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中國給水排水2025年污水處理廠提標改造(污水處理提質(zhì)增效)高級研討會(第九屆)邀請函暨征稿啟事
 
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本文的完整版刊登在《中國給水排水》2024年第10期,作者及單位如下: 我國農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀綜述 楊亮,馬軍,陳志強 (哈爾濱工業(yè)大學 城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室,黑龍江 哈爾濱 150090)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-12-27  來源:本文的完整版刊登在《中國給水排水》2024年第10期,作者及  瀏覽次數(shù):103
核心提示:本文的完整版刊登在《中國給水排水》2024年第10期,作者及單位如下: 我國農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀綜述 楊亮,馬軍,陳志強 (哈爾濱工業(yè)大學 城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室,黑龍江 哈爾濱 150090)
中國給水排水2025年污水處理廠提標改造(污水處理提質(zhì)增效)高級研討會(第九屆)邀請函暨征稿啟事

中國給水排水2025年污水處理廠提標改造(污水處理提質(zhì)增效)高級研討會(第九屆)邀請函暨征稿啟事
 

原創(chuàng)論文︱我國農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀綜述

 楊亮,等 中國給水排水
 
 
 

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摘要:從污水收集處理模式、排放標準和處理工藝三個方面介紹了我國農(nóng)村污水的處理現(xiàn)狀,總結(jié)了當前收集處理模式即分散收集分散處理、分散收集集中處理、集中收集集中處理和納管收集處理的優(yōu)缺點及適用范圍,討論了當前排放標準的現(xiàn)狀和不足,并給出了相關的建議。同時,探討了幾種代表性污水處理工藝的處理效果、優(yōu)缺點和適用范圍,生物處理工藝如A2OMBR等,生態(tài)處理工藝如人工濕地等,聯(lián)合處理工藝如A2O-MBR。最后提出了對未來的展望,以期為我國農(nóng)村污水處理的后續(xù)工作提供一定的參考。

 



楊亮,湖北鄂州人,碩士研究生,研究方向為污水處理。

 

農(nóng)村污水包括生活污水、養(yǎng)殖廢水和企業(yè)廢水等,其中占比最高的為生活污水。與城鎮(zhèn)污水相比,農(nóng)村生活污水具有以下特征:間歇排放、分散程度高、收集難度大;量小且波動大;水質(zhì)不穩(wěn)定、可生化性好,幾乎無有毒有害物質(zhì)等。大量農(nóng)村污水若得不到有效處理,不僅對農(nóng)村水環(huán)境造成嚴重污染,還會危及農(nóng)村生產(chǎn)生活用水安全。制約農(nóng)村污水處理的因素多種多樣,如當?shù)亟?jīng)濟狀況、技術水平、收集處理模式、排放標準等。由于農(nóng)村地區(qū)缺乏排水渠道和污水處理系統(tǒng),因此大量污水直接無序排放,導致污水收集率較低。此外,部分農(nóng)村生污水系統(tǒng)存在處理工藝和模式不合理、缺乏專業(yè)的運營維護等問題,處理效果難以保證。處理工藝和模式的選擇不僅與當?shù)氐慕?jīng)濟狀況、地理條件等因素有關,還與排放標準相關。目前,我國各省市排水標準大多參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)制定,因該標準較為嚴格,故農(nóng)村污水系統(tǒng)存在達標率低和超標排放的問題?梢姡覈r(nóng)村污水處理效果及評價與收集率的高低、處理工藝的合適程度和排放標準的合理性息息相關。

介紹了我國農(nóng)村污水的收集處理模式和常用的污水處理工藝,分析了各自的優(yōu)缺點和適用范圍,探討了當前各省市農(nóng)村污水排放標準現(xiàn)狀和問題,以期為我國農(nóng)村污水處理的后續(xù)工作提供一定的參考。

 

01

收集處理模式




我國農(nóng)村地區(qū)人口分散,村莊數(shù)量多,故污水收集困難,其處理難度較大。結(jié)合農(nóng)村污水的排放特點及地方經(jīng)濟發(fā)展等多種因素,各地區(qū)因地制宜,選用適宜的收集處理模式,在降低成本的同時盡可能提高收集處理率。當前,農(nóng)村生活污水的收集處理模式較多元化,主要有以下4種模式:分散收集、分散處理。將單戶或幾戶的生活污水收集至小型污水處理設施進行處理。分散收集、集中處理。使用吸污車收集農(nóng)戶排入化糞池或集污池的污水,并將其運至小型污水處理站點進行集中處理。集中收集、集中處理。利用管網(wǎng)收集并輸送污水至鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理站處理。納管收集處理。將生活污水納入城市污水系統(tǒng),污水經(jīng)城市污水廠處理后排放。各種收集處理模式均有各自的特征,其優(yōu)缺點和適用范圍見表1。


1 農(nóng)村污水收集處理模式優(yōu)、缺點及適用范圍

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02

排放標準




2.1 現(xiàn)狀
農(nóng)村生活污水排放標準至關重要,是監(jiān)督管理農(nóng)村污水的重要保障,是水處理工藝與技術確立的重要依據(jù)之一,且與基本設施建設和后期運維成本相關。目前,各省市根據(jù)實際情況,已經(jīng)發(fā)布了各自排放標準的正式稿或征求意見稿。

我國處理規(guī)模在500m3/d以內(nèi)的農(nóng)村污水處理設施占比超過92%,各地農(nóng)村污水排放標準也僅適用于500m3/d以內(nèi)規(guī)模。當處理規(guī)模超過該值時,出水執(zhí)行GB 18918—2002標準。大部分省市依據(jù)自身特征對處理規(guī)模做了進一步劃分,如湖北以100m3/d5m3/d作為界限,河南以10m3/d作為界限,黑龍江以30m3/d作為界限;不同的規(guī)模執(zhí)行不同的標準,規(guī)模大則執(zhí)行的標準較嚴格,規(guī)模小則較寬松,如湖北省處理規(guī)模<5m3/d時出水執(zhí)行當?shù)厝墭藴剩^100m3/d時出水則執(zhí)行當?shù)匾患墭藴。此外,水體功能分區(qū)分類也在各省市標準中有所體現(xiàn),如陜西增加了對作為飲用水源湖岸延伸2 km的污水特殊排放限制要求;江蘇省采用的等級比較細致,分級要求由當?shù)厮δ軈^(qū)劃確定。

全國各地標準中控制項目主要有pH、懸浮物、化學需氧量、氨氮、總氮、總磷和動植物油類,河北、安徽、山東、海南和新疆等省份標準中還包含糞大腸菌群數(shù)指標,而青海和上海等省份標準中則包含了陰離子表面活性劑指標,寧夏的控制項目最多,共計12個。在福建和山西的標準中,總氮、總磷和動植物油類為選擇性控制指標,即:當有農(nóng)村餐飲污水時,動植物油應納入控制指標;當出水排入湖泊或氮磷不達標的水體時,總氮和總磷應納入控制指標。

各地農(nóng)村生活污水排放標準的指標限值也有所差異,大部分省市一級標準的指標限值與GB 18918—2002的一級B標準限值一致。北京的農(nóng)村生活污水排放標準最為嚴格,其一級A標準限值達到了地表水類標準;天津、河北和山西的一級標準與GB 18918—2002的一級A標準一致;而陜西的一級標準則低于GB 18918—2002的一級B標準。

2.2 存在問題與建議
部分省市農(nóng)村污水排放標準過于嚴格,特別是氮、磷標準限值低,加之處理設施運行效率較低,出水不達標率較高。北京、天津、河北和山西等省市排放標準相對嚴格,標準高則會導致工藝復雜,運維成本和難度提高,農(nóng)村地區(qū)較難負擔,造成部分設施停止運行,污染加劇;氮、磷是植物營養(yǎng)元素,出水在滿足相關回用標準時可優(yōu)先考慮回用(如農(nóng)業(yè)灌溉等);當出水未排入湖泊或氮磷不達標的水體時,可適當放寬氮磷的排放標準限值。王麗君等對河南、廣西和云南等地區(qū)農(nóng)村污水達標情況進行了分析,發(fā)現(xiàn)執(zhí)行GB 18918—2002一級A標準的達標率為23.08%,執(zhí)行GB 18918—2002一級B標準的達標率為40.63%,執(zhí)行GB 18918—2002二級標準的達標率為100%。由此可見,處理效果的評價與排放標準直接相關,過高的排放標準不利于對處理效果客觀、準確的評價。

基于上述問題,提出以下建議,為我國農(nóng)村污水排放標準的制定或修改提供參考:制定標準時,不僅要考慮處理規(guī)模和水體功能分區(qū),也要考慮出水的最終用途、環(huán)境容量和環(huán)境敏感度。制定標準時應因地制宜,不能簡單實行統(tǒng)一的標準或者一味的高標準。


03

處理技術




農(nóng)村生活污水處理技術可分為生物處理、生態(tài)處理和聯(lián)合處理三大類,其中,生物處理指A2O、MBRSBR、生物接觸氧化、生物接觸濾池和生物轉(zhuǎn)盤等工藝,生態(tài)處理指人工濕地和穩(wěn)定塘等工藝,聯(lián)合處理指生態(tài)-生態(tài)、生物-生物和生態(tài)-生物等組合處理工藝。

3.1 生物處理技術
3.1.1 A2O工藝
A2O工藝較為成熟,主要應用于城鎮(zhèn)污水處理廠,近些年來廣泛用于農(nóng)村污水處理,并取得了較好的處理效果。肖炘圻等采用A2O工藝對貴州某地農(nóng)村污水(設計規(guī)模1000m3/d)進行處理,發(fā)現(xiàn)該工藝具有成本低、脫氮除磷效果好的優(yōu)點,對化學需氧量、氨氮、總氮、總磷的去除率分別為78.39%88.36%、80.16%、72.75%,出水水質(zhì)達到了GB 18918—2002一級A標準。張吉庫等使用空氣提升式A2O工藝處理農(nóng)村污水也取得了很好的效果,對氨氮、TPCOD的去除率都在85%以上,但易受DO濃度和硝化液回流比的影響,需把控適宜的條件。然而,當水質(zhì)、水量差異性較大時,A2O工藝的污水處理效能下降,部分污染物的去除率較低。陳江杰等采用A2O工藝處理長三角平原地區(qū)農(nóng)村污水時發(fā)現(xiàn),污染物的去除率波動較大,對COD的去除效果較好,而對氮、磷的去除效果較差。

3.1.2 MBR工藝
MBR工藝不僅出水水質(zhì)優(yōu)良,而且穩(wěn)定性和抗沖擊性也較好,但該工藝在長期運行后會產(chǎn)生膜污染問題,使膜通量下降,須進行膜清洗。喬馨丹采用MBR工藝處理氨氮、COD、和TP濃度分別為4374.43.79mg/L的農(nóng)村污水,短期內(nèi)測得其出水氨氮、COD、和TP分別為0.61、170.86mg/L,水質(zhì)較優(yōu);后期因氣候等因素的干擾,出水水質(zhì)出現(xiàn)小幅度的波動。劉微微采用平板膜-MBR技術處理上海奉賢區(qū)的農(nóng)村污水,測定了COD、SS、TN、TP、NH4+-N、動植物油和陰離子表面活性劑7項指標,結(jié)果表明7項出水指標均滿足上海農(nóng)村污水一級B排放標準。張勇等采用AAO+陶瓷膜-MBR工藝處理冬季水質(zhì)水量差異較大的污水,當設備穩(wěn)定運行時,出水主要污染物濃度較低(COD17.54mg/L,NH4+-N1.35mg/LTP0.19mg/L),但需要定期檢查維護和膜清洗。

3.1.3 SBR工藝
SBR工藝簡單,抗沖擊負荷好且能穩(wěn)定運行,費用低,經(jīng)濟性好,可實現(xiàn)自動化控制,便于管理,適于農(nóng)村污水處理。馬凱考察了SBR+人工濕地系統(tǒng)對分散式農(nóng)村生活污水的處理效果,研究表明,工藝運行第15天時SBRCODNH4+-N的去除效果趨于穩(wěn)定,去除率均在80%以上;研究還發(fā)現(xiàn),改變曝氣時間可改善污染物的去除效果。彭杰等研究表明,地埋式一體化SBR工藝對SS的去除率達到90%,對NH4+-N的去除率超過80%。但SBR控制過程復雜,操作不當時,可能會造成出水水質(zhì)不達標。文艷的研究表明,曝氣時間、污泥停留時間(SRT)、溫度和溶解氧濃度等對SBR工藝的除污效果有較大的影響,SRT較短或較長時,對污染物的去除效果較差;曝氣時間較短,污染物去除率較低。

3.1.4 生物接觸氧化工藝
生物接觸氧化工藝具有負荷高、受季節(jié)影響小、處理效果好和管理簡單等優(yōu)點,但其除磷效果欠佳,需通過改良填料或結(jié)合物化處理來改善處理效果,導致成本增加,故僅適用于部分地區(qū)。Zheng等通過氣升回流技術強化生物接觸氧化,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對TNNH4+-N的去除率明顯提高,且污泥量減少。胡軍福等采用二級AO生物接觸氧化技術對農(nóng)村生活污水進行處理,發(fā)現(xiàn)該工藝對TP、TN、NH4+-NCOD的去除率分別為98.2%65.2%、95.5%、92.1%,并且還能減少污泥量、有效應對負荷沖擊。張克等基于實驗室規(guī)模研究了AO生物接觸氧化-微生物燃料電池(MFC)耦合工藝對農(nóng)村生活污水的處理效果,與單一AO生物接觸氧化相比,耦合工藝能夠提高SS、CODTN的去除率,提升脫氮除磷部分相關微生物的豐度。

3.1.5 生物濾池工藝
生物濾池及其改進工藝具有運行負荷高、二次污染小和不受季節(jié)干擾等特點,在農(nóng)村污水處理過程中取得了較好的效果。李橋龍等研究了塔式生物濾池對農(nóng)村污水的處理效果,對TP、TNNH4+-N、CODBOD5、SS的去除率分別為68.7%、63.7%68.6%、87.0%93.0%、91.5%;當進水水力負荷過高時,因污水與濾料接觸時間較短,故污染物去除效果差。吳亞慧等采用一體化生物濾池工藝處理農(nóng)村生活污水,測得出水TN、TP、NH4+-NCOD分別為9.32、0.85、0.5713.57mg/L,符合GB 18918—2002的一級B標準;但運行過程存在濾料堵塞的問題,需適時清洗。朱帥采用改進的生物濾池——AO生物濾池對河南省某地區(qū)農(nóng)村污水進行了處理試驗,結(jié)果表明,AO生物濾池對NH4+-N、TNCOD的去除率分別為77.60%、57.98%、80.1%,處理效果較好,出水水質(zhì)達到了地方一級排放標準。

3.1.6 生物轉(zhuǎn)盤工藝
生物轉(zhuǎn)盤工藝依靠轉(zhuǎn)動盤片上的生物膜降解污染物,在工程應用中具有處理效果好、二次污染小、泥量少、能耗低等優(yōu)點,受到了廣泛關注。但該工藝也存在有異味產(chǎn)生、投資成本高、生物膜易脫落和寒冷時需做保溫措施等不足。周金波等調(diào)查了寧波農(nóng)村地區(qū)68個生物轉(zhuǎn)盤工藝樣本的污水處理情況,結(jié)果如下:COD、BOD5、SSTN的平均去除率分別為64.5%、67.0%67.5%、57.2%,排放達標率分別為98.5%97.1%、95.6%、97.1%4項指標的綜合達標率(執(zhí)行標準為GB 18918—2002的二級標準,其中地方規(guī)定TN≤25 mg/L)為95.6%,工藝處理效果較好。張尊舉等研究了填料生物轉(zhuǎn)盤對農(nóng)村家庭污水的處理效果,連續(xù)6個月的監(jiān)測結(jié)果表明,系統(tǒng)對COD、TP的平均去除率均在75%以上,對NH4+-N的平均去除率在85%以上,對TN的平均去除率在65%以上,出水水質(zhì)優(yōu)于GB 18918—2002的一級B標準。

3.2 生態(tài)處理技術
3.2.1 人工濕地
人工濕地通過土壤、基質(zhì)、微生物和植物的共同作用去除污染物,在處理農(nóng)村污水時不僅經(jīng)濟性好,而且抗沖擊負荷強、二次污染小、景觀效果好,但單一的人工濕地技術對部分污染物的去除有限。Sheng等研究發(fā)現(xiàn),垂直流人工濕地對TN、TP、NH4+-NCOD的平均去除率分別為13.89%18.53%、80.2%51.94%,未達到預期效果。在工程應用中,人工濕地一般作為后續(xù)處理單元并與其他工藝組合以加強對污染物的去除效果。丁仁偉等采用一體化懸浮填料床-人工濕地工藝處理農(nóng)村污水,在進水TN51.65mg/L、TP3.26mg/L、NH4+-N33.75mg/LCOD216.9mg/L的條件下,各指標出水濃度依次為6.110.087、1.355.14mg/L,符合GB 18918—2002一級A標準的要求。不足的是,該工藝受季節(jié)變化和病蟲害影響較大,出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

3.2.2 穩(wěn)定塘
穩(wěn)定塘工藝的建設和運行費用均較低,對CODNH4+-N的去除效果較好,但對總氮和總磷的去除效果欠佳。張巍等用生態(tài)穩(wěn)定塘處理北方農(nóng)村生活污水,調(diào)試期對CODNH4+-N的平均去除率分別為76.25%91.4%,穩(wěn)定期對CODNH4+-N的去除率分別為85%90.6%。鄭志偉等用生態(tài)溝渠-穩(wěn)定塘工藝處理山區(qū)農(nóng)村生活污水,對CODNH4+-N的去除率均在70%以上,而對TNTP的去除率則不到50%。除此之外,穩(wěn)定塘在運行過程中可能會有臭味和蚊蠅產(chǎn)生,存在占地大、易受氣候和環(huán)境影響等不足。

3.3 聯(lián)合處理技術
當單一處理技術不能滿足要求時,可以使用聯(lián)合處理技術,聯(lián)合處理能彌補單一處理的一些不足,對農(nóng)村污水有更好的處理效果。王曉云等使用曝氣氧化塘-人工濕地(生態(tài)-生態(tài))組合工藝處理農(nóng)村污水時,測得出水NH4+-N、TNTP的平均去除率分別為82.21%67.88%71.31%,總體處理效果優(yōu)于單一處理工藝。Li等通過多級表流人工濕地處理湖南某地農(nóng)村生活污水,對NH4+-NTNTP等污染物的去除效率均在90%以上。楊鳳飛等用生物濾池-人工濕地-穩(wěn)定塘(生物-生態(tài))工藝對農(nóng)村分散污水進行處理,在環(huán)境(如溫度等)條件和進水負荷變化時,對NH4+-N、COD、TPTN的平均去除率分別高達93.55%、85.3%、90.9%92.9%,處理效果顯著,克服了單一處理技術出水不穩(wěn)定等問題;Gao等研究了生物接觸氧化-溫室結(jié)構濕地系統(tǒng)在寒冷地區(qū)農(nóng)村污水回用中的應用,發(fā)現(xiàn)該組合工藝不僅改善了寒冷氣候下對污染物的去除效果(對NH4+-N、COD、TP的去除率分別為70.98%85.01%、36.48),并且還為居民灌溉提供了再生水。謝晴等采用A2O-MBR組合工藝處理四川農(nóng)村散戶污水,對有機物和氮磷的去除顯著,出水NH4+-N、COD、 TP BOD5分別為0.24、21.40.424.6mg/L,穩(wěn)定達到城鎮(zhèn)一級A標準。綜上,A2O-MBR工藝具有較強的脫氮除磷功能,此外其產(chǎn)泥量也少,但費用和技術要求高。

3.4 不同處理工藝的特征總結(jié)
工藝的選擇直接影響農(nóng)村污水的處理效果,在選擇工藝時要遵循費用低、技術簡便、效果好的原則,并充分考慮不同工藝的優(yōu)缺點和適用范圍。當前各種處理工藝在實際中都有或多或少的應用,其具體特征見表2。


2 各種處理工藝特征

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04

總結(jié)與展望




當前,農(nóng)村污水處理問題主要集中在收集、處理和排放三個方面:有效的污水收集是基本保障,我國常用的收集處理模式可分為四種,但由于農(nóng)村地區(qū)分散等特征,污水的收集工作見效甚微。當前的處理工藝對污水具有較好的處理效果,不同的工藝有不同的特征,能滿足不同地區(qū)的需求;但運行上存在無人管理維護、閑置現(xiàn)象嚴重、標準過高導致曬太陽等問題。各地農(nóng)村污水排放標準大多參照GB 18918—2002制定,標準較嚴且沒有考慮出水的最終用途和受納水體的環(huán)境容量,在一定程度上阻礙了我國農(nóng)村污水的治理。因此,需要進一步加強我國農(nóng)村污水收集處理新方式和運營模式的探索,開發(fā)出費用低、技術簡便、效果好的高效農(nóng)村污水處理工藝,完善與改進農(nóng)村污水排放標準。

隨著社會的發(fā)展,農(nóng)村污水中的污染物也日趨多樣化,一些新污染物已被檢測出來,著眼于未來,應加強對農(nóng)村污水中抗生素、抗性基因、殺菌劑、類固醇和微塑料等污染物的去除研究。此外,我國的水資源也極其短缺,所以在對農(nóng)村污水處理排放的同時,也應考慮再生水的利用,以緩解水資源壓力。

本文的完整版刊登在《中國給水排水》2024年第10期,作者及單位如下:
我國農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀綜述
楊亮,馬軍,陳志強
(哈爾濱工業(yè)大學 城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室,黑龍江 哈爾濱 150090


參考文獻引用的標準著錄格式:
楊亮,馬軍,陳志強.我國農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀綜述[J].中國給水排水,2024,40(10):28-35.
YANG Liang,MA Jun,CHEN Zhiqiang.Current situation of rural sewage treatment in Chinaa review[J].China Water & Wastewater,2024,40(10):28-35(in Chinese).

編輯:丁彩娟

制作:文   凱

審核:李德強

 

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