農(nóng)村分散式生活污水一體化處理設備研究現(xiàn)狀與設計要點

摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的矛盾日漸突顯，尤其是農(nóng)村生活污水污染問題已越來越嚴重，亟待解決，而且是我國環(huán)境治理中重要的組成部分。由于農(nóng)村地區(qū)環(huán)境的特殊性，污水的產(chǎn)量及性質(zhì)也不同于城市，因此，在治理農(nóng)村污水時必須因地制宜。一體化設備具有投資低、能耗少、占地面積小等優(yōu)點，適合農(nóng)村地區(qū)推廣。本文針對農(nóng)村污水的特殊性，介紹了一體化設備在農(nóng)村使用的優(yōu)越性，并分析了當前我國一體化設備的研究現(xiàn)狀及設計要點，為今后農(nóng)村污水處理一體化設備的研發(fā)與推廣提供參考。

關鍵詞：農(nóng)村生活污水;分散式;一體化設備

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-00-02

Abstract：With the rapid development of Chinas economy， the contradiction between the development of rural economy and the ecological environment has become increasingly prominent. Especially， the problem of rural domestic sewage pollution has become more and more serious， which needs to be solved urgently. It is also an important part of Chinas environmental governance. Because of the particularity of the environment in rural areas， the output and nature of sewage are also different from those in cities. Therefore， it is necessary to adjust measures to local conditions in the treatment of rural sewage. The integrated equipment has the advantages of low investment， low energy consumption and small area， which is suitable for promotion in rural areas. In view of the particularity of rural sewage， this paper introduces the advantages of integrated equipment in rural areas， and analyses the current research status and design points of integrated equipment in China， which can provide reference for future research and development and promotion of integrated equipment for rural sewage treatment.

Key words：Rural domestic sewage;Decentralized;Integrated equipment

1 農(nóng)村生活污水特征

1.1 水質(zhì)特征

生活污水的水質(zhì)特性與生活環(huán)境、地理環(huán)境、經(jīng)濟水平還有生活習慣等因素有關。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示農(nóng)村生活污水水質(zhì)性質(zhì)基本相似，污水中污染物種類也類似，有機物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量較高，基本不含有毒物質(zhì)，其中還包括一些細菌、病毒、寄生蟲等，此外還有合成洗滌劑等污染物。

1.2 水量特征

由于農(nóng)村的生活習慣、生活環(huán)境與城市存在一定差異，農(nóng)村排放污水的水量相對比較小，而且排放分散，變化幅度較大，日變化系數(shù)在3～5之間。而農(nóng)村居民的生活規(guī)律較為一致，在一天中早晚排水量較大，在一天的上午、中午和下午均會出現(xiàn)各自的高峰值，因此，農(nóng)村污水可界定為粗放型排水形式。

2 一體化污水處理設備研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

污水生態(tài)處理技術是在20世紀60年代歐美等國家發(fā)展起來的，主要是美國、日本、法國、德國等在進行污水生態(tài)處理方面的研究與應用，主要的研究和應用于偏遠的農(nóng)村地區(qū)，主要采用的技術有人工濕地、氧化溝和凈化槽等。

2.1.1 日本分散式污水處理系統(tǒng)

日本的污水處理技術開始比較早，日本的分散式污水處理系統(tǒng)主要包括三個部分，分別是城市相對分散處理系統(tǒng)、農(nóng)村污水處理系統(tǒng)和凈化槽處理系統(tǒng)。而解決農(nóng)村分散污水的主要技術就是凈化槽系統(tǒng)，主要的工藝包括厭氧過濾、接觸氧化、活性污泥及膜處理等。而日本的凈化槽系統(tǒng)已經(jīng)形成了一整套完整的法律、技術體系，其主要應用不適用于設置排水管網(wǎng)，無法集中收集污水的地區(qū)。同時凈化槽系統(tǒng)還能夠根據(jù)不同的人數(shù)來進行不同的設計，既能符合獨家獨戶，也能滿足多戶社區(qū)的需求，設計安裝均很靈活。

2.1.2 澳大利亞“非爾脫”系統(tǒng)

“非爾脫”系統(tǒng)是近幾年來由澳大利亞科研人員研發(fā)的一種新型的污水處理技術，工藝主要是過濾+土地處理+暗管排水，可持續(xù)、高效的利用污水進行農(nóng)田灌溉。不僅解決了污水處理問題，同時還能滿足當年農(nóng)作物的灌溉，而灌溉后的水利用底下排水暗管再對其進行收集和處理。該技術中不涉及水泵等大功率設備，主要采取控制暗管及地下水的水位來控制污水的排放量。該工藝技術對生活污水有著良好的處理效果，而且運行費用低，特別適用于土地資源豐富、可以輪作農(nóng)作物的農(nóng)村地區(qū)。

2.1.3 美國高效藻類塘處理技術

美國針對農(nóng)村生活污水的處理，在20世紀70年代就已開始進行有效的處理。在1972年和1987年分別頒布和修正了清潔水法，以促進人們重視小型社區(qū)和農(nóng)村生活污水的處理，同時還鼓勵各州和當?shù)卣扇∮行Т胧┽槍Σ煌胤健夂?、地理環(huán)境進行分散式污水的處理。其中高效藻類塘處理技術是應用最多而且最為有效的處理技術，是針對傳統(tǒng)穩(wěn)定塘技術的改進，充分利用了菌藻的共生關系，最大限度的發(fā)揮了各自的生物特點。高效藻類塘相比傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘停留時間更短、占地面積更小，而且建設費用更低，維護簡單。同時收割后的水生植物還可以作為農(nóng)作物的肥料。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對農(nóng)村生活污水處理技術的研究相比國外較晚，從20世紀80年代開始，我國對分散式污水處理技術進行了大量的研究和實踐，針對多種工藝技術在農(nóng)村地區(qū)進行推廣、研究，包括人工濕地、生物濾池、厭氧好氧組合以及多種無動力微動力一體化處理設備。化糞池對用于生活污水初級處理，應用較為廣泛，能夠利用厭氧消化降解部分有機物，其結構簡單、造價低、易施工、衛(wèi)生條件好等優(yōu)點，在進行農(nóng)村污水分散式處理中對BOD、COD和TSS的去除率可達85%、77%和86%，因此在農(nóng)村污水處理中有著廣泛的應用前景，但其存在的缺點是沉積污泥較多，需要定期處理，而且處理效果有效，需要結合后續(xù)處理單元才能直接排放。人工濕地是一種通過人工改造、設計的具備生態(tài)處理功能的污水處理系統(tǒng)，主要由土壤基質(zhì)、水生植物和微生物組成。人工濕地具備運行費用低、維護管理方便等優(yōu)點，而且水生植物可以美化環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候。但其占地面積較大，受季節(jié)影響較大。土壤滲濾是類似于人工濕地的污水處理技術，其是在人工控制條件下，通過土壤-植物系統(tǒng)的物理、化學、生物作用，對污水進行凈化處理。根據(jù)污水性質(zhì)不同，可分為慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流和地下滲濾等形式。該工藝技術緩沖能力強、建設投資低、維護方便，此外還可以與農(nóng)村農(nóng)業(yè)灌溉相結合。因此，在農(nóng)村污水分散式處理中有著較好的前景。但其，污水處理停留時間長，受季節(jié)、溫度等影響較大，而且防護不當還存在污染地下水的風險。

3 一體化污水處理設備設計要點

污水處理設施涉及的設備主要有機械設備、電氣和自控設備，而對于一體化污水處理設備，更加注重于設備的有效性與穩(wěn)定性。機械設備又分為通用機械設備和專用機械設備，通用設備指的是風機、閥門、水泵;專用設備包括刮泥、曝氣、攪拌、加藥設備等。對于一體化污水處理設備，更多采用工藝較多簡單實用，造作方便，涉及的設備較少。

3.1 適用于農(nóng)村生活污水的高效菌種

農(nóng)村一體化污水處理設備大多工藝以微生物為主，既方便維護管理，又能節(jié)省投資。不同類型的污水需要不同的結構的微生物菌群來進行凈化。因此篩選高效的適用于農(nóng)村污水處理的菌種對污水處理有著重要的作用，更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2 選擇適用于一體化設備的材料和結構

一體化設備是將污水處理設備統(tǒng)一的集中，其結構和材料對其后續(xù)長期穩(wěn)定的運行有著重要的影響。因此，選擇適宜的材料和穩(wěn)定的結構，不僅可以節(jié)約投資成本，而且還便于后期的維護管理。當前采用的大多是一次性焊接的結構形式，但是在具體的應用中，因根據(jù)不同地區(qū)的情況，選擇適宜的材料，以及多種形式的拼裝組合工藝，同時結合不同的工藝改進，降低污水處理設備的成本。

3.3 開發(fā)適用于農(nóng)村地區(qū)的自控方式

一體化設備更為優(yōu)越的一點就是實現(xiàn)處理工藝的自動控制，提高了污水處理的操作性。更便于維護和管理，農(nóng)村地區(qū)缺乏相應的技術和管理人員，而污水排放間歇排放的特點，本身對于污水處理工藝的控制就存在難點。采用計算機，實現(xiàn)簡便、自動化的控制，實現(xiàn)對水量的自動調(diào)節(jié)控制，不僅可以節(jié)省人工費用，還能夠提高工作效率，也為一體化設備加快農(nóng)村地區(qū)推廣提供了有效的支持。

4 結語

我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，帶動了農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展，但同時基礎設施并未滿足當前的發(fā)展要求，對農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境造成了污染。一體化設備在農(nóng)村地區(qū)的應用已經(jīng)取得了一定的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，而且將傳統(tǒng)的污水處理設備單一結構綜合到一起，形成了全新的污水處理設備，一定程度上改善了廣大農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境問題。但是，目前農(nóng)村污水處理工作中仍然存在一些不足的地方，在未來的應用于研究工作中，應加強高效污水處理設備的研發(fā)與推廣，使得農(nóng)村污水處理工藝向更高標準發(fā)展，同時建立相應完善的污水收集系統(tǒng)，從源頭上解決農(nóng)村污水問題。

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收稿日期：2019-01-10

作者簡介：謝勇強（1988-），男，漢族，本科學歷，初級（未評），研究方向為水處理設備機械設計。