上海市農村生活污水處理模式及效果分析

戚浩強 吳軍新 席彥凱 王思嘉

摘要:隨著我國城市的發展,生活污水處理率也在不斷提高,農村地區生活污水問題也就日趨突出,通過分析當前農村生活污水處理方法的利弊和條件,總結了上海農村生活污水的基本處理模式以及該模式下所達到的效果。

關鍵詞:農村生活污水污水處理模式

中圖分類號:TV7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0133-03

改善農村地區的環境質量,提高農村居民的生活水平,是目前農村建設、發展的主要任務。改革開放30多年以來,上海農村地區的面貌發生了巨大的變化,同時當地居民的生活方式也改變了。曾經用作肥料的生活污水,如今水質性質已經發生變化,很難作為肥料來循環利用。然而隨著人口的相對集中、廚房、抽水馬桶等城市化設施的普及,農村村落社區的生活污水對附近河道污染問題及由此產生的公共衛生安全問題逐漸的顯現出來[1]。農村生活污水量大且廣泛是造成河道水質惡化的重要原因,所以,調研上海農村生活污水的現狀,考察上海農村生活污水的處理模式,對于改善上海市民的生活環境有著現實且重要的意義。

1 上海農村生活污水的現狀

1.1 直接排放

上海散落的居民,生活污水未經任何處理就直接排放到村落附近的河道中。有些居民排放到土地上的生活污水看似已經蒸發掉了,最終還是通過滲流作用進入村落附近的河道中。另外,上海農村有很多外來務工人員,他們租住當地的老房子,這些老房子當中很多都沒有抽水馬桶等衛生設備,他們就將糞便等排泄物直接傾倒入附近的河道中[2]。直接排放不僅使居民造成了不便,也給上海的城市帶來的很大的影響。

1.2 經過一級處理后排放

目前上海農村地區的一級生活污水處理設備為化糞池,絕大多數自然村落房屋都建有三格式的化糞池。新農村建設都規劃采用雨水、污水分流的方法,要求每棟房屋后都建有標準的三格式化糞池。雨水通過專門的管道匯集,之后就直接排放到附近的河道,污水通過污水管道直接進入化糞池處理。

1.3 經過二級處理后排放

上海農村生活污水經過二級處理后排放的情況分兩種。一種是生活污水已被納為市政污水,由附近的污水處理廠處理后排放,這部分村落房屋比較集中并且附近就有污水處理廠,從而處理起來比較方便。另一種是村內已經建立了污水處理設備,生活污水匯集后經過該設備處理后直接排放到附近河道中,一般情況下都能達到二級排放標準。

如今,上海農村生活污水大部分是不經過任何處理或經過化糞池簡單處理后直接排放到附近河道,其中很多的化糞池都是居民自行建造的,不符合標準。這不僅污染了河流使地下水受到威脅,還對農村生活污水的處理造成很大的困擾。因此,如何對農村污水進行經濟有效的處理就顯得十分重要了。

2 上海農村生活污水處理模式

目前應用上海農村生活污水處理的技術主要有土壤滲濾、生物濾池、水生態處理、接觸氧化+人工濕地、人工濕地、生物濾池+人工濕地、SBR一體化等,其中土壤滲濾處理技術最為廣泛,2009年、2010年和2011年應用比例分別為48%、50%和56%,生物濾池+人工濕地技術則次之,應用比例分別為29%、29%和30%,其他應用技術比例都不是很高,基本都在10%以內。

從區(縣)看,閔行、嘉定、寶山、奉賢、松江、金山等六個區基本上都采用土壤滲透技術,部分應用了其他的技術;青浦采用土壤滲透和生物濾池+人工濕地兩種技術;而崇明采用分散型和綜合型兩種技術。

2.1 土壤滲濾

土壤滲濾系統是日本開發的一種淺層土壤處理系統,將污水有控制地投入到具有一定構造、距地面有一定深度以及有良好擴散性能的土層中,這樣污水在土壤毛管浸潤和滲濾作用下向四周運動,并在土壤-微生物-植物系統的綜合凈化作用下,可以達到循環利用,且達到處理利用要求的一種土壤處理系統[3]。

污水先經化糞池或其他預處理構筑物去除大型懸浮物,然后通過布水管和毛細材料的虹吸作用,將污水均勻分布于根據現場土質人工配制,通水透氣性能良好的人工土壤中,人工土壤中聚集著各種微型動植物和大量微生物,在這些需氧微生物和厭氧微生物的協同代謝作用下,污水中的有機物被吸附、降解和轉化為二氧化碳和水,有機氮被分解轉化為氮氣或硝酸鹽,污水因此得到凈化和除臭,凈化的出水通過底部集水管收集、排放或再利用,并起到了循環利用的作用,工藝流程圖見圖1。

工藝流程圖見圖1。

2.2 生物濾池

生物濾池是生物膜處理的一種方法,農村生活污水經過格柵去除較大懸浮物后,再經提升井進入預處理池進行曝氣處理,處理后的出水進入生物濾池,通過濾料的截留以及填料表面的生物膜,以過濾、生物吸附絮凝與生物氧化作用凈化廢水。

該工藝可以維持高的水力負荷和保留高的生物量濃度來減少環境沖擊,還能促進微生物生長并且產泥量少、具有管理方便、投資和運行成本低、氧利用率高、出水水質好,抗沖擊負荷能力強等眾多優點。工藝流程圖見圖2。

2.3 SBR一體化裝置

序批式活性污泥法(SBR)處理工藝為:進氣曝氣沉淀排水。生活污水進過化糞池處理后,由定時運行的污水泵將污水提升進入一體化處理裝置進行充氧曝氣,利用裝置中的微生物降解水中有機物、氨氮的含量,經過一定時間的沉淀后排出上層清水。

2.4 人工濕地組合技術

多種人工濕地組合工藝在上海農村污水分散處理中得到了大量的應用,尤其是生物濾池-人工濕地和接觸氧化-人工濕地系統。生活污水經過格柵的預處理和均化池的調節,進入生物處理部分(接觸氧化池、生物濾池、活性污泥法)除去部分懸浮物和有機污染物后,經管道流入人工濕地,人工介質、利用土壤、植物和微生物的物理、化學、生物三重協同作用對污泥、污水進行進一步的處理。

3 上海農村生活污水處理模式效果

3.1 樣本選取

選取每種工藝具有代表性的試點項目作為數據采集樣本(表1)。

3.2 各個樣本污水處理后的效果

從達標率角度分析,由表2可知,6個樣本中COD、BOD5、NH3-N、TP的出水濃度都符合“關于印發《上海市農村生活污水處理工程建設績效考評暫行辦法》的通知”(滬水務〔2010〕323號)中“上海市農村生活污水處理工程出水水質暫行規定”的二級水質標準,其中聯民村符合其一級水質標準;同時,也符合“城鎮污水處理廠污染物排放標準”(GB 18918-2002)中的出水水質的二級標準,由此可以表明污水處理模式處理效果的穩定和出水水質波動小。

不同工藝比較,土壤滲濾和生物濾池處理效果是最好的,而且處理后的出水水質也非常好。首先從消減率角度分析,農村污水處理模式對COD和BOD5兩種污染物質的去除率相對較高,去除效果相對地也比較穩定,但對NH3-N和TP的去除效果卻不甚理想。但值得一提的是,農村生活污水處理系統中存在進水水質中的某些指標優于出水水質的現象,尤其是SBR一體化處理模式,這可能是因為活性污泥法在去除有機物的過程中又釋放出氨氮和磷,并且由于家庭排放的生活污水中NH3-N和TP的濃度不高,這種現象出現的頻率比COD和BOD5相對要高,因此對污水處理系統的去除率統計可能會產生一定的影響。

比較相同工藝(圖3和圖8),由表2也知,聯合村和拓林金海兩個村莊的服務人口、占地面積和處理水量都相差很小,但聯合村各項指標的去除率都高于拓林金海。可能是聯合村管理比較合理,村民環保意識比較強等原因。

4 結語

(1)在技術上5種工藝均適用于農村生活污水處理,能實現污水達標排放。經濟上由于缺乏統一的建設標準成本,費用也偏高,需要進一步降低成本才能更好地應用于農村,實現最合理的實際應用。

(2)農村污水處理系統的技術難點主要表現在對污染物NH3-N和TP的去除率低,處理效果不穩定;主要表現在污水處理站點“量大、面廣、點散”,維護工作量大,對采取怎樣的污水處理模式才能最大程度地保持污水處理系統長效的運行存在困惑。目前以污水處理系統對NH3-N和TP的削減效果,如果想滿足更高排放標準(如水源保護區),如今仍存在一定的難度,因此有必要加強污水處理系統對NH3-N和TP的去除效果的研究。

參考文獻

[1] 王鵬飛,張翔,徐偉.上海松江地區農村生活污水處理模式的選擇[J].廣東農業科學,2010,8:217～219.

[2] 蘭虹,郭運動,謝冰,等.上海新農村建設中生活污水污染現狀及處理對策[J].環境科學與管理,2008,33(4):5～9.

[3] 高拯民,李憲法.城市污水土地處理利用設計手冊.北京:中國標準出版社,1991.