上海农村污水处理案例分析
日期:2019-02-25/ 人气:
随着新农村建设和农村经济的发展,城镇化水平和农民生活水平不断提高,厨房设施、洗衣机等现代化设备在农村逐步普及,冲厕、洗涤、洗浴用水等各类生活废废水排量增加,农村日常污水的处理已成为生态环境保护的重要一环。以上海市农村生活处理为例,探讨适合农村日常污水处理的技术与管理措施。
上海市郊区农村属平原河网地区,若废水直排河道,污染会扩散到河道的其他区段,加速河道的富营养化进程。以浦东新区为例,在其评价的232条镇村级河道中,水质Ⅴ类、劣Ⅴ类河道占总评价长度的74.6%,日常污水是其重要污染源,氨氮为主要超标污染物[1]。若将废水全部纳入管网集中处理,因农村相对分散且远离市政管网,则汇集成本、管网养护成本和处理费用较高。比较而言,农村日常污水的就地处理方式,具有技术灵活、成本低廉的特点,适用于在广大农村推广利用。
1 农村日常污水排放的特点
1.1 水量、水质特点
农村日常污水由灰水(厨浴排水、洗衣用水)和黑水(粪便、尿液及其冲厕水)组成,以单户排水为主。早、中、晚用餐高峰废水量是平时的2~3倍,日变化系数为3.5~5.0,废水排放呈现面广分散、波动大的特点。
大部分农村日常污水水质相差不大,可生化性好,含一定量的氮、磷、病原菌。随着人们生活水平的提高,部分日常污水中可能含有重金属和有毒有害物质,油渍成分明显增加,污染物种类增多,有机物和氮、磷的含量有所上升。根据《上海市农村日常污水处理工艺指南》,2011年上海市农村废水排量为0.1m3/(人·d),日常污水水质见表1。
表1 上海市农村日常污水典型水质

1.2 排放模式
日常污水排放模式有以下5种:①厨房、厕所的废水经过管道进入自家的化粪池处理后排放;②经化粪池处理后,再二级处理;③居民将管道通入河中,废水直接排入水体;④将废水倾倒在门前屋后,任其自然蒸发;⑤在自家屋后农田边上开挖废水沟,将废水排入此沟,自然蒸发、下渗[2]。居住比较集中的乡镇驻地、已建成的农民新村部分采用一、二类排放模式,以农户散居为主的自然村一般采用后三类排放模式。从顾超[3]的调研分析看,2008年上海市农村日常污水就地处理率仅为27.3%,大都采用化粪池等初级处理后排放,全国广大农村地区还尚未达到处理后排放的水平。
2 上海市农村日常污水处理现状
2.1 农村日常污水处理技术
上海市农村日常污水治理始于2007年,以区县处理为主,起步于分散农户日常污水处理,并由单户处理逐步向区域性、相对集中的处理方式转变。处理技术以土地处理工艺(人工湿地、土壤渗滤)为主,也有部分一体化装置,以《城镇废水处理厂污染物排放要求》(GB18918-2002)二级为出水要求。处理技术主要有以下几类。
2.1.1 三格化粪池
三格化粪池处理后排放主要是在一些自然村落,但化粪池只是一种预处理装置,能去50%的CODCr,P、N去除效果较差,出水达不到二级要求,属于较初级、小规模处理方式。
2.1.2 土地处理系统
采用土地处理系统的村落,既有自然村,也有中心村(北塘村),还有外地务工人员住入的新村(如青浦三塘塘北)。处理技术多数是预处理后进人工湿地,处理规模为1~600m3/d,既有单户处理点,也有200户以上的集中处理站,占地面积在6~12m2/t之间,处理效果不稳定,各区土地处理系统的情形详见表2。由表2可见,土地处理系统规模有大有小,技术组合多样,整体设计缺乏规范要求,处理的效果也受到村落分布、技术组合、管理状况的影响。
表2 上海市农村日常污水土地处理系统

2.1.3 一体化设施
一体化废水处理设施,多数为江浙沪企业或上海高校生产研制,安装维修相对比较方便,在稳定运行的情形下,出水能够达到上海市日常污水排水要求,占地面积小,但是设施投资、运行费高,维修管理专业性标准高,详见表3。
表3 上海市农村日常污水处理一体化设施

2.1.4 其他技术
浦东新区泥城镇、新场镇分别采用生物滤池和地埋式无动力装置处理技术,经过工程实际运行观察,处理后水质能达到二级要求排放标准,但N-NH3等个别指标处理效果不好。
从处理技术看,上海市农村日常污水就地处理以土地处理系统为主,一体化设施处理与上海土地相对紧张的特点相适应,成为废水处理的新亮点,但设备的管理维护、运行费较高。
2.2 废水处理设备管理及处理工程存在麻烦
2.2.1 废水处理设备的管理
上海市农村日常污水处理设备的管理,尚无相关的指导性文件和法律条款,以属地管理为主。如浦东南片,属地化运行管理几乎全面覆盖了就地处理设备所在的区域,这种管理方式成本较低,方便易行,但也存在一定的麻烦:①在供电保障方面,处理设备电力供应不稳定,容易出现设备因停电而无法正常运转的情形;②日常的清洁工作较差,人工湿地床内枯萎的植物未及时收割处置形成湿地床内较多杂物,遇到规模大、技术复杂、有动力需求的状况,局限性越发明显[4]。
2.2.2 农村日常污水处理工程存在的麻烦
(1)单户处理化粪池渗漏麻烦突出。上海农村地区多以化粪池作为单户日常污水的预处理装置,但由于缺乏管理,年代久的化粪池渗漏严重,不但形同虚设,而且污染地下水源。以浦东新区大团镇为例,该镇约2万户的近7000个化粪池不合格[2]。化粪池不能正常运行,后续处理技术则无从谈起。
(2)集中处理废水的管道投资大,麻烦多。农户排放的废水汇集送到废水处理站,一般采用埋设地下管道的方式,管道费用占到废水处理费用的一半以上,且存在以下麻烦:首先,农村地区水系发达,若管道过河需设置倒虹吸等,增加收集系统投资,且容易产生污泥淤积;其次,现有管道一般采用重力排水法,需要一定的水力坡度,输水距离越长,埋深越深,施工难度随之增加;第三,管线穿过道路施工,影响道路交通,管线也容易受到道路负荷的挤压而受力不均发生移位,废水易沿途渗漏,不但污染地下水,而且严重影响废水处理站的正常运行。
3 农村日常污水处理工艺及管理措施探讨
3.1 国内外农村日常污水处理的最新进展
3.1.1 国外农村废水处理工艺及设备管理
国外日常污水的治理起步较早,如美国开始于19世纪中叶,日本开始于1973年,也有比较成熟的处理办法,一些国家还制定了相关工艺规范。处理技术以自然处理系统、生物法、生态法为主,自然处理系统有人工湿地、稳定塘、土地处理系统等;生物法有生物膜法、厌氧处理法、缺氧生物处理法等;生态法有生态净化床、塔式生物滤池等。处理模式主要是多种技术的组合和改进,或者采用一体化集成装置。处理工程的管理都结合了本国的特点,如美国2002年颁布了《废水就地处理手册》,2005年发布了《分散式废水处理系统管理手册》;日本颁布了《农村集落排水工程设计指南》、《农村集落排水工程施工指南》[5],以引导地方政府、群众安装系统并配合管理维护,从公众教育和参与等方面实施多方位管理。
3.1.2 国内农村日常污水处理情形
据国内各地农村废水处理情形的报道,农村日常污水处理技术与国外差别不大,以人工湿地的研究、利用最为广大。与国外工艺相比,废水灌溉处理、FILTER技术在上海的利用尚无报道,高效藻类塘、蚯蚓生物滤池因其受气温、湿度等环境因素影响较大,利用并不广大。管理方面,北京、上海等地已经有当地的处理要求和工艺指南,但全国尚未有统一的管理法规文件。
3.2 农村日常污水处理的技术与管理措施探讨
3.2.1 农村日常污水处理技术的选择
农村日常污水处理技术选择要结合废水排放的实际情形确定。居民相对比较集中的小城镇、中心村,可选择相对集中的处理方式,根据农村日常污水生化性好的特点,可以考虑采用微生物治理的办法。在住建部2009年汇集的48项农村废水治理工艺案例中[6],生物法占到了80%。如深圳博生生物公司用微生物治理广东梅山苑生活小区化粪池废水,出水可以直接作为景观用水,废水处理成本为0.35元/t,污泥少,无二次污染,处理效果稳定,可作为居民相对集中的新型农村废水处理方式。
对于居住比较分散的尚未改造的农村,则宜采用化粪池后续稳定塘处理。达标(GB18918-2002)二级)排放的出水可作为农业灌溉或景观用水,以达到废水资源化的目的。
3.2.2 农村日常污水处理设备的管理
农村村民生活习惯、环保意识、农村基础设备的特点决定了其管理的复杂性,日常污水面广分散的特点也导致废水处理模式的多元化。所以,一方面可以经过提高居民的环保意识,减少N、P等污染物的排放;另一方面可以选取有代表性的中心村、自然村、生活小区进行技术试点、跟踪、总结经验,分类制定管理办法。
(1)化粪池的日常养护与管理。化粪池渗漏是废水处理设备存在的主要麻烦之一,解决化粪池渗漏麻烦,提高其处理效率,可从以下几方面进行:①对已有化粪池的运行状况进行一次普查,了解化粪池数量和运行状况并建立资料档案,有目的地进行维修改造;②对改造有难度或者需要重建或新建化粪池的情形,可以考虑采用一体化玻璃钢等新形式,彻底解决传统化粪池的渗漏麻烦;③化粪池的日常管理,可按照“谁使用,谁负责”的原则,卫生管理职责由各村自行承担,并纳入日常污水就地处理管理网络;④根据已有的研究,可以经过添加填料、增加微生物量、第三格曝气等可行方式来强化化粪池的处理效果。
(2)建立农村废水处理技术评估体系,优化技术,提高施工质量。当前农村日常污水处理技术的种类、组合方式比较多,处理效果参差不齐,对各处理技术的效益进行科学评估急需进行。应建立完善的处理技术评估指标体系,把N、P的去除效果列为衡量技术处理效果的重要参数。如人工湿地是上海利用最广大的一种方式,但是设计施工缺乏指导性文件,且人工湿地存在占地面积大、处理效果受温度影响的局限性,是否会影响处理效果,要根据运行状况进行评估;另一方面,不同类型农户、地区排放的农村日常污水污染物含量差别较大,决定了处理技术选择、工程规模必须因地制宜。
(3)农村日常污水具有生化性好的特点,可以考虑采用微生物治理的办法。但施工是处理技术成功与否的关键,必须选择有资质的施工单位,废水管道的铺设,尽量与居民的分布相适应,在满足处理需求的前提下,尽量减少管道铺设距离,减少管道跨河,行业监管部门、建设单位、监理单位要尽到监管责任。
(4)建立废水就地处理设备长效管理制度。处理设备的管理、维护,对保障设备处理效率至关重要。如江苏省环保产业协会成立了农村及分散废水治理专门委员会专门管理分散废水处理设备。一是应该尽早出台就地处理设备管理办法,使得养护工作有法可依;二是可以经过建立管理网络,明确管理责任,建立信息平台,提高群众的环保意识;三是鼓励社会专业化组织参与到处理处理设备养护中来,把废水处理设备的运行管理推向社会化、专业化、市场化。
4 结语
依据上海市农村日常污水就地处理的现状,探讨适用于农村废水处理的工艺办法和管理模式,先行试点逐步推广、维修改建化粪池、保障收集管网施工质量、优化处理技术、建立长效管理制度等日常污水在地处理的措施,同样适合城市化水平较高、小城镇建设初具规模的较发达省份的农村日常污水的处理。随着全国范围内新农村建设进程的全面启动和城市化水平的提高,农村、小城镇日常污水无害化、资源化处理工艺和管理模式的全国更大范围推广利用,已经势在必行。借鉴国内外先进的管理经验,因地制宜选取适合不同地区特点的废水处理技术,制定农村日常污水就地处理工程的建设、管理办法等指导性文件,使农村日常污水处理工程有序开展、健康运行,以农村生态环境的全面改善,促进和谐社会建设和经济社会的全面发展。(来源:中国农村水利水电 )

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