寒冷地區(qū)農(nóng)村分散式污水處理工藝的探討與實踐
:一、農(nóng)村污水概況
1.農(nóng)村污水現(xiàn)狀
(1)污水處理率低。2015年我國農(nóng)村人口為7.97億，按照人均日生活用水量83L，排放系數(shù)0.8估算，全年累計需處理農(nóng)村生活污水為193億立方米，占全國生活污水排放總量的31%。從處理率上看，2015年末，城市污水處理率為91.9%，污水處理總量達428.8億立方米�？h城污水處理率為85.22%，全年污水處理總量達78.9億立方米。行政村污水處理率為11.4%，大量農(nóng)村生活污水未經(jīng)處理排放，成為農(nóng)村湖泊和河流富營養(yǎng)化環(huán)境污染的主要原因之一。
(2)污水處理設施水平低。農(nóng)村污水處理設施建設普遍存在廠網(wǎng)建設不完善，管線覆蓋面不足。許多村莊污水直排河道，污染水體。而建成的污水處理設施水平不高，且存在閑置或排放不達標情況。
(3)維護運營管理人員缺乏。農(nóng)村地區(qū)缺少專業(yè)的污水處理設施管理維護人員，導致設施管理不到位，運行效率低。
(4)寒冷地區(qū)污水處理難度大。我國寒冷地區(qū)分布在遼、吉、黑及內(nèi)蒙古大部分地區(qū)。氣候干旱、多風，冬季漫長、寒冷。同時，區(qū)域的村落規(guī)模較小，村落間的距離較遠。各地經(jīng)濟發(fā)展水平不一、生活差異大。到目前為止，大部分農(nóng)村沒有建設污水處理設施。由于該區(qū)域地理、氣候與經(jīng)濟狀況等特征，決定了冬季低溫是影響農(nóng)村污水處理工藝、處理技術(shù)和處理效能的重要因素。
2.農(nóng)村污水水量
根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》(SL687-2014)，隨著國家優(yōu)美鄉(xiāng)村建設的推進，農(nóng)民經(jīng)濟收入的提高，農(nóng)民生活水平日益改善，己有部分地區(qū)農(nóng)村的用水量接近城市居民用水量。所以，寒區(qū)居民的用水量應該依據(jù)居民生活現(xiàn)狀、生活習慣、經(jīng)濟條件和發(fā)展?jié)摿Φ惹闆r酌情確定。
寒冷地區(qū)用水量標準
二、污水處理工藝選擇
1.處理工藝選擇的考慮因素
寒冷地區(qū)，污水處理設施應采用地埋式，采取保溫措施。地埋式處理裝置應埋設在凍土線以下。實際上應該根據(jù)出水水質(zhì)要求及地區(qū)經(jīng)濟水平等因素，宜選擇生物處理技術(shù)、生態(tài)處理技術(shù)或組合技術(shù)。就目前廣大農(nóng)村的實際，居住分散、地形復雜、管道收集難度大。對于單戶或多戶的農(nóng)村污水，以采用分散處理為宜。具體選擇時應考慮以下因素：
(1)污水處理設施建設應以批準的當?shù)厮廴局卫硪?guī)劃，國家及地方有關村莊整治相關政策及優(yōu)美鄉(xiāng)村建設規(guī)劃為主要依據(jù)，綜合考慮經(jīng)濟建設與環(huán)境保護、排放與利用的關系，充分利用現(xiàn)有條件和設施，降低污水處理費用。
(2)生活污水處理設施應根據(jù)村落人口、村民收入、村落布局、地形地貌和地質(zhì)特點等情況，可選擇集中處理或分散處理的模式。并且根據(jù)水沖廁所建設情況，按照無水沖廁所、水沖廁所數(shù)量及運營機制等，選擇適合的污水處理技術(shù)與工藝。
(3)污水處理技術(shù)與工藝應選用適合農(nóng)村特征的污水處理單元技術(shù)工藝及組合技術(shù)工藝，以及能達到排放要求并與當?shù)丶夹g(shù)經(jīng)濟相適應的其他污水處理技術(shù)工藝。
(4)生活污水處理設施應不影響環(huán)境，操作簡單、運行費用低、維護管理方便。
2.主要工藝及特點
(1)散戶污水處理工藝
散戶是指污水不便于統(tǒng)一收集處理的單一或幾戶農(nóng)戶，宜采用分散處理技術(shù)，就地處理排放或回用。分散處理可采用設備或工程設施。
化糞池+好氧堆肥。工藝流程為：污水、化糞池、好氧堆肥(農(nóng)用)。其技術(shù)比較適合我國目前農(nóng)村的技術(shù)經(jīng)濟水平。經(jīng)過化糞池或沼氣池處理后的污水作為農(nóng)用，但化糞池或強化厭氧池出水中污染物濃度高，因此不宜直接排入村落周邊水系。采用本模式處理污水時，應防止雨水進入化糞池或沼氣池造成池體內(nèi)的污水溢出。
化糞池+土地處理(或人工濕地)。適合于可利用土地的農(nóng)戶。污水經(jīng)化糞池去除粗顆粒物質(zhì)后利用土地處理，或流入人工濕地進行處理。其中，在化糞池的停留時間應大于48h。該工藝投資和運行費用低、管理方便，適合于可利用土地的農(nóng)戶。由于化糞池或沼氣池出水濃度較高，宜在生態(tài)單元前增設厭氧生物處理單元，如厭氧生物膜單元，以降低生態(tài)處理單元的負荷。生態(tài)處理單元技術(shù)宜采用人工濕地或土地滲濾等。工藝流程為：污水、化糞池、厭氧生物膜單元、生態(tài)處理單元、排放。
(2)生物處理工藝
針對沒有可利用土地的散戶或?qū)ε潘|(zhì)要求較高時，可采用生物處理單元處理污水。生物處理單元宜采用生物接觸氧化池的一體化設備。在丘陵或山地，可利用地形高差，采用跌水曝氣，節(jié)省部分運行能耗。其工藝流程為：污水、調(diào)節(jié)池、生物接觸氧化池、排放。其中，生物接觸氧化法可以與分段進水技術(shù)結(jié)合，強化脫氮效果，處理后的污水可直接排放或進一步生態(tài)處理后排放。己建化糞池可作為生物接觸氧化池前的調(diào)節(jié)池。該工藝的特點是處理效果好，占地面積小，需要定期維護管理。
(3)村莊污水處理技術(shù)
生物處理技術(shù)為主的處理工藝。可采用一體化設備或工程。生物處理單元技術(shù)應采用好氧生物接觸氧化池。為保證處理效果，應好氧處理，好氧池溶解氧宜保持在2.0mg/L以上。工藝流程為：污水、化糞池、調(diào)節(jié)池、生物處理單元、排放或消毒排放。
生態(tài)技術(shù)為主體的處理工藝。工藝流程為：污水、化糞池、厭氧生物膜單元、生態(tài)處理單元、排放。生態(tài)處理單元技術(shù)宜采用人工濕地、土地滲濾或其他技術(shù)。調(diào)節(jié)池可與厭氧生物膜單元合建。
以去除氮、磷為目的污水處理設施和污水站。適用范圍為飲用水水源地保護區(qū)、風景或人文旅游區(qū)、自然保護區(qū)、重點流域等環(huán)境敏感區(qū)，污水處理不僅需要去除COD和懸浮物，還需要對氮、磷進行控制，防止區(qū)域內(nèi)水體富營養(yǎng)化，出水直接排放到附近水體或回用。以去除COD、TN和TP為目的的地區(qū)，污水處理工藝可以采用生物與生態(tài)技術(shù)相結(jié)合的組合工藝。
好氧/厭氧生物反應器及人工濕地組合工藝:村莊農(nóng)戶污水經(jīng)過化糞池或沼氣池的初級處理后，進入生物接觸氧化池處理。采用交替的好氧/厭氧工藝脫氮后通過人工濕地處理達到除磷效果。同時，人工濕地也可作為村莊景觀。
生物處理單元中的缺氧/厭氧處理單元宜采用厭氧生物膜單元;好氧生物處理單元宜采用生物接觸氧化池。生態(tài)處理單元宜采用人工濕地技術(shù)和土地滲濾等，以除磷和優(yōu)化水質(zhì)為主。調(diào)節(jié)池可與厭氧生物膜單元合建。該工藝能有效去除污水中的氮磷和有機物，適合對水質(zhì)要求較高的村落。投資相對較高，污水處理站需專人維護。
三、案例
黑龍江某村莊采用生物接觸氧化+人工濕地處理農(nóng)村污水，工程處理能力設計值為500m3/d。年平均氣溫為2.3-5.3℃，從11月至次年3月的平均氣溫在0℃以下。冬季最冷，極端最低氣溫達-35.5℃(2001年)。經(jīng)常發(fā)生干旱、貧水現(xiàn)象。實際處理工藝流程如圖所示。
生物處理單元采用生物接觸氧化。采用復合填料，微孔曝氣方式，利用鼓風機提供壓縮空氣，水氣比采用1:15，池底有泥斗，可以定期排泥。污水流量為20m3/h，水力停留時間(HRT)為8.0h，容積負荷為0.65kgCOD/m3d。
人工濕地系統(tǒng)由兩個面積相等的濕地單元構(gòu)成，總面積為500m2，設計流量為20m3/h，負荷為0.35kgCOD/m2d，水力停留時間(HRT)為16.0h，濕地進出水水位差為0.10m。濕地植物為多種挺水植物混合，主要有鶯尾、首草、景天等。濕地采用水平潛流結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)進水為接觸氧化池沉淀后出水。接觸氧化池出水經(jīng)沉淀，去除水中的懸浮物之后進入濕地，這對濕地系統(tǒng)的長期運行來說是十分重要的。濕地系統(tǒng)外增加保溫措施，建立溫室，溫室材料為保溫板，同時在溫室內(nèi)壁布置了暖氣，以保證濕地系統(tǒng)在冬季的穩(wěn)定運行。由穿孔配水管進水，進水在一定坡度的條件下，因重力作用流過礫石區(qū)，經(jīng)出水花墻后由穿孔集水管集水排出。濕地底部采用土工布防滲，基質(zhì)采用礫石和爐渣混合，厚度為0.6m，上層為0.3m黃土層，頂層為0.5m腐殖土，種植濕地植物。該工程建設投資為180萬元，運行費用為8.11萬元，平均處理成本為0.45元/m3。運行效果見表。
進出水指標對比表
原標題:寒冷地區(qū)農(nóng)村分散式污水處理工藝的探討與實踐
