1.5.1 村镇污水处理技术现状及进展
近年随着农民生活水平不断提高,楼房、抽水马桶、厨卫等现代化设施在农村和乡镇普及,村镇生活污水水质、水量变化很大,远远超过了自然的自净与承载能力,成为新农村建设急需关注的重大问题之一。住房和城乡建设部《村庄人居环境现状与问题》调查报告显示,全国96%的村镇没有排水渠道和污水处理系统,生活污水直接排放到附近沟渠和水塘里。另据统计,全国农村每年有超过2.5×107m3生活污水直接排入河流、水塘,造成河流、水塘等水环境污染,影响村民居住环境,威胁村民身体健康和生态安全,是农村重大的安全隐患。大量农村污水常年累积,污染当地饮用水水源、地表径流等,造成面源污染,致使湖泊、水库富营养化问题日趋严峻。
我国农村地区对生活污水处理不够重视,缺乏配套政策与资金。据测算,全国拥有村级污水处理设施的行政村只占2.6%,且主要分布在北京、上海、浙江、江苏、天津、福建、山东、广东等经济较发达地区。而中西部落后地区拥有生活、污水处理系统的村庄更是屈指可数。农村生活污水排量少、有机物浓度偏高、日变化系数大、间歇排放、控制困难等特点,表明了农村地区污水处理应采用规模较小、成本低、分散式的环境工程与生态技术手段,以减少和去除主要污染物(如N、P)的含量为目标,使其排放标准与当地环境自净能力接轨,维持农村生态环境平稳与和谐。因此,研究与分析未来村镇生活污水发展趋势,对推动新农村建设,维护农村人居健康,把脉农村生活污水处理设施市场化方向都具有现实意义。
农村居民分散居住,不能照搬城市集中处理的污水系统,必须选择小型简易的污水处理系统。
高效藻类塘是由美国加州大学伯克利分校的Oswald教授提出并发展的一种传统稳定塘的改进技术,有着更加丰富的生物相,最大限度地利用了藻类产生的氧气,提高了降解速率,具有投资少、运行成本低、建设容易、维护简便的特点,比较符合农村污水处理的需要。
1991年法国建立了世界第一座利用蚯蚓处理城市生活垃圾的垃圾处理厂,日处理垃圾20~30t。蚯蚓生态滤池是近年发展起来的新型生态污水处理技术,蚯蚓以污水中的悬浮物、生物污泥及微生物为食物,其产生的粪便以及磨碎的大块有机物,非常有利于微生物的生长繁殖。蚯蚓生态滤池对污水污泥具有同步高效处理的能力。该技术可高效低能地去除污水中的污染物质,流程简单、运行管理简便。
由于我国大部分村庄经济能力比较薄弱,村落零散,建设规模化村庄污水集中处理设施有一定难度,因此,国内最通用、低投入、低耗能、易维护的生活污水处理方式是厌氧沼气池。厌氧沼气池是农村家用水压式沼气池和城市化粪池的改良综合体,吸取当前污水处理工程中的先进技术,而成为一种新型的农村生活污水处理技术。厌氧沼气池一般分为3段,污水经沉砂、沉淀后进入厌氧消化池,初步降解有机污染物,然后消化液经过滤池过滤排出,或再经氧化塘好氧净化后排放。厌氧沼气池与传统的标准化粪池相比,具有安全、卫生、有机物去除能力高等优点,其中COD去除率可达85%以上,BOD去除率达到90%以上。此外,厌氧沼气池还可提供一定量的沼气用于农村居民日常做饭和取暖,深受广大农村地区居民的喜爱,是我国农村地区应用最广泛的分散式污水处理技术之一。
人工湿地主要通过基质、微生物、植物,经过物理、化学和生物作用实现污水中有机物、氮磷等污染物的去除。在经济条件不佳的村镇,可以直接将厌氧处理后的污水排入水塘,在水塘中种植水生植物如水葫芦、睡莲、浮萍等帮助进一步净化水质。在经济条件尚佳的村镇,可在水塘边挖造一个小型垂直潜流式人工湿地,基质可填埋鹅卵石、煤渣层、粗砂层和细砂层,最上方可种植水生植物,达到美化景观净化水质的作用。
短期内,随着农村现代化城镇化步伐的加快、乡镇企业的蓬勃发展,未来村镇污染源逐渐增多,污染物复杂多变,单一的污水处理设备不能获得水质达标的出水。同时由于农村生活污水水源分散、处理规模较小,加之农村难以找到专业技术人员对污水处理设施进行运行、维护和管理。因此,设计运维管理便利、运行成本低廉、多种处理模式相结合的污水处理工艺尤为重要。其中,基于我国现有的农村污水处理设施,生活污水好氧人工湿地组合处理工艺易于达到我国农村地区污水处理的要求。