一、农村生活污水排放情况
(一)农村生活污水排放现状
据不完全统计,全国每年产生90多亿吨农村生活污水,大多数的村庄没有完善的排水渠道和污水处理系统。这些生活污水渗透至土壤或者排入自然水体中,将严重污染各类水源,对广大农村居民的身体健康及农村环境构成严重威胁。
某地农村家庭用水水质抽样检测结果显示:54个水样中,大肠杆菌、浑浊度等指标超标占比为69.3%,这与农村生活污水未经处理直接排放有直接关系。因此,我们必须尽快采取措施完成这些自然村落的污水设施整治与改造。
(二)农村生活污水的来源
农村生活污水主要来源于农户的日常生活以及混入的部分生产用水,包括洗涤污水和冲厕污水。其中,洗涤污水约占总排放量的46%,主要来自洗衣和洗浴等日常活动;冲厕污水则占据了26%,大都来源于农户的厕所冲洗。
这些污废水不仅对环境造成了污染,还对农村的水体健康产生了严重影响。畜牧及水产养殖废水,主要来源于动物的养殖过程以及水产品的养殖。这种废水如果未经处理直接排放,会对环境造成严重污染,尤其是对农村的水体健康产生严重影响。另外,乡镇企业的污染废水也是一个严重的问题。
二、农村生活污水处理工艺
1.活性污泥法
活性污泥技术是一种生物法,向废水中通入空气,使好氧性微生物繁殖培养形成具很强吸附能力的活性污泥,生物法逐渐成为污水处理技术的主流方法。这一方法自 1914 年由 E.Arden 和 W.T.Lokett在英国曼彻斯特开创。
活性污泥技术的基本流程:
由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统组成。由初次沉淀池流出的废水与从二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池,成为混合液。在曝气池的作用下,混合液充分曝气,并使活性污泥和废水充分接触。废水中的可溶性有机污染物被活性污泥所吸附,并被微生物群体所分解,使废水得到净化。
活性污泥技术具体还包括很多种,其中有普通式活性污泥法、氧化沟法、AB两段式活性污泥法、序批式活性污泥(SBR)法、完全混合性污泥法等。
2.厌氧处理技术
厌氧处理技术利用无氧环境下的微生物代谢作用来去除废水中的有机物,并产生有用的产气物质。这种处理方法通过建立一个含有特定微生物的封闭容器,利用微生物的厌氧消化作用将废水中的污染物降解为可稳定输出的产物。厌氧处理技术的工艺流程如下:
(1)污水预处理(常用的预处理方法包括格栅、沉砂池等)。对农村生活污水进行初步的固液分离并去除大颗粒物质,以保护后续的厌氧系统顺利运行。
(2)经过预处理的污水进入主要的厌氧处理系统。厌氧处理系统通常采用厌氧反应器,如厌氧池或厌氧发酵罐。在这种无氧环境下,废水中的有机物质被微生物分解为无机物并产气。
(3)在厌氧处理系统中形成的沉淀物通过定期的泥浆处理和回流操作,维持微生物群落的平衡和稳定。处理后的农村生活污水能够达到排放标准,同时还能利用产生的生物气体进行能源回收。
3.人工湿地技术
人工湿地技术是指将微生物、植物和人工等与土壤进行有效结合,通过人工制造逐渐形成湿地,技术原理如下图所示。
人工湿地是综合性较强的技术,具有生态化性质,主要通过人工机制和微生物产生化学物理作用,再通过植物的生物作用,优化污水处理效果。人工湿地技术主要通过循环再生作用的应用,使污水中的污染物质不断发生化学反应,并起到有效处理和净化污水的作用,实现良性循环。应用人工湿地技术能够有效改善农村水污染问题和环境污染问题,实现水资源的有效利用和再生,提高水资源利用率,为农村的经济生态发展提供有力保障。
由于农村污水处理过程中大部分都是潜流型的人工湿地技术,因此人工湿地技术对农村污水处理和生态环境保护有较强的作用和效果。但由于我国南北地区气候温差大,水生植物选型难以统一,且人工湿地技术处理效率较慢,因而该技术主要适用于南方农村水资源丰富的地区,技术推广难度大。
4.膜生物反应器
膜生物反应器主要是通过对膜单元分离,与生物处理有效结合,更适合对水质变化情况大、总体水流量较小的污水处理。膜生物反应器兼有活性污泥生物降解技术和膜截流技术特征,并对这些特征进行有效融合,具有较高的污水处理效率,能够保障水质,节约土地资源。
在膜生物反应器系统当中COD具有较高的能耗性,其能耗是传统技术的2倍,不仅在运行过程中需要较高的维护费用和管理费用,且膜生物组件需要定期更换后期维护成本高,因而膜生物反应器更加适合应用于一些经济条件较好的地区或城市。
5.超滤
超滤是一种膜分离技术,其原理是小分子溶剂和溶质在一定的压力下通过特定膜,大分子由于体积原因无法通过停留在膜的另一侧,将大分子与小分子进行分离,使大分子物质得到有效纯化。超滤可利用物理分离方法对水中的胶体、悬浮物等进行去除,然后再对污水中的有用物质进行提取,实现污水净化和循环利用。
超滤具有占地面积较小、操作简单和节能性较强等特点,对细菌、病毒和混浊进行有效去除,目前已广泛应用于污水处理中。但由于侵入或压入式超滤技术应用需要辅助设备,给工艺运用造成不便,需要定期维护超滤膜,避免膜污染,尤其是在农村地区应用,运行成本较高,缺少专业技术人员,后期维护难度更大,因此在农村污水处理中应用较少。