水務看點 | 農村分散生活污水治理技術探討
據(ju)統計,2018年我國(guo)鄉村(cun)常住人口(kou)為5億(yi)6401萬人,占總人口(kou)數的(de)(de)(de)40.42%。盡管農村(cun)人口(kou)占全國(guo)總人口(kou)的(de)(de)(de)比例近年來有所下降,但農村(cun)水(shui)環(huan)境污(wu)(wu)(wu)染的(de)(de)(de)問題卻日(ri)漸嚴(yan)重。我國(guo)目前有260多(duo)萬個自然村(cun)和近60萬個行政村(cun),每年可產生90多(duo)億(yi)m3污(wu)(wu)(wu)水(shui),污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)率僅有22%左右,相(xiang)當一部分農村(cun)污(wu)(wu)(wu)水(shui)直(zhi)接或不達標排放造(zao)成農村(cun)水(shui)環(huan)境嚴(yan)重惡化。隨著(zhu)農民生活水(shui)平的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)(gao),農村(cun)普遍存在污(wu)(wu)(wu)水(shui)排放量遞增(zeng)與(yu)污(wu)(wu)(wu)水(shui)處(chu)(chu)理(li)設(she)(she)施建設(she)(she)相(xiang)對滯后的(de)(de)(de)矛盾(dun)。由于農村(cun)經(jing)濟水(shui)平較(jiao)低(di),住戶比較(jiao)分散(san),因此,農村(cun)污(wu)(wu)(wu)水(shui)的(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)不適(shi)合采(cai)用相(xiang)對高(gao)(gao)(gao)度集中與(yu)高(gao)(gao)(gao)能耗的(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)方式。要想解決農村(cun)的(de)(de)(de)水(shui)環(huan)境污(wu)(wu)(wu)染問題,就必須(xu)從(cong)農村(cun)污(wu)(wu)(wu)水(shui)治理(li)技術(shu)的(de)(de)(de)研究入手(shou)。
1農村污水處理模式
1.1污水排(pai)放規(gui)律與污染(ran)物特征
根據(ju)對山東(dong)(dong)南部(bu)鄉村(cun)的(de)(de)調研,絕大多數自然村(cun)生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)總(zong)量小于100 m3/d,污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)主(zhu)要(yao)來自于廚衛和(he)洗浴,為(wei)間歇(xie)性排(pai)(pai)放,每日排(pai)(pai)放時(shi)段(duan)一般集中在三餐前后,其他時(shi)段(duan)排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)量較(jiao)(jiao)小或基本不排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)。農村(cun)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)成分(fen)簡單,主(zhu)要(yao)為(wei)有(you)機物(wu)、N、P、病原菌、懸浮物(wu)(SS)等(deng)(deng),基本不存在有(you)毒物(wu)質。不同(tong)(tong)家(jia)(jia)庭的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)在相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)時(shi)段(duan)亦表現出巨大的(de)(de)差(cha)異性,污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)濃度(du)(du)的(de)(de)高低(di)與各家(jia)(jia)庭的(de)(de)生(sheng)活(huo)習慣、衛生(sheng)習慣和(he)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)收集系統(tong)是(shi)否完(wan)備等(deng)(deng)因素(su)密切相(xiang)(xiang)(xiang)關。山東(dong)(dong)南部(bu)某村(cun)相(xiang)(xiang)(xiang)鄰10戶(hu)家(jia)(jia)庭夏季污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)主(zhu)要(yao)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)濃度(du)(du)如表1所(suo)示,采用(yong)混合排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)的(de)(de)家(jia)(jia)庭化糞池(chi)出水(shui)(shui)(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)濃度(du)(du)較(jiao)(jiao)低(di),采用(yong)源分(fen)離(li)排(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)的(de)(de)家(jia)(jia)庭化糞池(chi)出水(shui)(shui)(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)濃度(du)(du)較(jiao)(jiao)高。大部(bu)分(fen)家(jia)(jia)庭排(pai)(pai)出的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)城市生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)相(xiang)(xiang)(xiang)比,總(zong)氮(dan)(dan)(TN)濃度(du)(du)相(xiang)(xiang)(xiang)對較(jiao)(jiao)高,而碳氮(dan)(dan)比(C/N)相(xiang)(xiang)(xiang)對較(jiao)(jiao)低(di)。
表1 山(shan)東南部鄉村(cun)家(jia)庭(ting)綜合污水主要(yao)污染物濃度
農村居民相對(dui)分散,水(shui)質(zhi)波動較大,污(wu)水(shui)不(bu)便于集中收集,因此,污(wu)水(shui)處理設(she)施水(shui)量規模小,水(shui)量變化系(xi)數高于城市(shi)污(wu)水(shui)。
1.2污(wu)水分(fen)散處(chu)理與集中處(chu)理的選擇
基于農村污水(shui)(shui)水(shui)(shui)質和(he)水(shui)(shui)量特(te)點以(yi)及污水(shui)(shui)收集的難(nan)易程度(du),污水(shui)(shui)處理(li)模式可(ke)分為集中(zhong)處理(li)與分散處理(li)兩大類,兩者(zhe)的差異如表2所示。
表2 農村污(wu)水集(ji)中處(chu)理與分(fen)散處(chu)理的差異對(dui)比(bi)
僅(jin)從(cong)處(chu)理(li)(li)工(gong)藝考慮,集中(zhong)處(chu)理(li)(li)有利于(yu)污(wu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)量(liang)和(he)水(shui)(shui)質的(de)均化,污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)效率高,易于(yu)管理(li)(li),在城市(shi)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)中(zhong)多被采用(yong)。但農(nong)村(cun)住(zhu)戶分布(bu)較(jiao)(jiao)為分散(san),污(wu)水(shui)(shui)集中(zhong)收集難度較(jiao)(jiao)大,污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)可能更適合采用(yong)較(jiao)(jiao)為分散(san)的(de)處(chu)理(li)(li)方式(shi)。在美國(guo),采用(yong)分散(san)式(shi)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)住(zhu)宅比例(li)在20%以上(shang)。
根據(ju)村落規(gui)模(mo)(mo)的(de)大(da)(da)小、住戶(hu)的(de)集(ji)(ji)中程(cheng)度,農村分(fen)散污水(shui)(shui)的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)又可以(yi)分(fen)別采用大(da)(da)規(gui)模(mo)(mo)分(fen)散處(chu)(chu)理(li)(li)(li)方式(以(yi)村莊或片區為(wei)單位)和小規(gui)模(mo)(mo)分(fen)散處(chu)(chu)理(li)(li)(li)方式(獨立住戶(hu)或組(zu)團(tuan)住戶(hu))。鑒于污水(shui)(shui)集(ji)(ji)中處(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)優勢,應盡(jin)量(liang)將污水(shui)(shui)集(ji)(ji)中,例如(ru),以(yi)多戶(hu)鄰近家(jia)庭作為(wei)一(yi)個組(zu)團(tuan),將污水(shui)(shui)收集(ji)(ji)到(dao)一(yi)起處(chu)(chu)理(li)(li)(li),這樣既(ji)可均化水(shui)(shui)量(liang)和水(shui)(shui)質,又能降低污水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)設施的(de)總(zong)投資和運行維護成本。
2農(nong)村排(pai)水系統
排水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong)可(ke)分為混(hun)合(he)(he)排水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong)和源分離(li)排水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。混(hun)合(he)(he)排水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong)是將生活中產(chan)(chan)生的(de)所有污(wu)水(shui)(shui)混(hun)合(he)(he)收集和處(chu)理的(de)系(xi)(xi)統(tong)(tong),而(er)源分離(li)排水(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong)則是將糞(fen)便和尿液(ye)分別單獨排放并進行處(chu)理的(de)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。一般意義上(shang)的(de)生活污(wu)水(shui)(shui)為人類所有生活起(qi)居(ju)活動產(chan)(chan)生的(de)污(wu)水(shui)(shui),包括灰水(shui)(shui)、黃(huang)水(shui)(shui)和褐水(shui)(shui)等。灰水(shui)(shui)是指(zhi)來自盥洗間、淋浴(yu)、廚房的(de)廢水(shui)(shui)以及洗衣廢水(shui)(shui);黃(huang)水(shui)(shui)是指(zhi)尿液(ye)或(huo)包括尿液(ye)在(zai)內的(de)沖洗水(shui)(shui);褐水(shui)(shui)是指(zhi)糞(fen)便或(huo)包括糞(fen)便在(zai)內的(de)沖洗水(shui)(shui)。黃(huang)水(shui)(shui)和褐水(shui)(shui)的(de)混(hun)合(he)(he)污(wu)水(shui)(shui),即廁所排放的(de)污(wu)水(shui)(shui),也(ye)被(bei)稱為黑水(shui)(shui)。
2.1農村廁所形式與特(te)點
農村廁(ce)所長期(qi)以(yi)來以(yi)旱(han)(han)廁(ce)為主要(yao)形式(shi),近年(nian)來有(you)向(xiang)水(shui)(shui)沖廁(ce)逐步過渡(du)的趨勢。農村原(yuan)始的旱(han)(han)廁(ce)一般(ban)是將糞(fen)便和尿液混合(he)排(pai)放,不與廚衛排(pai)水(shui)(shui)合(he)流,是一種(zhong)不完全源分離衛生系統。水(shui)(shui)沖廁(ce)衛生系統則需(xu)要(yao)用大量清水(shui)(shui)對糞(fen)便和尿液進行沖刷,產(chan)生的黑水(shui)(shui)常常與其他生活污水(shui)(shui)合(he)流排(pai)放,這種(zhong)排(pai)水(shui)(shui)方式(shi)在城市排(pai)水(shui)(shui)系統中被(bei)廣泛采用。
目前,很多農(nong)村已(yi)將旱廁(ce)(ce)改為(wei)水沖(chong)(chong)廁(ce)(ce),這(zhe)種改變有(you)助于提升農(nong)民生(sheng)活質量(liang),但同時(shi)增加(jia)了(le)(le)能源(yuan)和資源(yuan)的浪費。尿液(ye)與糞便量(liang)約占到生(sheng)活污水總量(liang)的1.4%~1.8%,這(zhe)些排泄物在水沖(chong)(chong)廁(ce)(ce)中被大(da)量(liang)稀釋,使(shi)得污水排放量(liang)大(da)幅增加(jia),大(da)大(da)地(di)增加(jia)了(le)(le)處理(li)成本。實(shi)際(ji)調研(yan)發現,水沖(chong)(chong)廁(ce)(ce)方式在管網建設不(bu)配套、污水處理(li)設施跟不(bu)上的農(nong)村不(bu)發達地(di)區(qu),對環(huan)境的污染比旱廁(ce)(ce)更大(da)。
作為(wei)一(yi)種(zhong)不完全源分離(li)(li)的(de)(de)排水系統,農(nong)(nong)村原始(shi)旱(han)廁的(de)(de)排泄(xie)物通常被住戶長期儲存(cun)熟化(hua)后用于農(nong)(nong)業生(sheng)產(chan)。這(zhe)種(zhong)旱(han)廁,尿(niao)(niao)(niao)液(ye)和固(gu)體(ti)排泄(xie)物在廁所(suo)下方(fang)的(de)(de)化(hua)糞(fen)(fen)池混合(he)儲存(cun),其(qi)中少量(liang)尿(niao)(niao)(niao)液(ye)會蒸發(fa)掉(diao),大(da)部分尿(niao)(niao)(niao)液(ye)可(ke)撇(pie)起(qi)用于肥(fei)田,另外少量(liang)尿(niao)(niao)(niao)液(ye)和糞(fen)(fen)便一(yi)起(qi)經(jing)自然發(fa)酵后用于肥(fei)田。由于化(hua)糞(fen)(fen)池往往露天,衛生(sheng)條件較差,而完全源分離(li)(li)排水系統作為(wei)一(yi)種(zhong)新興技(ji)術,需要對(dui)室內便器進行(xing)改(gai)造,使干濕排泄(xie)物從源頭得以(yi)分離(li)(li),尿(niao)(niao)(niao)液(ye)與固(gu)體(ti)排泄(xie)物分別密封儲存(cun),而后分別處置。從整體(ti)來看(kan),這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)更為(wei)環保衛生(sheng),且對(dui)資源回收更為(wei)徹底。源分離(li)(li)廁所(suo)的(de)(de)總投資會隨著(zhu)技(ji)術進步(bu)逐年降低,經(jing)濟(ji)效(xiao)益從長遠來看(kan)將有大(da)幅度提升,在經(jing)濟(ji)發(fa)達的(de)(de)農(nong)(nong)村可(ke)以(yi)酌情(qing)采用。
2.2源(yuan)分(fen)離(li)排水系統與資(zi)源(yuan)回(hui)收
人糞尿是良(liang)好的(de)(de)(de)農(nong)(nong)家(jia)肥,在幾千年的(de)(de)(de)農(nong)(nong)耕文(wen)明中(zhong)(zhong)起到(dao)了舉(ju)足輕重的(de)(de)(de)作用。然而(er),水(shui)沖廁(ce)使得糞便中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)N、P、K等(deng)營(ying)養(yang)(yang)(yang)物質(zhi)流(liu)失,從(cong)可持續(xu)發展(zhan)的(de)(de)(de)角度(du)來說并不可取。各(ge)類(lei)生活污(wu)水(shui)中(zhong)(zhong)營(ying)養(yang)(yang)(yang)物質(zhi)的(de)(de)(de)含量(liang)如表3所示,其中(zhong)(zhong)黃水(shui)和褐水(shui)中(zhong)(zhong)N、P、K的(de)(de)(de)濃度(du)遠遠超過(guo)(guo)灰水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含量(liang)。Xu等(deng)指出(chu),市政污(wu)水(shui)中(zhong)(zhong)10%的(de)(de)(de)尿液貢(gong)獻了80%的(de)(de)(de)N和42%的(de)(de)(de)P,但對CODCr的(de)(de)(de)貢(gong)獻率僅為8%。Ishii等(deng)的(de)(de)(de)研究(jiu)也證實,通(tong)常(chang)市政污(wu)水(shui)中(zhong)(zhong)流(liu)量(liang)占比不到(dao)1%的(de)(de)(de)尿液貢(gong)獻了80%的(de)(de)(de)N和超過(guo)(guo)50%的(de)(de)(de)P。如果將(jiang)所有(you)廁(ce)所廢物回用到(dao)農(nong)(nong)業,則有(you)75%~85%的(de)(de)(de)N、P、K可被作為資源(yuan)而(er)不是環境(jing)的(de)(de)(de)潛在污(wu)染物。通(tong)過(guo)(guo)技術(shu)手段回收這些營(ying)養(yang)(yang)(yang)物質(zhi),回用于農(nong)(nong)業生產,將(jiang)是農(nong)(nong)村污(wu)水(shui)處理發展(zhan)的(de)(de)(de)方向。
表(biao)3 各類生活污水中營養物(wu)質(zhi)估值(zhi)
源(yuan)分(fen)(fen)(fen)離(li)排(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)不(bu)但能夠減(jian)少沖洗(xi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)量(liang),達到節水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)(de),還(huan)可以(yi)減(jian)少污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)排(pai)(pai)(pai)放(fang)量(liang),提高污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理能力,產出的(de)(de)(de)(de)(de)有機肥(fei)可以(yi)提高糧(liang)食安全。日本、德國(guo)、美國(guo)、瑞(rui)典等(deng)國(guo)家源(yuan)分(fen)(fen)(fen)離(li)排(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)很早(zao)就有工(gong)程應(ying)用(yong)(yong),我國(guo)近年來也(ye)在(zai)不(bu)斷嘗(chang)試(shi)。德國(guo)采用(yong)(yong)源(yuan)分(fen)(fen)(fen)離(li)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)示(shi)范(fan)工(gong)程有呂(lv)貝克市(shi)(Luebeck)某住宅(zhai)(zhai)區和弗賴堡市(shi)(Freiburg)某住宅(zhai)(zhai)區等(deng)。呂(lv)貝克市(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)住宅(zhai)(zhai)區源(yuan)分(fen)(fen)(fen)離(li)生(sheng)態(tai)排(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)利用(yong)(yong)真空廁(ce)(ce)所(suo),分(fen)(fen)(fen)別收集(ji)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和灰水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui),然后分(fen)(fen)(fen)類(lei)處(chu)理,降低了污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理成本,最(zui)(zui)終可以(yi)回(hui)收生(sheng)活污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中60%的(de)(de)(de)(de)(de)N、46%的(de)(de)(de)(de)(de)P和43%的(de)(de)(de)(de)(de)K。比(bi)爾與梅琳達·蓋(gai)茨基(ji)金(jin)會(Bill & Melinda Gates Foundation)投(tou)資數億元,致(zhi)力于(yu)(yu)(yu)開發(fa)可有效分(fen)(fen)(fen)離(li)并(bing)處(chu)理尿液與糞便的(de)(de)(de)(de)(de)藍色(se)分(fen)(fen)(fen)流廁(ce)(ce)所(suo)(blue diversion toilet),并(bing)于(yu)(yu)(yu)2018年在(zai)北京“新(xin)世(shi)代廁(ce)(ce)所(suo)”博覽會上進(jin)(jin)(jin)行了展示(shi)。Larsen等(deng)在(zai)該基(ji)金(jin)會的(de)(de)(de)(de)(de)資助下于(yu)(yu)(yu)肯尼亞開展了應(ying)用(yong)(yong)研(yan)究,證實(shi)將這種基(ji)于(yu)(yu)(yu)沖洗(xi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)循(xun)環(huan)回(hui)用(yong)(yong)和肥(fei)料(liao)回(hui)收的(de)(de)(de)(de)(de)衛生(sheng)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)解(jie)(jie)決城市(shi)貧民窟的(de)(de)(de)(de)(de)衛生(sheng)危機是可行的(de)(de)(de)(de)(de)。北京奧林匹(pi)克公(gong)園建立了源(yuan)分(fen)(fen)(fen)離(li)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)質排(pai)(pai)(pai)放(fang)、處(chu)理和循(xun)環(huan)利用(yong)(yong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong),對(dui)收集(ji)到的(de)(de)(de)(de)(de)黃(huang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)(jin)行貯存、腐熟和肥(fei)化處(chu)理,最(zui)(zui)終得到了富有營養、易(yi)于(yu)(yu)(yu)分(fen)(fen)(fen)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)有機氮肥(fei)。另外(wai),鄂(e)爾多斯市(shi)與瑞(rui)典合作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)態(tai)鎮項(xiang)目(mu)(mu)也(ye)進(jin)(jin)(jin)行了源(yuan)分(fen)(fen)(fen)離(li)生(sheng)態(tai)排(pai)(pai)(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)積極嘗(chang)試(shi)。
Malila等(deng)指出(chu),在農(nong)(nong)村應用源(yuan)分離排(pai)(pai)水(shui)系(xi)(xi)統(tong),可(ke)(ke)以比現(xian)有(you)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)多回收4倍的(de)(de)P和30倍以上的(de)(de)N,將對(dui)水(shui)體(ti)富營養(yang)化(hua)的(de)(de)影(ying)響(xiang)減(jian)少(shao)到現(xian)有(you)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)1/5。李建(jian)軍認為,衛(wei)生問(wen)題(ti)仍然是當前農(nong)(nong)村污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)核心問(wen)題(ti),源(yuan)分離衛(wei)生廁所既衛(wei)生又(you)生態,建(jian)議對(dui)農(nong)(nong)村原(yuan)生態循環(huan)習俗(su)予以保(bao)留(liu)。源(yuan)分離排(pai)(pai)水(shui)系(xi)(xi)統(tong)在減(jian)少(shao)污(wu)水(shui)排(pai)(pai)放(fang)量(liang)、降(jiang)低污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)投資和運行成(cheng)本的(de)(de)同時,通過對(dui)糞便和尿液的(de)(de)無害(hai)化(hua)處(chu)理(li)(li)(li),可(ke)(ke)實(shi)現(xian)N、P、K等(deng)資源(yuan)的(de)(de)循環(huan)利用,符合農(nong)(nong)村可(ke)(ke)持(chi)續發展的(de)(de)方向。
3農村污水處理(li)工(gong)藝
目前(qian),我國農(nong)(nong)村混排污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)技(ji)術主要(yao)有(you)化(hua)糞(fen)池、生(sheng)物膜法、活性污(wu)(wu)泥法、人工(gong)濕(shi)地、土地滲(shen)濾、穩定塘等多種形式(shi),究竟哪(na)種方(fang)式(shi)更(geng)適合農(nong)(nong)村,需要(yao)根據實際情況(kuang)做出(chu)判(pan)斷(duan)。由(you)于農(nong)(nong)村人口居住分(fen)散(san),收集(ji)在(zai)一起(qi)的(de)污(wu)(wu)水(shui)量較少,對(dui)處(chu)理(li)工(gong)藝的(de)要(yao)求反(fan)而更(geng)高(gao)。從(cong)資源(yuan)化(hua)利用(yong)的(de)角(jiao)度考(kao)慮,若將處(chu)理(li)水(shui)回用(yong)于農(nong)(nong)業生(sheng)產,則對(dui)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝出(chu)水(shui)中如(ru)有(you)機營養(yang)以及(ji)N、P、K等指(zhi)標的(de)要(yao)求可(ke)適當降低(di)。
3.1針(zhen)對(dui)源分離排水系統的(de)分質處理工藝(yi)
對源分離的(de)排水(shui)系(xi)統排放的(de)污染(ran)物進行分質處理,在降低處理費(fei)用的(de)同時,還能得到優(you)質肥料(liao),一舉兩得。
(1)黃(huang)水的處(chu)置
尿(niao)(niao)液是一種環境友好(hao)的(de)(de)(de)肥(fei)(fei)料,實現黃水(shui)的(de)(de)(de)分(fen)離式收集和(he)處理,能大(da)幅降低生(sheng)(sheng)(sheng)活污(wu)水(shui)中的(de)(de)(de)N、P負荷。將尿(niao)(niao)液腐熟后作(zuo)為農家(jia)肥(fei)(fei)使(shi)用,這在農村是較為便捷的(de)(de)(de)處理方式。尿(niao)(niao)液腐熟,即尿(niao)(niao)液在儲存過程中發生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)一系(xi)列物理、化(hua)(hua)學和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)化(hua)(hua)反應或變化(hua)(hua),其中的(de)(de)(de)尿(niao)(niao)素轉化(hua)(hua)為易于被植(zhi)物吸收的(de)(de)(de)NH3-N。尿(niao)(niao)液腐熟180 d即可(ke)有(you)效殺滅(mie)其中的(de)(de)(de)病原菌,滿足農用液體肥(fei)(fei)料的(de)(de)(de)安全標準。
尿液中的(de)營養元素也可以(yi)通過(guo)一(yi)(yi)定的(de)工(gong)藝進(jin)行(xing)回(hui)收。將黃(huang)水(shui)貯(zhu)存至少6個月(yue)后進(jin)行(xing)濃縮(suo)或干化(hua),得到的(de)氮素可用(yong)于(yu)(yu)肥田。Ishii等(deng)研究發現,向尿液中大量(liang)添(tian)加MgO和Na3PO4,促(cu)使鳥糞石沉淀(dian),可得到較高的(de)N回(hui)收率。此類(lei)方法應用(yong)于(yu)(yu)農村黃(huang)水(shui)處理(li)的(de)經濟性還有待于(yu)(yu)進(jin)一(yi)(yi)步實踐驗證。
(2)褐(he)水的(de)處(chu)置
日常生(sheng)活中每(mei)人(ren)(ren)每(mei)天產(chan)生(sheng)的糞(fen)便干重約為47.9~48.4 g/(人(ren)(ren)·d)。源分離(li)的人(ren)(ren)類固體廢物(糞(fen)便)在農村(cun)通常單獨(du)或(huo)與有(you)(you)機(ji)(ji)垃圾共同堆肥(fei)處理,既(ji)能穩定其中的有(you)(you)機(ji)(ji)物,又能殺死其中的病(bing)原菌。堆肥(fei)富含有(you)(you)機(ji)(ji)質,含N量高(gao),營養全面,既(ji)有(you)(you)肥(fei)效,還可改(gai)善土壤(rang)(rang)結(jie)構,促(cu)進土壤(rang)(rang)中有(you)(you)益(yi)微生(sheng)物的生(sheng)長(chang)。
高溫(wen)堆(dui)(dui)(dui)肥(fei)是肯尼(ni)亞內羅畢非正規(gui)社區實施(shi)的(de)一(yi)(yi)種(zhong)生態(tai)方法(fa),能(neng)夠更有(you)(you)效地保留糞(fen)(fen)便(bian)中(zhong)的(de)N和(he)P,其產物(wu)中(zhong)的(de)植物(wu)有(you)(you)效氮約為214.5 mg N/kg,比(bi)300~600 ℃熱(re)解產物(wu)中(zhong)的(de)植物(wu)有(you)(you)效氮高16~858倍。高溫(wen)堆(dui)(dui)(dui)肥(fei)需(xu)要(yao)對(dui)(dui)物(wu)料(liao)加熱(re),能(neng)耗高,不適合在(zai)(zai)農(nong)(nong)村(cun)(cun)大規(gui)模推廣(guang)。白帆等模擬自然狀(zhuang)態(tai)下生態(tai)廁(ce)所的(de)好氧(yang)堆(dui)(dui)(dui)肥(fei)過(guo)程,在(zai)(zai)糞(fen)(fen)便(bian)中(zhong)加入鋸末,保持溫(wen)度在(zai)(zai)35 ℃左右2周(zhou)時(shi)(shi)間(jian),無需(xu)加熱(re),對(dui)(dui)糞(fen)(fen)便(bian)中(zhong)有(you)(you)機物(wu)的(de)去除率仍可(ke)(ke)達到63%以(yi)(yi)上,總固體量(liang)減少量(liang)在(zai)(zai)56%以(yi)(yi)上,試(shi)驗(yan)結果表明,中(zhong)溫(wen)好氧(yang)堆(dui)(dui)(dui)肥(fei)能(neng)夠礦化(hua)穩定糞(fen)(fen)便(bian)中(zhong)的(de)有(you)(you)機物(wu),實現免水沖廁(ce)所糞(fen)(fen)便(bian)的(de)資源(yuan)回收,在(zai)(zai)農(nong)(nong)村(cun)(cun)具(ju)有(you)(you)較好的(de)應(ying)用前景。一(yi)(yi)些(xie)農(nong)(nong)村(cun)(cun)的(de)實際做法(fa)是將糞(fen)(fen)便(bian)、有(you)(you)機垃圾(ji)與草(cao)木(mu)灰等按(an)一(yi)(yi)定比(bi)例混合在(zai)(zai)一(yi)(yi)起(qi)進(jin)行封(feng)存(cun)(cun),經過(guo)一(yi)(yi)段時(shi)(shi)間(jian)后進(jin)行翻堆(dui)(dui)(dui),繼續(xu)封(feng)存(cun)(cun)至堆(dui)(dui)(dui)肥(fei)完(wan)成(cheng)。堆(dui)(dui)(dui)肥(fei)物(wu)料(liao)中(zhong)的(de)初始C/N控制在(zai)(zai)25∶1~30∶1,夏季腐(fu)熟(shu)大約需(xu)要(yao)2個(ge)月,冬季腐(fu)熟(shu)則需(xu)要(yao)3~4個(ge)月,堆(dui)(dui)(dui)肥(fei)完(wan)成(cheng)后可(ke)(ke)直接(jie)作為農(nong)(nong)肥(fei)使用。
(3)黑水(shui)的處理
唐賢春等(deng)對采用(yong)AAO-MBR工(gong)藝處理(li)(li)(li)黑水(shui)的實際工(gong)程進行(xing)了(le)長期監測,結果顯示(shi),經深度(du)處理(li)(li)(li)后的出水(shui)滿(man)足(zu)農作物或林木的澆灌、景觀用(yong)水(shui)補水(shui)和(he)道路(lu)清(qing)洗水(shui)要(yao)求(qiu),產生的污泥與(yu)餐余(yu)垃圾一起進行(xing)厭(yan)氧消化(hua)后,再經脫水(shui)處理(li)(li)(li)可(ke)作為(wei)農肥(fei)使(shi)用(yong)。這種(zhong)處理(li)(li)(li)方式投資和(he)運行(xing)費用(yong)都較高,而且需(xu)要(yao)專人管理(li)(li)(li)。
農村黑水(shui)(shui)(shui)最簡(jian)易的(de)處理(li)(li)方式,是(shi)先通過三格化糞池(chi)(chi)進行(xing)儲(chu)存(cun)、沉淀(dian)(dian)和厭氧發(fa)酵,上清液(ye)經稀釋后(hou)(hou)肥(fei)(fei)田(tian),再將沉淀(dian)(dian)污(wu)泥與有(you)機(ji)垃圾、植物(wu)秸稈等混合做(zuo)堆肥(fei)(fei)處理(li)(li)。三格化糞池(chi)(chi)結(jie)構簡(jian)單,在農村應用較為(wei)普遍,旱廁黑水(shui)(shui)(shui)進入化糞池(chi)(chi)后(hou)(hou)在常溫下即(ji)可進行(xing)厭氧發(fa)酵。對某山村黑水(shui)(shui)(shui)化糞池(chi)(chi)水(shui)(shui)(shui)質進行(xing)實測,出(chu)水(shui)(shui)(shui)NH3-N可高達292 mg/L,具有(you)很(hen)高的(de)農用價值(zhi)。馮(feng)長艷等對10戶(hu)農家的(de)三格化糞池(chi)(chi)進行(xing)現場(chang)試驗(yan),以(yi)人工濕地組合工藝處理(li)(li)化糞池(chi)(chi)后(hou)(hou)的(de)黑水(shui)(shui)(shui),其中有(you)8戶(hu)出(chu)水(shui)(shui)(shui)達到了國家標準《城鎮污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)廠污(wu)染物(wu)排(pai)放標準》(GB 18918—2002)中規定的(de)二級標準。
3.2灰水(shui)he 混排綜合(he)污(wu)水(shui)的處理
Gross等在以色(se)列的農場對灰(hui)水回用進行了長期研究(jiu),發(fa)現灰(hui)水不經過(guo)處(chu)理而直(zhi)接灌溉(gai)作物,會帶來(lai)比較(jiao)大的環境(jing)與健康風險。灰(hui)水和綜合污(wu)水經過(guo)處(chu)理后方可用于農業灌溉(gai)、園(yuan)林綠化以及沖(chong)洗廁(ce)所(suo)等。Ghisi等研究(jiu)了兩戶巴西家庭,對灰(hui)水處(chu)理后進行回用,分別節(jie)省了25.6%和30.4%的生活用水。
土壤滲濾、人(ren)工(gong)濕(shi)地(di)(di)、穩定(ding)(ding)塘等占(zhan)地(di)(di)面(mian)積大,但運行費(fei)用(yong)(yong)(yong)(yong)較低,是較適合農(nong)村(cun)灰(hui)(hui)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)的(de)(de)方(fang)式。土壤滲濾和(he)(he)人(ren)工(gong)濕(shi)地(di)(di)進(jin)水(shui)(shui)(shui)SS濃(nong)度(du)不能(neng)太高,要求有(you)一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)預處(chu)理(li)。張思等以(yi)農(nong)村(cun)生活污(wu)水(shui)(shui)(shui)為研究對(dui)象,以(yi)粉煤(mei)灰(hui)(hui)為填(tian)料配合土壤構建的(de)(de)土壤滲濾系(xi)統,對(dui)CODCr的(de)(de)去(qu)除率(lv)(lv)達(da)(da)到了(le)85.8%,對(dui)TN和(he)(he)TP平均(jun)去(qu)除率(lv)(lv)分別(bie)為78.4%和(he)(he)98.1%。Hong等開(kai)發了(le)一(yi)種改進(jin)的(de)(de)多土壤分層(MSL)系(xi)統,專門用(yong)(yong)(yong)(yong)于處(chu)理(li)農(nong)村(cun)地(di)(di)區低C/N的(de)(de)生活污(wu)水(shui)(shui)(shui),CODCr、TN、TP去(qu)除率(lv)(lv)分別(bie)達(da)(da)到了(le)98.29%、69.86%、100%。Elfanssi等利用(yong)(yong)(yong)(yong)人(ren)工(gong)濕(shi)地(di)(di)處(chu)理(li)摩(mo)洛哥農(nong)村(cun)污(wu)水(shui)(shui)(shui),TSS、BOD、CODCr、TN和(he)(he)TP去(qu)除率(lv)(lv)分別(bie)達(da)(da)到了(le)95%、93%、91%、67%和(he)(he)62%,而且該系(xi)統顯示出非常(chang)強的(de)(de)殺(sha)菌能(neng)力。Comino等的(de)(de)試驗也驗證了(le)濕(shi)地(di)(di)植物有(you)助于人(ren)工(gong)濕(shi)地(di)(di)凈化不同有(you)機負(fu)荷(he)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)力負(fu)荷(he)的(de)(de)灰(hui)(hui)水(shui)(shui)(shui)。山(shan)東棗莊(zhuang)農(nong)村(cun)多利用(yong)(yong)(yong)(yong)村(cun)邊坑塘興(xing)建穩定(ding)(ding)塘,對(dui)灰(hui)(hui)水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)雨水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)混合污(wu)水(shui)(shui)(shui)進(jin)行處(chu)理(li),塘內(nei)種植蘆葦、荷(he)花、菖蒲、睡蓮等植物,既美化了(le)環境,對(dui)水(shui)(shui)(shui)環境污(wu)染也起(qi)到了(le)一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)緩(huan)解作用(yong)(yong)(yong)(yong)。
生(sheng)物(wu)轉盤運行費用較低,也比較適合用來(lai)處理(li)農村(cun)污(wu)水(shui)。昆山(shan)農村(cun)采用以(yi)生(sheng)物(wu)轉盤為主體(ti)(ti)的(de)SW一(yi)體(ti)(ti)化(hua)(hua)污(wu)水(shui)處理(li)裝置處理(li)生(sheng)活污(wu)水(shui),出水(shui)再經(jing)人工(gong)濕地強化(hua)(hua)處理(li),水(shui)質(zhi)達到(dao)了《城鎮(zhen)污(wu)水(shui)處理(li)廠污(wu)染物(wu)排(pai)放標準》(GB 18918—2002)中(zhong)的(de)一(yi)級A排(pai)放標準。Amr等的(de)研(yan)究顯示,生(sheng)物(wu)轉盤系統對灰水(shui)中(zhong)BOD5處理(li)效率(lv)約為93.0%~96.0%,對TSS去除效率(lv)約為84.0%~95.0%。
日(ri)本(ben)(ben)農(nong)村(cun)對于不能納(na)入(ru)集(ji)(ji)中(zhong)排(pai)水(shui)(shui)(shui)工程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分散污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui),普遍采用(yong)(yong)(yong)安裝(zhuang)方便(bian)(bian)、操作(zuo)靈活的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。日(ri)本(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)已從最初只(zhi)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)糞便(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)獨處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao),發展(zhan)到(dao)(dao)了處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)綜合(he)生活污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)并(bing)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)以及出水(shui)(shui)(shui)可再生利(li)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)深(shen)度處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)。相比土地(di)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)法(fa),凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)效果好(hao)(hao),但投資和運行成本(ben)(ben)相對較(jiao)高。日(ri)本(ben)(ben)政府在(zai)(zai)通(tong)過(guo)立(li)法(fa)約束(shu)農(nong)村(cun)居(ju)民(min)排(pai)污(wu)(wu)(wu)行為的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時,采用(yong)(yong)(yong)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)補(bu)貼制度推動(dong)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)農(nong)村(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)推廣(guang)。凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)實際上是將常規污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)工藝中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)預處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)、生化(hua)(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)、膜分離、消毒和污(wu)(wu)(wu)泥處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)等(deng)多(duo)個(ge)單(dan)元集(ji)(ji)成于一體(ti)化(hua)(hua)(hua)設備(bei)中(zhong),利(li)用(yong)(yong)(yong)物(wu)(wu)(wu)理(li)(li)(li)、生物(wu)(wu)(wu)和化(hua)(hua)(hua)學(xue)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)等(deng)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)。生化(hua)(hua)(hua)部分一般(ban)由兩步厭(yan)氧單(dan)元和一步好(hao)(hao)氧單(dan)元組(zu)成,主要通(tong)過(guo)厭(yan)氧微生物(wu)(wu)(wu)與(yu)(yu)好(hao)(hao)氧微生物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)降解(jie)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有機污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)以及脫氮除(chu)磷。干(gan)鋼等(deng)采用(yong)(yong)(yong)膜式凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)對安吉縣農(nong)村(cun)生活污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)進行深(shen)度處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li),出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質達(da)到(dao)(dao)《城(cheng)鎮污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)排(pai)放標(biao)準》(GB 18918—2002)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一級A排(pai)放標(biao)準,對SS、BOD5、CODCr的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均去(qu)除(chu)率(lv)分別達(da)到(dao)(dao)了93.95%、84.46%、83.64%,對NH3-N和TP的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率(lv)分別達(da)到(dao)(dao)了97.94%和94.13%。目(mu)前凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)槽(cao)(cao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)我(wo)國多(duo)地(di)已得到(dao)(dao)借鑒與(yu)(yu)應用(yong)(yong)(yong),但受管(guan)理(li)(li)(li)水(shui)(shui)(shui)平和經濟水(shui)(shui)(shui)平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)局限,普遍存在(zai)(zai)管(guan)護不力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)現實問題。
4結論
農(nong)村(cun)居住區布局分散,人口密(mi)度低,經濟條件、自然條件、環境容量等差異較大,應因地制宜(yi)地選擇污水處理(li)技術解決農(nong)村(cun)生活污水的問(wen)題(ti)。
(1)對未改(gai)造為水(shui)(shui)(shui)沖廁的排水(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong),宜(yi)(yi)保留原有旱廁或改(gai)造為完全源(yuan)分離排水(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong),由住戶(hu)對各自產生(sheng)的污(wu)水(shui)(shui)(shui)進行(xing)分類收集,并(bing)結(jie)合實際情況進行(xing)處置和(he)資源(yuan)化利用,在(zai)農業生(sheng)產中(zhong)最大(da)程度(du)利用人糞尿中(zhong)的N、P、K,減少資源(yuan)和(he)能(neng)源(yuan)浪費。黃(huang)水(shui)(shui)(shui)宜(yi)(yi)采用腐熟的方式進行(xing)資源(yuan)化利用;褐水(shui)(shui)(shui)宜(yi)(yi)采用中(zhong)溫堆(dui)肥的方式進行(xing)資源(yuan)化利用。
(2)對水(shui)(shui)(shui)(shui)沖廁(ce)的排水(shui)(shui)(shui)(shui)系統,針對農村(cun)居住(zhu)分散、污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)難以(yi)集中(zhong)的特點(dian),建議(yi)采用(yong)(yong)組團式(shi)(shi)多戶聯用(yong)(yong)的污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)收集系統和污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)模式(shi)(shi)。低耗是農村(cun)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)技術發展的主要方(fang)(fang)向,污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)應(ying)盡(jin)量采用(yong)(yong)簡單(dan)易行、維護方(fang)(fang)便的工藝(yi)。
(3)黑(hei)水(shui)(shui)宜采用三格化糞池加各種(zhong)生(sheng)化處(chu)理(li)(li)或多種(zhong)生(sheng)化處(chu)理(li)(li)的(de)集成技(ji)術,灰水(shui)(shui)和混(hun)排綜合污(wu)(wu)水(shui)(shui)可(ke)采用人工濕地(di)、土地(di)滲(shen)濾、凈化槽(cao)、生(sheng)物轉盤等進一(yi)步凈化。穩定(ding)塘對雨、污(wu)(wu)混(hun)流污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)效果雖(sui)然(ran)不夠(gou)理(li)(li)想,但可(ke)以(yi)作為經濟(ji)欠(qian)發達地(di)區農村污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)一(yi)種(zhong)權(quan)宜之計(ji)。
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