
污水处理方法的分类
现代的污水处理技术,按其作用原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物处理法四大类。
(一)物理法
通过物理作用,以分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状的污染物质(包括油膜和油珠),在处理过程中不改变其化学性质。物理法操作简单、经济。常采用的有重力分离法、离心分离法、过滤法及蒸发、结晶法等。
1.重力分离(即沉淀)法
利用污水中呈悬浮状的污染物和水密度不同的原理,借重力沉降(或上浮)作用,使水中悬浮物分离出来。沉淀(或上浮)处理设备有沉砂池、沉淀池和隔油池。
在污水处理与利用方法中,沉淀与上浮法常常作为其他处理方法前的预处理。如用生物处理法处理污水时,一般需事先经过预沉池去除大部分悬浮物质减少生化处理构筑物的处理负荷,而经生物处理后的出水仍要经过二次沉淀池的处理,进行泥水分离保证出水水质。
2.过滤法
利用过滤介质截流污水中的悬浮物。过滤介质有钢条、筛网、砂布、塑料、微孔管等,常用的过滤设备有格栅、栅网、微滤机、砂滤机、真空滤机、压滤机等(后两种滤机多用于污泥脱水)。
3.气浮(浮选)
将空气通入污水中,并以微小气泡形式从水中析出成为载体,污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质(如乳化油)黏附在气泡上,并随气泡上升至水面,从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出来。根据空气打入方式不同,气浮处理方法有加压溶气气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。为了提高气浮效果,有时需向污水中投加混凝剂。
4.离心分离法
含有悬浮污染物质的污水在高速旋转时,由于悬浮颗粒(如乳化油)和污水受到的离心力大小不同而被分离的方法。常用的离心设备按离心力产生的方式可分为两种:由水流本身旋转产生离心力的为旋流分离器,由设备旋转同时也带动液体旋转产生离心力的为离心分离机。
旋流分离器分为压力式和重力式两种。因它具有体积小、单位容积处理能力高的优点,近几十年来广泛用于轧钢污水处理及高浊度河水的预处理。离心机的种类很多,按分离因素分有常速离心机和高速离心机。常速离心机用于分离低浆废水效果可达60%~70%,还可用于沉淀池的沉渣脱水等。高速离心机适用于乳状液的分离,如用于分离羊毛废水,可回收30%~40%的羊毛脂。
(二)化学法
向污水中投加某种化学物质,利用化学反应来分离、回收污水中的某些污染物质,或使其转化为无害的物质。常用的方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原(包括电解)法等。
1.化学沉淀法
向污水中投加某种化学物质,使它与污水中的溶解性物质发生互换反应,生成难溶于水的沉淀物,以降低污水中溶解物质的方法。这种处理法常用于含重金属、氰化物等工业生产污水的处理。按使用沉淀剂的不同,化学沉淀法可分为石灰法(又称氢氧化物沉淀法)、硫化物法和钡盐法。
2.混凝法
向水中投加混凝剂,可使污水中的胶体颗粒失去稳定性,凝聚成大颗粒而下沉。通过混凝法可去除污水中细分散固体颗粒、乳状油及胶体物质等。该法可用于降低污水的浊度和色度,去除多种高分子物质、有机物、某种重金属毒物(汞、镉、铅)和放射性物质等,也可以去除能够导致富营养化物质如磷等可溶性无机物,此外还能够改善污泥的脱水性能。因此混凝法在工业污水处理中使用得非常广泛,既可作为独立处理工艺,又可与其他处理法配合使用,作为预处理、中间处理或最终处理。目前常采用的混凝剂有硫酸铝、碱式氯化铝、铁盐(主要指硫酸亚铁、三氯化铁及硫酸铁)等。
当单独使用混凝剂不能达到应有净水效果时,为加强混凝过程、节约混凝剂用量,常可同时投加助凝剂。
3.中和法
用于处理酸性废水和碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠、石灰石等,使废水变为中性。对碱性废水可吹入含有CO2的烟道气进行中和,也可用其他的酸性物质进行中和。
4.氧化还原法
利用液氯、臭氧、高锰酸钾等强氧化剂或利用电解时的阳极反应,将废水中的有害物氧化分解为无害物质;利用还原剂或电解时的阴极反应,将废水中的有害物还原为无害物质,以上方法统称为氧化还原法。
氧化还原方法在污水处理中的应用实例有:空气氧化法处理含硫污水;碱性氯化法处理含氰污水;臭氧氧化法在进行污水的除臭、脱色、杀菌及除酚、氰、铁、锰,降低污水的BOD与COD等均有显著效果。还原法目前主要用于含铬污水处理。
(三)物理化学法
利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等操作过程,处理或回收利用工业废水的方法可称为物理化学法。工业废水在应用物理化学法进行处理或回收利用之前,一般均需先经过预处理,尽量去除废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质,或调整废水的pH值,以便提高回收效率及减少损耗。常采用的物理化学法有以下几种。
1.萃取(液-液)法
将不溶于水的溶剂投入污水之中,使污水中的溶质溶于溶剂中,然后利用溶剂与水的密度重差,将溶剂分离出来。再利用溶剂与溶质的沸点差,将溶质蒸馏回收,再生后的溶剂可循环使用。常采用的萃取设备有脉冲筛板塔、离心萃取机等。
2.吸附法
利用多孔性的固体物质,使污水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。常用的吸附剂有活性炭。此法可用于吸附污水中的酚、汞、铬、氰等有毒物质,且还有除色、脱臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度处理。吸附操作可分为静态和动态两种。静态吸附,在污水不流动的条件下进行的操作。动态吸附则是在污水流动条件下进行的吸附操作。污水处理中多采用动态吸附操作,常用的吸附设备有固定床、移动床和流动床三种方式。
3.离子交换法
用固体物质去除污水中的某些物质,即利用离子交换剂的离子交换作用来置换污水中的离子化物质。随着离子交换树脂的生产和使用技术的发展,近年来在回收和处理工业污水的有毒物质方面,由于效果良好,操作方便而得到一定的应用。
在污水处理中使用的离子交换剂有无机离子交换剂和有机离子交换剂两大类。采用离子交换法处理污水时必须考虑树脂的选择性。树脂对各种离子的交换能力是不同的。交换能力的大小主要取决于各种离子对该种树脂亲和力(又称选择性)的大小。目前离子交换法广泛用于去除污水中的杂质,例如去除(回收)污水中的铜、镍、镉、锌、汞、金、银、铂、磷酸、有机物和放射性物质等。
4.电渗析法(膜分离技术的一种)
电渗析法是在离子交换技术基础上发展起来的一项新技术。它与普通离子交换法不同,省去了用再生剂再生树脂的过程,因此具有设备简单、操作方便等优点。电渗析是在外加直流电场作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性,使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中去,以达到浓缩、纯化、合成、分离的目的。另用于海水、苦咸水除盐,制取去离子水等。
5.反渗透(膜分离技术的一种)
利用一种特殊的半渗透膜,在一定的压力下,将水分子压过去,而溶解于水中的污染物质则被膜所截留,污水被浓缩,而被压透过膜的水就是处理过的水。目前该处理方法已用于海水淡化、含重金属的废水处理及污水的深度处理等方面。制作半透膜的材料有醋酸纤维素、磺化聚苯醚等有机高分子物质。为降低操作压力以节省设备和运转费用,目前对于膜的材料和性能正在深入试验研究。
反渗透处理工艺流程由三部分组成:预处理、膜分离及后处理。
6.超过滤法
也是利用特殊半渗透膜的一种膜分离技术。以压力为推动力,使水溶液中大分子物质与水分离,膜表面孔隙大小是主要控制因素。用于电泳涂漆废液等工业废水处理。
(四)生物法
污水的生物处理法就是利用微生物新陈代谢功能,使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质,使污水得以净化。属于生物处理法的工艺,又可以根据参与作用的微生物种类和供氧情况分为两大类即好氧生物处理及厌氧生物处理。
1.好氧生物处理法
在有氧的条件下,借助于好氧微生物(主要是好氧菌)的作用来进行的。依据好氧微生物在处理系统中所呈的状态不同,又可分为活性污泥法和生物膜法两大类。
(1)活性污泥法这是当前使用最广泛的一种生物处理法。该法是将空气连续鼓入曝气池的污水中,经过一段时间,水中即形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝体——活性污泥,它能够吸附水中的有机物,生活在活性污泥上的微生物以有机物为食料,获得能量并不断生长繁殖。从曝气池流出并含有大量活性污泥的污水——混合液,进入沉淀池经沉淀分离后,澄清的水被排放,沉淀分离出的污泥作为种泥,部分地回流进入曝气池,剩余的(增殖)部分从沉淀池排放。活性污泥法有多种池型及运行方式,常用的有普通活性污泥法、完全混合式表面曝气法、吸附再生法等。废水在曝气池内停留一般为4~6小时,能去除废水中的有机物(BOD5)90%左右。
(2)生物膜法使污水连续流经固体填料(碎石、煤渣或塑料填料),在填料上大量繁殖生长微生物形成污泥状的生物膜。生物膜上的微生物能够起到与活性污泥同样的净化作用,吸附和降解水中的有机污染物,从填料上脱落下来的衰老生物膜随处理后的污水流入沉淀池,经沉淀泥水分离,污水得以净化而排放。
生物膜法多采用的处理构筑物有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池及生物流化床等。除此之外,土地处理系统(污水灌溉)和氧化塘皆属于生物处理法中的自然生物处理范畴。
2.厌氧生物处理法
在无氧的条件下,利用厌氧微生物的作用分解污水中的有机物,达到净化水的目的。它已有百年悠久历史,但由于它与好氧法相比存在着处理时间长、对低浓度有机污水处理效率低等缺点,使其发展缓慢,过去厌氧法常用于处理污泥及高浓度有机废水。近30多年来,出现世界性能源紧张,促使污水处理向节能和实现能源化方向发展,从而促进了厌氧生物处理的发展,一大批高效新型厌氧生物反应器相继出现,包括厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧流化床等。它们的共同特点是反应器中生物固体浓度很高,污泥龄很长,因此处理能力大大提高,从而使厌氧生物处理法所具有的能耗小并可回收能源,剩余污泥量少,生成的污泥稳定、易处理,对高浓度有机污水处理效率高等优点,得到充分地体现。厌氧生物处理法经过多年的发展,现已成为污水处理的主要方法之一。目前,厌氧生物处理法不但可用于处理高浓度和中等浓度的有机污水,还可以用于低浓度有机污水的处理。
生活污水没有经过任何处理,直接排入河流,河水因此变黑发臭……据悉,各地农村大力推动河塘整治,打通了一些水系和渠道,但对农村生活污水处理重视不够,在水的问题上普遍呈现出“有上水、没下水”的突出矛盾。
2月上旬,在苏北沭阳县闸西村的农民集中居住点,记者看到,虽然建好了整齐划一的房子,每家每户都装上了自来水、抽水马桶和淋浴房,但集中居住区却没有生活污水管网,居民日常生活污水直接排到河道里。村内部分没有搬迁的村户,仍在使用露天粪池,周围水沟一片狼藉,即便是寒冷的冬季,也能闻到阵阵臭味。
“虽然现在和城里人一样,用上了自来水,但是配套的污水处理厂没有建起来。”说起污水话题,村主任葛恒生很郁闷。他告诉记者,用上自来水后,农民日常用水量逐年增加。对于污水直接排向河道,大家也无可奈何。“村里曾经打算向村民收钱治污,但村民们都不乐意,觉得治理环境不单单是自己的责任。”
江苏省农业环境监测与保护站站长管永祥表示,经济社会高速发展,农村生产生活方式发生深刻转变,而相应的生活污水收集和处理能力严重滞后。江苏省农业环境监测与保护站的数据显示,目前,苏南等经济较为发达地区的农村生活污水处理率刚刚超过30%,在经济相对薄弱的苏中、苏北农村地区,生活污水处理率约在10%左右,个别地区甚至是空白。
农村生活污水处理难,资金困扰是根本原因。“我们测算过,如果要铺设管网,集中处理一个村的生活污水,最起码要300万。”宿迁市水利局一位负责人表示,对于分散居住为主的苏北农村来说,资金需要量可谓天文数字。
“到今年底,常熟农村生活污水处理率将达到50%,为此,常熟‘砸’了约20亿元。”常熟市建设局负责人表示,该市通过新建、扩建生活污水处理厂,延伸收水主干管,打造了一个覆盖全市城乡、规模适度、运转高效的生活污水处理系统。走进虞山镇长瑞村,全村339户人家的生活污水源源不断流到村污水处理站,经处理后的水清澈透明,水质已接近自来水。村党支书吴丽军介绍,村里投入800多万建立了污水处理站,可以日处理污水180吨,每月的运营成本要6000多元。
放眼全省,能够像常熟这样斥巨资解决问题的地区毕竟在少数。有没有一种适合苏中苏北现实的低成本、效果好的办法呢?记者在省内采访时发现,一些新技术的应用,为农村低成本处理生活污水“点”亮了灯。
在南京六合龙池街道路呙村,记者看到其污水处理采用湿地处理模式,可以日处理200位村民生活污水49吨。整个系统投资仅为20万元,平时基本无运行费用,只需村里派兼职人员不定期对湿地生物作一些养护。专家表示,这种模式投资额不大效果却十分明显,适合在分散居住的苏北农村推广。
“农村生活污水处理是一项公共事业,政府责无旁贷,勿以公共服务成本高而不作为。”省社科院有关专家建议,考虑江苏省苏南苏北发展不平衡的状况,可因地制宜推进农村污水处理。最要紧的是要做长远打算,将生活污水处理纳入本地村镇公共事业发展规划,纳入城乡一体化布局,完善政策,强化指导,积极地科学地予以解决。
值得欣慰的是,农村生活污水处理难的问题已经引起了重视。根据省环保部门部署,到2015年,江苏省将新建5000处相对集中居住村庄的生活污水处理设施,使得苏南苏中苏北农村生活污水处理率分别达到50%、30%、15%。
农村生活污水面广量大,治理难度较大,已逐步成为农村主要面源污染之一。近年来,浙江省各地结合“千村示范、万村整治”工作,配套建设了一批生活污
水集中净化沼气工程,取得了明显的治理效果。因此,建立沼气工程治理农村生活污水,是个行之有效的方法。
一、生活污水净化沼气工程方兴未艾
(一)生活污水净化沼气工程日趋成熟。20 世纪80 年代以来, 中国各级农村能源部门针对中小城镇生活污水的特点, 开始研究利用农村家用水压式沼气池代替城镇楼房住宅化粪池, 分散处理城镇生活污水和粪便的技术, 称为“城镇生活污水净化沼气池”。该技术由于投资分散、易于建造、可就近处理、不专门占用土地、效果好、易管理、运行不耗能和具有较好的环保效益等特点, 已在不少省、市(特别是南方各省市)得到积极推广应用, 收到满意的卫生效果和良好的社会环保效果, 是现今适合中国国情的一条分散处理城市居民生活污水的有效途径。
(二)生活污水净化沼气工程技术特点。生活污水净化沼气池是分散处理生活污水的新型构筑物, 适用于在近期内无力修建污水处理厂的中小城镇, 或城镇污水管网以外的单位、办公楼、居民点、旅馆、学校和公厕等。冬季地下水温能保持在5~9℃以上的地区, 或在池上建日光温室升温可达此温度的地区, 均可使用该技术来处理生活污水和粪便。我们通常所说的城镇生活污水主要具有以下三个特点: 一是冲洗厕所的生活污水中含有粪便等排泄物,是多种细菌和寄生虫的载体和疾病的传染源;二是生活污水浓度低, 其中干物质浓度为1%~3% , COD 浓度仅为500~1000 m g?L;三是生活污水的可降解性较好,BOD5与COD之比为0.5~0.6,适用于厌氧消化制取沼气。城镇生活污水净化沼气池是根据生活污水的特点, 把污水厌氧消化、沉淀过滤等技术进行有机结合而设计的处理装置, 其性能明显优于普通化粪池。根据四川省寄生虫病研究所对六类建筑物的净化沼气池在运行1~ 4 年后进行的卫生效果调查表明: 经处理的生活污水水质粪大肠菌值> 10- 4, 寄生虫卵数0. 565~ 1. 074个?L , BOD5< 50 m g?L , SS< 60 m g?L , 色度< 100, 各项生化指标均达到《污水综合排放标准》(8978) 的一级现有标准和《粪便无害化卫生标准》(GB7959)。并且沼气池出水中无蚊蝇孽生, 每10~12户家庭生活污水所产生的沼气, 可供一户用作炊事燃料。
二、生活污水净化沼气工程产业化发展的主要障碍
(一)工程技术标准不统一。该技术自研究开发到工程化推广已20年,虽然国家建设部1990年发文将它列入“八五”科技成果第一批推荐推广项目,全国城市卫生检查评比标准也将它列为粪便无害化处理装置在全国推广。但到目前, 除四川等少数几个省搞了相关技术规范和地方标准,1990年中国沼气学会联合中国市政西南设计院出版了给排水试用图集《生活污水净化沼气池》外,国家级的相关技术规范、正式标准图集还未见出台。因此,各地在推广建设中, 出现很多非标准化、不规范的工作实例,使该项技术从质量到效果很难获得保证。
(二)缺乏必要的技术研究开发、工程示范推广工作经费。该项技术目前仅有农村能源主管部门给予少量的研究开发经费扶持, 很少得到其它方面的资金注入。事实上, 原有技术装置已经落后于社会的发展, 不能适应用户的需求。长期以来, 一些科研、开发部门由于缺乏经费, 无法开展研究和实验工作, 使该技术难于进一步提高完善; 工程推广部门也因无专项示范工作经费, 抓起感到力不从心。
(三)缺乏强有力的政策导向。目前国家和地方都有城镇居民生活、生产有机污水排放标准, 但由于各种原因, 多数地方在实际管理上不能按要求严格到位, 有些做法, 也仅流于形式。如目前一般与城镇居民住宅楼房配套建设的“格式化粪池”, 依现在居民生活水平, 按标准建造就已难适应环保需要, 可相当部分建筑商为节省投资, 还在有意减小容积和降低标准。污水净化沼气池处理效果虽好, 由于造价略高于“格式化粪池”, 又没有相关的政策扶持, 很难得到建设
单位认可和建筑商的青睐。
三、农村生活污水净化沼气工程发展对策分析
实践表明, 农村生活污水净化沼气工程是一种投资少, 效果好的小型分散化处理污水技术, 在当前农村无力建设集约化污水处理厂的情况下, 是农村地
区生活污水处理的最佳选择。以下提出对策:
(一)加强领导, 加大宣传力度, 进一步提高人们的能源环保意识。要真正实现农村生活污水净化沼气池的产业化发展, 首先要切实加强领导,各级政府应把农村生活污水净化沼气工程建设内容纳入新农村建设和发展规划, 通过经济杠杆的调节和政策的倾斜来引导和鼓励建设单位投资开发和建设生活污水净化沼气工程; 其次要加大宣传力度, 各级业务主管部门应积极通过各种途径, 如新闻媒体、技术讲座、组织交流研讨,兴建样板示范点等,对农村生活污水净化沼气池进行广泛、持久的宣传, 努力提高人们对该工程的认可度、推广度, 吸引更多的民间资金注入工程技术的研究、开发和示范推广工作。
(二)规范和完善农村生活污水净化沼气工程推广管理体制。由于生活污水净化沼气工程是我国农村能源主管部门和沼气科研机构开发并命名的,长期以来主要是靠各级农村能源主管部门在宣传生活污水净化沼气技术在农村环卫建设中的地位和作用,而建设、环保、卫生等部门略显被动。实事上,该工程的规范、建设和产业化发展与上述各部门紧密相关, 须得到他们的认同、配合和支持。因此,各部门应本着“求真、务实,有利于工作开展和管理”的原则, 明确分工, 确定职能部门和协作部门,实现职能到位, 各司其职, 各负其责, 密切合作, 切实为当地居民办实事, 共同促进农村生活污水净化沼气工程的产业化发展。
(三)完善工程技术工艺, 尽快出台国家或行业技术规范和标准。目前, 各地推广的“农村生活污水净化沼气工程”池型结构五花八门, 各种工艺流程也缺乏严格的科学依据。建议由国家主管部门适时组织安排召开专项技术研讨会, 召集各地有经验的技术人员和管理人员参加; 同时在研讨会的基础上组成专家组, 专门研究编制出适应新农村建设需要的标准图集以及相关的技术规程、规范, 以利早日进入建设领域普及推广。
(四)开展技术培训,抓好试点示范。生活污水净化沼气池技术是一个系统工程,涉及到建设、生物、环卫等多项技术。设计、施工和建后物业管理部门的技术人员应参加各级农村能源主管部门组织的技术培训,实行资质化管理。另外, 为使该技术能在全国范围内树立新形象, 利于工程推广普及, 建议国家有关部门在全国不同区域的中小城镇和农村地区建设一批标准的示范点。
随着我国节能减排工作的不断深入,城市污水处理厂作为主要减排的载体,在减排工作中显得尤为重要。按照有关要求,到“十一·五”期末,我国城市污水处理率必须在70%以上。全国各地近期内必将掀起建设城市污水处理厂的高潮。因此,应充分认识城市污水处理厂带来的环境影响,采取合理的防治对策,正确引导城市污水处理厂的建设。
1城市污水处理厂建设的主要内容
城市污水处理厂的主要建设内容有硬件系统和软件系统。硬件系统包括污水收集系统和处理系统,污水收集系统包括城区污水收集管网、污水输送管道及污水提升泵站;污水处理系统包括污水处理工程的构筑物、配套的泵站、设备、自控系统等。软件系统包括设计的处理规模和处理工艺,处理规模即日处理的污水量,处理工艺即处理工艺技术、路线、自控性能等。
2城市污水处理厂对环境的影响
2.1对生态的影响
由于城市污水处理厂通常建在城市周边的郊区,从城区收集的污水需要通过输送的管道及污水提升泵站方可送到污水处理厂,输送管道的建设将破坏穿过的土地、河流等生态系统,其建设过程中产生的弃土堆置不仅需要占用土地,同时还破坏土地原有的生态系统。在城区的污水管网建设和改造中,施工过程的噪声、粉尘、施工废水对城区居民产生影响,产生的弃土对占用土地生态系统产生影响。
2.2恶臭的影响
城市污水处理厂的恶臭主要来源于格栅、泵房、沉砂池、反应池、污泥池等,由于废水中含有氮、硫、氯、磷等污染物,随着废水的腐殖发酵产生如NH3、CH3S?蛳OH、H2S等,形成恶臭。
2.3噪声的影响
城市污水处理厂的噪声源主要有风机、水泵及水流等,尤其是风机的噪声,声级高达105dB。尽管一般情况城市污水处理厂远离居民区,对周围的居民区影响很小,但对于操作人员,长期处于强噪声的工作环境中可能导致耳聋,并对人体的中枢神经、植物神经产生损害。
2.4污泥的影响
城市污水处理中产生污泥,一般情况下为污水处理量的1%~2%,污泥的发生量大。污泥中不仅含有大量的病原体、微生物、寄生虫、病菌及有机物,还含有汞、铬、镉、铅等重金属,处理不当将对土壤、地下水、地表水等产生影响。
2.5排水的影响
城市污水处理厂处理后的最终排水对收纳的水体产生影响。城市污水经正常处理达标的情况下,排水进入河流后在排水口附近形成一段混合区,在此混合区内,水质不能达到相应的水质标准,对该段河流的水体功能产生不良影响,影响沿线居民的生产、生活。尤其是非正常工况下,污水经处理后不能达标排放,在收纳排水的水体将形成很大的超标带,并将对沿线的生产、生活带来严重的影响。
3防治对策
3.1合理选址
城市污水处理厂选址,要根据城区总体规划要求,选择城区的下风向、收纳废水河流的下游、远离居民区;在排水口设置时,按照水源保护区设置的要求避开集中式饮用水源的取水口、渔业养殖等。
3.2建设花园式厂区
在厂区因地制宜种植花草树木,充分利用不同植物对污染物的吸收作用。如利用地衣、山楂、夹桃竹、丁青等吸收二氧化硫,女贞、美人蕉、大叶黄吸收氯气,水葫芦、浮萍、金鱼藻等吸收水中的汞、铅、镉,阔叶植物吸收大气中的飘尘。在污水处理厂建设中,将绿化、人工湖、景点与处理构筑物、出水相结合,既能减少污染对环境的影响,又可美化厂区。
3.3建设全封闭式污水处理厂
通常对恶臭主要处理方法有焚烧法、催化氧化法、吸附法等,将发生恶臭的构筑物安置于室内,通过引风设备收集恶臭气体,再将臭气采取相应的净化措施,不仅可以吸收恶臭气体,厂房还对噪声起到封闭隔离降低效果。
3.4选择合理设备
既要根据所在地的自然条件和经济状况,选择经济可行的处理工艺设备,满足处理效果要求和经济承受能力;还要采用先进的自动化控制系统和全线监控系统,减少人工操作,避免因人为因素对处理效果的影响。
3.5确定合理建设规模
在城市污水处理厂建设中,要按照城市的发展规划和环境保护规划,合理确定规模,分步实施。
3.6选择合理的工艺
污水处理厂的处理工艺应根据原水水质、出水要求、处理规模、运行成本、自然条件和社会状况等因素慎重考虑。不同的工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处,因此,工艺选择应符合技术合理、经济节能、易于管理、重视环保等方面的要求。
3.7污泥的处置
污泥处置应按减量化、资源化、无害化的处置原则,首先对污泥进行浓缩脱水,减少污泥发生量;再通过消化、厌氧,去除污泥中的有机物、病菌和微生物等,并对污泥进行成分测定,达到要求后可以进行堆肥,充分利用污泥中丰富的氮、磷、钾等营养成分,如不能利用,则进行无害化填埋处置。
3.8城市污水的深度处理
为减轻城市污水处理厂的排水对收纳水体的不良影响,节约水资源、保证水资源的持续利用,可对污水进行深度处理后重复利用。尤其是缺水地区,对污水进行深度处理后重复利用,是解决淡水资源的重要途径。
所谓深度处理,就是在污水经过物化生化处理、达到排放标准后,对污水进一步采取处理措施,降低水中的污染物,使水质接近或优于可以直接利用的水质,如居民生活中的水、工业冷却水、道路绿化浇洒水、农田灌溉用水等。通过城市污水的深度处理,使污水达到重复使用,节约水资源,减轻对收纳水体的污染。
污泥处理是对污泌泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。
污泥处理技术有以下几种:
污泥处理技术:①污泥的直接土地利用
污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点,被认为是最有发展潜力的一种处置方式,科学合理的土地利用,可减少污泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为污泥土地利用的有效方式。污泥用于严重扰动的土地(如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地)的修复与重建,减少了污泥对人类生活的潜在威胁,既处置了污泥又恢复了生态环境。
污泥处理技术:②污泥的卫生填埋
这种处置方法简单、易行、成本低,污泥又不需要高度脱水,适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题,尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体,如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷,若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。
污泥处理技术:③污泥的焚烧
湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍,没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难,而且在能耗上也是极不经济的。
以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法之一,它能使有机物全部碳化,杀死病原体,可最大限度地减少污泥体积;但是其缺点在于处理设施投资大,处理费用高,设备维护成本高,而且产生强致癌物质二恶英。
1、工业窑炉协同焚烧
该方案有以下具体操作方案:
脱水或深度脱水→在水泥窑、热电厂或垃圾焚烧炉协同焚烧;
脱水→石灰稳定→在水泥窑协同焚烧利用。
利用工业窑炉协同焚烧污泥其本质仍属于焚烧,但利用现有窑炉,可降低建设投资,缩短建设周期。
当污泥中的有毒有害物质含量很高,且有可供利用的工业窑炉情况下,可优先将工业窑炉协同焚烧作为污泥的阶段性处理处置方案。如污泥中有毒有害物质在较长时期内不可能降低时,应规划独立的干化焚烧系统作为永久性处置方案。
2、机械热干化后进行焚烧
该方案有以下具体操作方案:
脱水或深度脱水→热干化→焚烧→灰渣建材利用;
脱水或深度脱水→热干化→焚烧→灰渣填埋。
干化焚烧减量化和稳定化程度较高,占地面积较小。当污泥中的有毒有害物质含量很高短期不可能降低时,该方案可作为污泥处理处置可行的选择。
城市生活污水处理越来越受到人们的重视,生活污水处理应符合以下几个发展方向:
1、总投资省。
2、运行费用低。
3、占地面积小。
4、脱氮除磷。随着我国大面积水体环境的富营养化,污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)也明确规定了适用于所有排污单位,非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。
5、先进的计算机管理和自控系统,保证了城市生活污水处理的正常运行和稳定的合格出水。
国内外城市生活污水处理厂处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处理是采用物理方法,主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。二级处理则是采用生化方法,主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性,溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。代表性的二级生活污水处理工艺主要有传统活性污泥法、MBR膜、氧化沟、A/O、A2/O工艺、SBR、CCAS工艺等。
城市生活污水处理的二级生物处理多采用活性污泥法,它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好等优点。
一、地埋式生活污水处理设备:
利用活性污泥法达到净化污水的目的,其原理:利用好氧菌自身的生命活动,在污水中,微生物形成的生物絮凝体使悬浮状和胶体状的有机污染物失稳絮凝,吸附在活性污泥表面,降解有机物,使水中的BOD、COD大幅下降。由一体多元化玻璃钢预制构件组合而成。装置内配有水下曝气、水流推动双功能曝气机。处理污水时,污水从装置顶部流入曝气区,曝气机水下曝气并推流搅动污水,进入的污水很快与原有的混合液充分混合,最大限度地适应进水水质的变化。曝气机通过水流推动和水下曝气双重功能,使曝气区污水有规律地循环流动,污水中的溶解氧含量迅速提高。由于污水在曝气区不断循环流动,区内各点水质比较均匀,微生物的数量、性质基本相同,因此曝气区各部分的工作情况几乎一致。这就把整个生化反应控制在良好的同一条件下。有机物被微生物逐步降解,污水得到净化。适用于生活小区、旅游景点、宾馆、疗养院、学校、矿山、工厂等生活污水处理及类似的工业污水处理。
二、MBR膜生物反应器生活污水处理技术:
MBR膜生物反应器,是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺,它用具有独特结构的MBR平片膜组件置于曝气池中,经过好氧曝气和生物处理后的水,由泵通过滤膜过滤后抽出。MBR污水处理与传统污水处理方法具有很大区别,通过膜分离装置代替传统工艺中的二沉池和三级处理工艺。从而得到优质的出水,解决了传统污水处理方法的出水水质达不到中水回用要求的问题。MBR膜对城市生活废水处理后的水可直接作为市政用水或进一步处理作各种工业用水。由于MBR膜的存在大大提高了系统固液分离的能力,从而使MBR膜生物反应器的出水,水质和容积负荷都得到大幅度提高,经膜处理后的水水质标准高(超过国家一级A标准),经过消毒,最后形成水质和生物安全性高的优质再生水,可直接作为新生水源。由于膜的过滤作用,微生物被完全截留在MBR膜生物反应器中,实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离,消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。MBR膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强,可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、占地面积少(只有传统工艺的1/3~1/2)、增量扩容方便、自动化程度高、操作简单等优点。
三、氧化沟生活污水处理技术:
氧化沟是活性污泥法的一种变型,其曝气池呈封闭的沟渠型,所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法,它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠,污水渗入其中得到净化。氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成,采用转碟曝气机、转刷曝气机进行曝气充氧。最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐扩大,它通常采用延时曝气,连续进出水,所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定,不需设置初沉池和污泥消化池,处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视,而且世界卫生组织(WH0)也非常重视。在美国已建成采用氧化沟工艺的城市生活废水处理有几百座,欧洲已有上千座。氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市生活污水处理厂的首选工艺。
利用氧化沟进行除磷脱氮处理,产生了许多新的设计方法。氧化沟不只是延时曝气低负荷系统,还出现了城市生活废水处理的“高负荷氧化沟”、“要求硝化的氧化沟”、“要求硝化反硝化及除磷的氧化沟”及“要求污泥稳定的氧化沟”等类型。一体化氧化沟,就是充分利用氧化沟较大的容积和水面,在不影响氧化沟正常运行的情况下,通过改进氧化沟部分区域的结构或在沟内设置一定的装置,使污水分离过程在氧化沟内完成。美国环境保护局将这一技术称之谓革新即可选择的(I/A)技术。
四、SBR法(序批式间歇活性污泥法):
SBR具有均化水质、无需污泥回流、耐冲击、污泥活性高、结构简单、操作灵活、占地少,投资省、运行稳定、基质去除率高于普通的活性污泥法等优点,比较适合处理间歇排放和水量水质波动大的废水。但具有污泥沉降、泥水分离时间较长的缺点,在处理高浓度废水时,要求维持较高的污泥浓度,同时,还易发生高黏性膨胀。因此,常考虑在活性污泥系统中投加粉末活性炭,减少曝气池的泡沫,改善污泥沉降性能,及液-固分离性能、污泥脱水性能等,获得较高的去除率。厌氧-好氧间歇式活性污泥法,即在进水、反应阶段充氧;在沉降、排水、空载排泥时不充氧,此时为厌氧消化。用此工艺进行生活污水处理时,不调PH值,可取得很好的效果;在进水COD浓度在1180~3060mg/L之间变化时,出水COD都小于300mg/L。并且生活废水经厌氧SBR法处理,可生化性大大提高,用于城市生活废水处理,效果稳定,运行管理灵活。
据有关资料显示,我国每年的废(污)水排放总量已经达到了620亿吨,其中大部分未经处理就直接排入江河湖泊,有近四分之一的湖泊受到了不同程度的污染,有近60%的城市没有污水处理厂,农村地区的生活污水基本上未经过处理就直接排放,农村生活污水治理已经影响到现代新农村的建设。我国是农业大国、人口大国,水资源严重短缺,水资源占有量仅2200 立方米,为世界人均占有量的1/4,并被列为13个贫水国家之一。到2030年我国人均水资源占有量将从现在的2200立方米降到1700至1800立方米,需水量接近水资源可开发利用量,缺水问题将更加突出。目前,我县在开展社会主义新农村建设中,污水治理任重而道远。
一、农村水环境污染现状和特点
(一)农村水环境污染现状
农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡镇45412个,村民委员会739980个,乡村户数23692.7万户,乡村人口达91960万人。农村人口分散,人口数量多,没有任何生活污水的收集和处理设施,这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。据测算,全国农村每年产生生活污水80多亿吨,严重污染了农村地区居住环境,农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染,饮用水水质安全受到严重威胁,直接危害农民的身体健康,严重影响农村地区的环境卫生,极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算,农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元,我国农村环境与生态状况令人担忧。
改革开放的三十多年来,我国农业生产能力获得了较大幅度的提高。畜禽散养户的不断增多,大量畜禽粪便没有处理就直接排放,粪便污染逐年加重。有资料显示,养殖一头猪所产生的废水是一个人的7倍,而养殖一头牛则是22倍。这些有机物未经处理,渗入地下或进入地表水,使水环境中硝态氮、硬度和细菌总数超标,严重威胁着居民饮用水的安全。
(二)农村污水特点
农村生活污水的特点:厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲洗厕所用水,这些用水分散,农村没有任何收集的设施,随着雨水的冲刷,随着地表流入河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体,其中有机物含量大是其主要的特点。
1.水质特点。(1)农村村镇人口较少,分布广泛且分散,大部分没有污水排放管网;(2)农村生活污水浓度低,变化大;(3)大部分农村生活污水的性质相差不大,水中基本上不含有重金属和有毒有害物质(但随着人们生活水平的提高,部分生活污水中可能含有重金属和有毒有害物质),含一定量的氮、磷,水质波动大,可生化性强;(4)不同时段的水质不同;(5)厕所排放的污水水质较差,但可进入化粪池用作肥料。
2.水量特征。(1)一般农村的生活污水量都比较小,除小城镇外,农村人口居住分散,水量相对较少,相应地产生的生活污水量也较小;(2)变化系数大,居民生活规律相近,导致农村生活污水排放量早晚比白天大,夜间排水量小,甚至可能断流,水量变化明显,即无水排放呈不连续状态,具有变化幅度大的特点;(3)在上午、中午、下午都有一个高峰时段。
3.排放体制特征。农村生活污水一般呈粗放型排放。很多农村尚无完善的污水排放系统,污水沿道路边沟或路面排放至就近的水体。少部分地区具有完善的污水排放系统。
农村生活污水中有机物含量高,N、P含量增多。人们无意识的排放和雨水的冲刷,使大量的有机质和N、P等物质流入湖泊等水体,如果不加以处理利用,常常会引起富营养化,给人们的身体健康带来不利影响。
二、农村生活污水处理技术的选择
(一)污水处理技术路线
农村污水处理技术的选择要量力而行,充分考虑到农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力较低这一普遍情况,处理工艺的选择不能盲目攀比,不能一味地选择时髦先进、处理效果好、自动化控制水平很高的处理工艺,而着重应该考虑选用既成熟可靠,又适合农村特点和实际的污水处理适用技术。建议污水处理技术的选择优先达到两个目标:一是达标排放或回用;二是注重经济适用,运行成本低,管理维护简单。
目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多,名称也多种多样,但从工艺原理上通常可归为两类:第一类是自然处理系统。利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理,又称为生态处理系统,常用的有:人工湿地处理系统、地下土壤渗滤净化系统等;第二类是生物处理系统,又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是通过动力给污水充氧,培养微生物菌种,利用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和磷,常用的有:普通活性污泥法、AO法、生物转盘和SBR法等。厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质,常用的有:厌氧接触法、厌氧滤池、UASB升流式厌氧污泥床等。
(二)人工湿地处理系统
有条件的村庄,应充分利用现有的农田灌排渠道与附近的荒地、废塘、洼地和沼泽地等,建设人工湿地处理系统。
污水湿地处理系统分自然和人工湿地处理系统,自然湿地就是自然的沼泽地,人工湿地污水处理技术是一种基于自然生态原理,使污水处理达到工程化、实用化的新技术。将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有象芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上,利用植物根系的吸收和微生物的作用,并经过多层过滤,来达到降解污染、净化水质的目的,它是一种充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系, 以及介质所具有的物理、化学特性,将污水净化的天然与人工处理相结合的复合工艺。
湿地处理系统工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、工程基建低、运行费用低、对进水负荷的适应性强,能耐受冲击负荷,净化出水水质良好、稳定。缺点占地面积大,易受气候影响,表面径流的臭味比较大。
(三)地下土壤渗滤净化系统
分散的几户或十几户人家适合采用地下土壤渗滤净化系统。
地下土壤渗滤净化系统是一种基于自然生态原理,予以工程化、实用化而创造出的一种新型小规模污水净化工艺技术,是将污水有控制地投配到经一定构造、距地面约50 cm深和具有良好扩散性能的土层中。投配污水缓慢通过布水管周围的碎石和砂层,在土壤毛管作用下向附近土层中扩散。表层土壤中有大量微生物,作物根区处于好氧状态,污水中的污染物质被过滤、吸附、降解。所以地下渗滤的处理过程非常类似于污水慢速渗滤处理过程。由于负荷低,停留时间长,水质净化效果非常好,而且稳定。地下土壤渗滤净化系统建设容易、维护管理简单,基建投资少,运行费用低。整个处理装置放在地下,不损害景观,不产生臭气。
(四)好氧生物处理系统
好氧生物处理系统是新农村污水处理中最常用的一种处理技术。好氧生物处理工艺众多,各有优缺点,选择时要根据实际情况仔细论证和比选,注重经济适用。
生物处理法就是通过风机等设备给污水输氧,培养生物菌种和微生物,通过菌种和微生物把污水中的大部分有机物分解为无污染的二氧化碳、水等物质,少部分合成为细胞物质,促使微生物增长,并以剩余污泥的形式排出,使污水得以净化排放。如SBR法,集曝气、沉淀、排水功能于一体,不断地转换,省去了传统的污泥回流设备,大大降低了建设费用;A20法具有脱氮、除磷功能,还有如生物转盘处理工艺、膜生物反应器处理工艺等。生物处理法和自然处理系统比较, 占地面积小,抗气候等外界影响的能力强,建设的地点选择范围大,处理稳定,处理效率高。但基建投资、运行成本要高于自然处理系统。
(五)厌氧生物处理系统
我国从上个世纪80年代开始开展生活污水厌氧生物法的开发和研制工作,许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用。如无动力地埋式生活污水处理装置采用无动力厌氧生物膜技术,工艺流程简单,不耗能,全部埋于地下,也无需专人管理。与好氧生物处理相比,无动力地埋式生活污水处理装置技术设备的基建投资略高于好氧处理,无日常运行费用的支出。
厌氧生物法目前技术上还存在一些问题,主要表现在生物处理效率较低,尤其表现为氮磷去除率很低,在一定程度上限制了其应用。
实践证明,以上方法都能很好的解决农村生活污水治理的问题,但在运用中要考虑到建设与运行成本等费用,要根据实际情况加以选择。
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