開放性城市,已很少使用。由于環(huán)保要求,在我國污泥脫水技術研究已得到各方面的逐步重視,各種型式的脫水機械也在逐步開發(fā)制造,但仍不成熟,需要進一步提高脫水機械設計、制造和管理水平。目前常用的污泥脫水設備主要有真空過濾機、帶式壓濾機、離心脫水機、板框壓濾機和回轉脫水機等[9]。對于污泥脫水型式選擇的條件,主要根據污泥的理化性質、進泥含水率、脫水后泥餅含水率、占地、一次性投資和運行費用等,進行綜合比較考慮確定。
為便于污泥進一步處理處置,目前,我國有關部門要求將城市污水處理廠產生的污泥的含水率控制在60%以內。然而,目前尚缺少能耗較低、添加劑用量少、產能大且能對污泥連續(xù)進行處理的深度脫水設備。當前市場上出現(xiàn)的板框式深度脫水處理機在脫水方面能滿足相關的要求,但其壓榨時間較長(一個循環(huán)周期時間約3h45min)、不能連續(xù)出料、單臺設備處理能力小、設備使用壽命較短、技術有待完善等缺點限制了其進一步的推廣使用。
上海市城市排水有限公司與上海交通大學結合目前污泥深度脫水壓濾機存在的問題,開發(fā)了一套可使污泥易于脫水的預處理技術(添加相當于脫水污泥總量為5%~6%的污泥改性劑)和一套可連續(xù)對污泥進行脫水的新型帶式壓濾試驗機(處理能力為20~30t/d)。污泥通過改性劑預處理并經過連續(xù)帶式壓濾后,含水率可從80%~85%降低到50%~55%左右,能滿足與后續(xù)污泥處置銜接的要求。該設備是在原有帶式壓濾設備基礎上發(fā)展而來的,其構成具有如下特點。
(1) 濾帶。要求其具有較高的抗拉強度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點,同時還應考慮污泥的具體性質,選擇國外進口的適合的編織紋理,具有良好的透氣性能及對污泥顆粒的攔截性能的污泥濾帶。
(2)輥壓筒的調偏系統(tǒng)。通過氣動裝置自動糾偏。
(3)濾帶的張緊系統(tǒng):由氣動系統(tǒng)來控制,濾帶張力一般控制在0.3~0.7MPa,常用值為0.4MPa。
(4)帶速控制。不同性質的污泥對帶速的要求各不相同,即對任何一種特定的污泥都存在一個最佳的帶速控制范圍,在該范圍內,脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力,又能得到高質量的泥餅。
(5)連續(xù)帶式壓濾脫水機受污泥負荷波動的影響較小,并具有出泥含水率較低、運行穩(wěn)定、管理控制相對簡單、對運轉人員的素質要求不高等特點。
(6)運行電耗。該設備能耗較小,每噸脫水污泥從含水率80%降到55%以下時,電耗約為9~12kW·h。
2.1.2污泥消化穩(wěn)定技術
在我國,存在著“重水輕泥”的現(xiàn)象,所以與國外相比,我國污水處理廠污泥穩(wěn)定化程度低,據調查,2600多座污水處理廠中只有近60座配有污泥厭氧消化設施,而其中正常運行的不到20座[10]。
污泥消化穩(wěn)定技術主要有好氧消化和厭氧消化兩種,在設備方面,厭氧消化主要依靠國外進口設備,污泥好氧堆肥技術和設備主要為自主開發(fā),并且已經實現(xiàn)產業(yè)化。厭氧消化是目前國際上最為常用的污泥生物處理方法,適用于大型污水廠,通??墒刮勰鄿p量30%以上,使污泥穩(wěn)定易于脫水,具有良好的有機物降解率(40%~60%),回收能源,運行成本低,總污泥量減少, 凈能量消耗低,病原體活性低,消化后產品適合農用,應用性廣;但也存在操作難度高、初次投資高、安全問題等缺點。
2.2污泥處置方式
污泥處置是指污泥以某種形態(tài)在環(huán)境中消納的方式。常見的污泥處置方式主要有:衛(wèi)生填埋、焚燒、土地利用、建材利用等[11,12]。在我國,污泥的土地填埋占了較大比例,且最終出路是進入垃圾填埋場,也有填海,有的進入水塘堆放,對環(huán)境造成嚴重的二次污染[12]。最適合我國的污泥處理方式是土地利用。
2.2.1衛(wèi)生填埋
衛(wèi)生填埋是目前我國普遍采用的污泥處置方法,但由于脫水污泥的含水率較高及填埋場對污泥剪切力的要求,污泥進填埋場的含水率必須小于40%,有機質含量低于30%[11],并且現(xiàn)在很多垃圾填埋場拒收污泥入場。近年來很多處置污泥的填埋場增設了深度脫水/固化或石灰穩(wěn)定設施,來實現(xiàn)污泥有效衛(wèi)生填埋。
污泥衛(wèi)生填埋始于20世紀60年代,到目前為止已經發(fā)展成為一項比較成熟的污泥處置技術。按 2004 年我國的污水處理能力統(tǒng)計,我國各個污水廠每天產生約7000 t 的污泥餅,70%以上是棄置,20%是填埋,不到10%的是通過堆肥等技術處理后回用于土地[13]。該種污泥處置方法的主要優(yōu)點有:操作簡單、投資費用小、處理費用低、適應性強;但是也存在占地面積大、潛在地污染土壤和地下水等缺點。隨著我國城鎮(zhèn)化建設帶來的對土地的大量需求和污泥產生量的劇增,造成目前剩余污泥填埋難以找到適宜的場所。此外,遠距離運輸成本越來越高。種種不利因素都限制了污泥填埋,致使其不會成為污泥最終處置的發(fā)展方向。
2.2.2污泥干化
近年來污泥干化系統(tǒng)設備的國產化發(fā)展很快,但投產主要干化項目如北京、上海、重慶、深圳、蘇州等地均采用進口設備。干化焚燒現(xiàn)在采用的主要工藝有流化床工藝(如上海石洞口污水處理廠)[14]和污泥噴霧干化焚燒(如浙江紹興和蕭山)[15]。污泥協(xié)同焚燒是污泥熱處理的發(fā)展趨勢之一,國內已在北京、嘉興、廣州等地的水泥廠和發(fā)電廠實現(xiàn)了規(guī)?;こ淌痉稇肹15]。
污泥的常見熱干化系統(tǒng)主要有直接干化(流化床干化、轉鼓干化)、間接干化(薄層干化、漿式干化)和輻射干化(帶式干化、螺旋式干化)等[16]。污泥通過焚燒(鼓泡流化床)實現(xiàn)污泥穩(wěn)定燃燒,使有機物全部碳化,殺死病原體,使污泥徹底實現(xiàn)無害化,但其系統(tǒng)復雜,專業(yè)技術要求高。污泥干化焚燒與其他方法相比具有的突出優(yōu)點是:污染物最終處理效果好,污泥體積最小化,不存在重金屬和合成有機物污染問題,處理速度快,干化后可就地焚燒,減少長距離運輸,污泥焚燒爐渣制磚比干化污泥制磚更安全。但是也存在一些缺點:工藝復雜,牽涉多個行業(yè),設備不成熟,成本高,可能產生二噁英等有毒氣體,焚燒煙氣處理成本較大。目前,國內工程實例主要有上海石洞口污水廠、浙江富陽市污泥焚燒廠、深圳寶安污泥干化焚燒廠、重慶市污泥干化焚燒廠(與水泥混燒)、北京市污泥干化焚燒廠(與水泥混燒)、成都市污泥干化焚燒廠。
2.2.3土地利用
污泥的土地利用主要是指將經過脫水和無害化處理的污泥用于農田、林地和園林綠化,還可以用于土地的復墾以及沙化或荒漠化土地的改良等,是污泥資源化的一種處置方式。
污泥土地直接利用因投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優(yōu)點,被認為是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式。科學合理的土地利用,可減少污泥帶來的負面效應。一方面,污泥的肥效可以有效改善土壤的肥力,促進植物生長。我國是農業(yè)大國,將處理后的污泥作為肥料或土壤改良劑,不但可以節(jié)省大量的污泥終端處置費用,而且可以為肥力低下的農田增添有機質,實現(xiàn)農業(yè)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。因此,污泥的土地利用是一種符合我國國情的污泥處置方法,在我國污泥農用應具有比較好的前景[17]。另一方面,林地和市政綠化的利用因不易造成食物鏈的污染而成為污泥土地利用的有效方式。污泥用于嚴重擾動的土地(如礦場土地、森林采伐場、垃圾填埋場、地表嚴重破壞區(qū)等需要復墾的土地)的修復與重建,減少了污泥對人類生活的潛在威脅,既處置了污泥又恢復了生態(tài)環(huán)境,也是污泥土地利用的一個重要方面。
但由于污泥中含有的有害物質,如不經嚴格的無害化處理,容易對人體以及環(huán)境造成較大的影響。如污泥中的一些難降解有機污染物,且毒性很強,一旦進入土壤,勢必對土體造成危害。另外,污泥中的重金屬,隨著污泥施加次數(shù)的增加逐漸會在土壤中累積,我國幾個較大污水廠的污泥都存在個別重金屬含量超出農用標準的問題[18],廢水污泥中的病原體存活時間一般不超過一年,而重金屬( 如鎘、鉛、砷) 將可能在環(huán)境中長期存在。因此,如果要實現(xiàn)污泥農用,需要經過嚴格無害化處理才可以大面積推廣。
由于我國關于污泥土地利用的政策法規(guī)還不明確,真正意義上的土地安全利用比例還十分有限。
2.2.4建材利用
污泥建材利用是提高污泥利用附加值和物理處置利用率的最佳方式之一,可以有效減少污泥中的有害物質對環(huán)境的危害,具有極大的發(fā)展?jié)摿蜆O高的研究價值,是未來污泥資源化利用的重要方式。污泥中除了有機物外還含有20%~30%的無機物,主要是含Ca、Si、Al、Fe 等元素的礦物質[19],與許多建筑材料原材料的成分非常相近,因此可以分別利用污泥中的無機成分和有機成分制造建筑材料。目前污泥建材利用主要有污泥制瀝青、制磚、制陶粒、制混凝土、制生態(tài)水泥、制生化纖維板等[18,19]。在重慶、上海等地已經建設了利用污泥制備陶粒和燒結磚的生產線,有力地推動了污泥建材資源化。
從可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經濟發(fā)展的角度來看,污泥建材資源化是污泥利用的重要甚至是根本方向,因為污泥的建材資源化不僅利用污泥量大,而且污泥建材生產和利用過程對環(huán)境影響最小。如果能在排污末端將污泥的處理工藝與建筑材料生產前端的原材料制備工藝結合起來,使經過處理的污泥能夠直接用于燒制建筑材料,將會極大地降低污水污泥的利用成本并促進污水污泥的建材資源化利用。根據國內外研究發(fā)現(xiàn),污泥燒成制品將是污泥建材資源化非常重要的方向。
3污泥預處理技術的研究進展
從20世紀70年代起,包括物理、化學、生物以及其聯(lián)用的方法對污泥進行預處理的研究報道開始相繼出現(xiàn)[20]:物理法主要有高溫水解[21]、凍融處理 [22]、超聲波[23]、電子束[24]、高壓射流及球磨[20]等;化學法主要有Fenton[25]、濕式氧化法[25]、酸堿處理[26,27]、臭氧氧化法[20]、雙氧水氧化法[28]等;生物法主要有高溫微好氧消化[29]、高溫好氧消化[30]等。其中,物理、化學法及其聯(lián)用措施大多能大幅提高污泥消化性能,但從目前情況看,其處理成本較高,操作難度大,離實際應用尚有較大距離,而生物法預處理盡管也具有類似作用且運行費用較低,但存在處理時間較長、效率較低等缺點[20]。因此,在如何大幅提高污泥處理處置效率的前提下,選擇合適的預處理方式對污泥進行預處理,是當今研究的熱點之一。
4污泥處理處置存在的問題和原因
從目前污泥處理處置的情況來看,主要存在著以下幾個方面的問題:(1)污泥處理率及污泥設施配套率低。僅從上海市來看,污泥處理設施的規(guī)模僅占目前污泥量的25%左右[31], 且大部分設施因為年久失修、老化及標準低下等原因已經停止運行;
(2)現(xiàn)今城市污水廠的污泥多采用簡單的濃縮、脫水技術處理,且大都未進行無害化處理;
(3)我國農村,農民更加習慣于施用化學肥料,致使污泥土地農用等具有較好前景的處置方式得不到推廣和應用。因此,如何更好地處理處置剩余污泥已成為城市管理部門提高管理水平的重要研究內容之一。
另一方面,由于我國污水處理廠的污泥最終處置技術路線不明確、投資和運行資金不到位、法規(guī)監(jiān)管體系不完善等原因,導致污泥處理處置未真正實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展。且由于長期的“重水輕泥”認知錯誤,使污泥處置問題被長期擱置,發(fā)展相當滯后,污泥造成的二次污染問題日顯突出,污泥的問題已到了不容忽視的地步。
5對污泥處理處置發(fā)展的幾點建議
污泥處理處置方法的選擇,需要綜合考慮環(huán)境生態(tài)效益與處理處置成本經濟效益之間的均衡。從發(fā)達國家污泥處理處置的發(fā)展趨勢分析,今后污泥處理處置的方向將以土地利用和能源利用為主,污泥填埋的比例將大幅度降低。我國的污泥處理處置可以在參考國外發(fā)達國家經驗的基礎上,逐步實現(xiàn)污泥處理處置的穩(wěn)定減量化和資源化,并做到以集約化處理為主,分散處理為輔,處置以填埋、焚燒、資源化利用為主,近遠期相結合,分期、分步實施。我國是一個農業(yè)大國,污泥的農田林地利用可以作為主要的有效利用途徑,同時,也要發(fā)展研究其他的資源化途徑,如直接或間接作為燃料、熱分解制油等能源化利用途徑。污泥焚燒作為最徹底的處理處置方式,在國外,特別是西歐和日本已得到了廣泛的應用,歐洲將來有30%的污泥土地利用、70%熱能利用。在國內,由于其一次性投資和處理成本大、焚燒煙氣需進一步處理等問題而一直未得到應用。
在我國, 污水廠污泥傳統(tǒng)的處置方式是將污泥適當濃縮或脫水處理后直接進行農用等處置,這種處理處置方式的弊端是顯而易見的,目前正面臨著往安全、可靠、可持續(xù)的方向轉變。因此,借鑒國外目前有關經驗十分必要。
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關鍵詞:畜禽養(yǎng)殖;廢水處理;技術
前言:近年來,隨著我國經濟的不斷發(fā)展和農業(yè)結構的調整,規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速,并已成為我國農村經濟發(fā)展中的重要支柱。規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖具有許多優(yōu)點,它可以縮短畜禽養(yǎng)殖的生長周期、提高產量、節(jié)約成本、便于管理; 但是,規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖產生大量畜禽廢水,帶來一系列的環(huán)境污染問題,且污染相對集中,處理困難。畜禽養(yǎng)殖廢水的直接排放不僅會污染地表水體,引起水體富營養(yǎng)化,還會對地下水和農田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞,甚至危害人體健康。國內外已開發(fā)出多種禽養(yǎng)殖廢水處理技術,對這些技術進行分析和總結,對于推動我國畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術的進步非常重要。
1.畜禽養(yǎng)殖廢水特點與污染現(xiàn)狀
畜禽養(yǎng)殖廢水處理難度大"其特點主要如下:
①COD、SS、NH、-N含量高;②可生化性好,沉淀性能好;③水質水量變化大;④含有致病菌并有惡臭。
畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速。僅以四川省為例,據相關資料顯示,2010年四川省生豬等主要畜禽規(guī)?;B(yǎng)殖比重達到45%,預計2020年將提高到80%以上.目前,我國每年產生畜禽糞便約45億噸,其化學需氧量 (COD) 超過我國工業(yè)廢水和生活污水之和。因此畜禽養(yǎng)殖污染已經是繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源"而畜禽養(yǎng)殖廢水的處理則是其中的重點。
2.畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術
為控制畜禽養(yǎng)殖廢水直接外排對環(huán)境的破壞,目前畜禽養(yǎng)殖廢水的處理技術可分為物化處理技術和生物處理技術兩大類。
2.1 物化處理技術
2.1.1常用的物化處理技術有吸附法、磁絮凝沉淀、電化學氧化、fenton氧化等。
吸附法。該法的關鍵是吸附介質的選取,目前常用沸石等作為介質。錢鋒等采用吸附―過濾法對實際養(yǎng)豬廢水進行預處理,以稻草―沸石雙層濾料為過濾介質,在 5m/h的濾速下,COD、NH、-N和磷的最高去除率分別達47.9%、72.9%和50.1%,還能去除一定量的小分子有機物和臭味,同時附著有大量固體有機物的稻草和吸附有氨氮、磷的沸石,經過處理后可作為土壤改良劑或肥料,但該法對于吸附飽和的過濾介質必須嚴格處理,避免造成二次污染。梁文婷等采用氧化鎂改性沸石,在最佳作用時間4h下,得到豬場廢水中NH、-N、總磷的去除率分別為88.6%和76.2% ,該法的改性沸石使用微波制成,能耗和技術要求較高,且吸附劑達到飽和時必須脫附,故只能間歇處理廢水。
2.1.2磁絮凝沉淀。崔麗娜等通過投加磁種和絮凝劑進行磁絮凝分離反應,處理豬場廢水,實驗條件下,COD為3232mg/L的豬場廢水樣,去除率最高可達61.2%。該技術工藝流程簡單、沉降性好、處理周期短,但會產生大量的化學污泥。
2.1.3電化學氧化"電化學氧化對氨氮的去除率較高。歐陽超等對實際養(yǎng)豬廢水進行電化學氧化處理,在180min內,NH-N、的去除率可達98.22% ,但COD 的去除率僅14.04% 。
3.畜禽養(yǎng)殖廢水的預處理
畜禽養(yǎng)殖廢水無論以何種工藝或綜合措施進行處理, 都要采取一定的預處理措施。通過預處理可使廢水污染物負荷降低, 同時防止大的固體或雜物進入后續(xù)處理環(huán)節(jié), 造成設備的堵塞或破壞等。針對廢水中的大顆粒物質或易沉降的物質, 畜禽養(yǎng)殖業(yè)采用過濾、離心、沉淀等固液分離技術進行預處理, 常用的設備有格柵、沉淀池、篩網等。格柵是污水處理的工藝流程中必不可少的部分, 其作用是阻攔污水中粗大的漂浮和懸浮固體, 以免阻塞孔洞、閘門和管道, 并保護水泵等機械設備。沉淀法是在重力作用下將重于水的懸浮物從水中分離出來的處理工藝, 是廢水處理中應用最廣的方法之一。目前, 凡是有廢水處理設施的養(yǎng)殖場基本上都是在舍外串聯(lián) 2至3個沉淀池, 通過過濾、沉淀和氧化分解將糞水進行處理。篩網是篩濾所用的設施, 廢水從篩網中的縫隙流過, 而固體部分則憑機械或其本身的重量, 截流下來, 或推移到篩網的邊緣排出。常用的畜禽糞便固液分離篩網有固定篩、振動篩和轉動篩。此外, 還有常用的機械過濾設備如自動轉鼓過濾機、轉輥壓濾機、離心盤式分離機等。
4.畜禽養(yǎng)殖廢水自然處理法技術
自然處理法是利用天然水體、土壤和生物的物理、化學與生物的綜合作用來凈化污水。其凈化機理主要包括過濾、截留、沉淀、物理和化學吸附、化學分解、生物氧化以及生物的吸收等。其原理涉及生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質循環(huán)再生原理、結構與功能協(xié)調原則, 分層多級截留、儲藏、利用和轉化營養(yǎng)物質機制等。這類方法投資省、工藝簡單、動力消耗少, 但凈化功能受自然條件的制約。自然處理的主要模式有氧化塘、土壤處理法、人工濕地處理法等。
氧化塘又稱為生物穩(wěn)定塘,是一種利用天然或人工整修的池塘進行污水生物處理的構筑物。其對污水的凈化過程和天然水體的自凈過程很相似,污水在塘內停留時間長,有機污染物通過水中微生物的代謝活動而被降解,溶解氧則由藻類通過光合作用和塘面的復氧作用提供,亦可通過人工曝氣法提供。作為環(huán)境工程構筑物,氧化塘主要用來降低水體的有機污染物,提高溶解氧的含量,并適當去除水中的氮和磷,減輕水體富營養(yǎng)化的程度。
土壤處理法不同于季節(jié)性的污水灌溉, 是常年性的污水處理方法。將污水施于土地上, 利用土壤- 微生物- 植物組成的生態(tài)系統(tǒng)對廢水中的污染物進行一系列物理的、化學的和生物凈化過程, 使廢水的水質得到凈化, 并通過系統(tǒng)的營養(yǎng)物質和水分的循環(huán)利用,使綠色植物生長繁殖, 從而實現(xiàn)廢水的資源化、無害化和穩(wěn)定化。
人工濕地可通過沉淀、吸附、阻隔、微生物同化分解、硝化、反硝化以及植物吸收等途徑去除廢水中的懸浮物、有機物、氮、磷和重金屬等。近年來, 人工濕地的研究越來越受到重視, 葉勇等利用紅樹植物木欖和秋茄處理牲畜廢水營養(yǎng)鹽 N、P, 結果表明兩種植物對N、P 的去除效果較好。廖新,駱世明分別以香根草和風車草為植被,建立人工濕地, 隨季節(jié)不同, 對污染物的去除率不同, CODCr去除率可達 90% 以上, BOD5可達 80%以上。它是一種較為經濟的處理方
法, 特別適宜于小型畜禽養(yǎng)殖場的廢水處理。
5.結語
畜禽養(yǎng)殖廢水污染控制是目前環(huán)保行業(yè)關注的重點,應從“防”、“治”兩方面著手,關閉小型養(yǎng)殖場,建立集約化、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場,建成有效、經濟的畜禽養(yǎng)殖場廢水處理系統(tǒng),加大政策的推行和實施力度,促進高效低耗的厭氧-好氧組合處理技術的應用,為解決畜禽養(yǎng)殖廢水污染提供有效可行的途徑。
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