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河道、湖泊的生態治理主要是靠營造水域全生態系統,使水體產生自凈的效果。當河道、湖泊的水質已經被嚴重污染時,還必須采取一些輔助手段,先將水體的透明度提高到水生植物能夠生長的要求,再進行水生植物的種植或修復,進而完善全生態系統。輔助的方法有:設置生態浮床、構建多功能凈水生態漂浮濕地、生物滅藻等。
(一)全生態系統去水體富營養化技術
目前,我國的大部分河道、湖泊的生態系統都遭到不同程度的破壞,生物鏈變短,缺乏生物多樣性,我們必須根據生物鏈的破壞程度,完善生態系統所需的生物環境及營養級聯關系,需要人工構建配合水系景觀的生態系統,運用生態操縱技術有效進行水質凈化,并通過調整使生態系統長期保持穩定狀態。
構建全水生生態系統是根據水生生物食物鏈的數量金字塔和能量金字塔模型,人為地建立各個營養環節,應包含種類及數量恰當的生產者、消費者和分解者。各種群之間相互依存、相互制約、環環相扣,種群的類型和數量相對穩定,處于生態平衡狀態。全生態系統根據功能不同又被分成微生態系統、沉水植物系統、景觀濕地系統、浮游動物系統、水生動物系統。
1. 微生態系統
水中微生物群體之間的相互關系以及微生物與有機碎屑之間的相互作用而形成的微生態系統,水質的變化與其直接相關。水質凈化過程中,主要根據水中有機質的變化來選擇不同的微生物來進行調節。常用的有光合細菌、芽孢桿菌群、嗜酸乳桿菌群、雙歧桿菌、乳酸菌群、酵母菌群、硝化與反硝化細菌、糞鏈球菌等。根據水質的情況,使用不同的微生物群體搭配,能迅速改善水質,消除水體中的有機質,使水質鮮活、嫩爽。
2. 沉水植物系統
沉水植物是指植株全部或大部分沉沒于水下的植物,是水體生物多樣性賴以維持的基礎。它的恢復是水生態修復的關鍵,其所產生的環境效應是生態系統穩定和水環境質量改善的重要依據。沉水植物在水質凈化方面的四個作用機理:①直接吸收水體中的氮、磷、重金屬,降低水體污染物含量;②附著于植物體表的微生物形成生物膜系統,凈化水質;③同生態位的競爭,釋放生物因子,抑制藻類的生長;④強光合作用,能使水中有機質絮凝,并形成氣浮效應,使其快速氧化分解,降低BOD5(五日化學需氧量)、COD(化學需氧量)。
3. 景觀濕地系統
景觀濕地系統由挺水植物、浮葉植物和漂浮植物構成。
挺水植物是指莖、出水面的植物,沿湖岸帶的挺水植物形成的濕地系統不但對水質凈化有良好的作用,還是多種生物的棲息地,同時搭配周邊景觀,配合各種駁岸類型,能極大程度地提升水域景觀品質。而且對暴雨沖刷還具有攔截作用,阻截外源污染。根據實驗及工程經驗得出:挺水植物對污水中TN(總氮含量)的凈化效果比較,按凈化率排序為:菖蒲>水蔥>花葉水蔥>野慈姑>慈姑>蘆葦>菰>千屈菜>黃菖蒲>澤瀉>花葉菖蒲>小香蒲。挺水植物對污水中TP(總磷含量)的凈化效果比較,按凈化速率排序為:千屈菜>野慈姑>慈姑>黃菖蒲>蘆葦>菰>菖蒲>花葉菖蒲>澤瀉>水蔥>花葉水蔥>小香蒲。
浮葉植物是指根長在水底土壤中,莖在水中,而葉片浮在水面的水生植物。如睡蓮、芡實、菱、萍蓬草、荇菜、莼菜等。適量配植浮葉植物不但能增添水體景觀效果,很多浮葉植物還具有很高的經濟價值。
漂浮植物是指根生長在水中,植株漂浮在水上的植物。如水葫蘆、浮萍、滿江紅、槐葉萍等。浮葉植物對水質改善有良好的作用,也有一些景觀效果。但由于它們可隨風向和水的流動四處漂移,在無法控制的污染水域慎重使用。
4. 浮游動物系統
浮游動物是指生活在水中的各種原生動物、輪蟲類、蚤類、枝角類。有一些肉眼可見,而更多的只有在顯微鏡下才能看到。浮游動物能夠直接攝食藻類和有機碎屑,同時一些大型浮游動物又攝食小型浮游動物形成食物鏈。它們能夠直接改善水質,抑制藍藻水華的爆發。它們在一般的自然水體中都存在,但如果水中藍藻大量爆發時,可通過培養專食藍藻的大型蚤,進行人工投放,從而控制水體藍藻的生物量。
5. 水生動物系統
水生動物包括水生昆蟲、底棲動物及各種魚蝦。水生動物依據大小、食性形成了水體食物鏈,構成生態網,其多樣性更有利于水體的生態系統穩定。適時適量合理地向水域中投放和養殖各種水生動物,使其與水體中的原生動物、浮游生物、底棲動物、細菌、藻類之間建立相互協調,相互控制的“食物鏈”,構成復雜的生態系統,既能強化水質,又能使水體中的氮磷向大型的水生動物體上轉移。
水域全生態系統中,各種不同生物都占據著自己的生態位,尤其是各種不同習性的植物,它們對水深都有各自的要求,因此,要構建不同水深的駁岸環境為各種生物創造有利的生境。針對河道與湖泊的結構和功能不同,可以采取不同的駁岸形式,既保證了各自的功能需要,又為各種生物的生長繁殖提供了良好的生活環境,同時起到了很好的景觀效果和水質凈化作用。
(二)生態浮床與漂浮濕地技術
1. 生態浮床
生態浮床的結構為一個能提供浮力的漂浮載體,在載體中設植物種植籃,在種植籃中種植水生植物或水生蔬菜。浮床具有造價低廉、運行簡便、改善景觀環境等優點,可作為改善富營養化水體水質的有效方法之一。通過植物的吸收作用直接吸收水中的氮、磷,而降低污染。同時浮床的遮蔽光照的作用及分泌克藻化學物質,可抑制藻類的生長繁殖。生態浮床除凈化污染水體之外,還可為水生動物、植物和鳥類提供良好的棲息場所,有利于增加生物多樣性,促進水域生態系統的穩定。
對于污染較為嚴重的河道,為了提高水質凈化能力,可利用組合式生態浮床,即在傳統的浮床下面懸掛兼具軟性及半軟性填料特征的高效人工介質,以富集微生物,形成生物膜凈化區,該區域有著極強的有機質吸附能力,起到很好的水質凈化效果。
最初生態浮床是利用泡沫板作為漂浮載體?,F今則多用PVC等塑料制成中空的模塊來提供浮力,并可以拼成各種圖案。
2. 多功能凈水生態漂浮濕地
多功能凈水生態漂浮濕地是將生態浮床和潛流濕地兩者功能結合在一起的裝置。潛流濕地中用的濾料都是比重大于1的各種石材或礦材。而漂浮濕地利用了比重小于1的由天然材料加工的可漂浮顆粒。它既為漂浮濕地提供了浮力,又為種植在上面的植物提供了根系附著點,同時從流水中截獲有機質,分解成無機物,并供其上的植物吸收。上面不但能栽種水生植物,還可以栽種部分陸生植物,很多農作物也能在其上種植。所以能夠解決冬季浮床上蒼涼的景象。
(三)河道、湖泊水質凈化的步驟
河道湖泊的水質凈化步驟,要根據水域及水質的實際情況進行深化設計。對于新開挖的或是能夠降水的水體,可以直接采取構建全生態系統的方式。對于污染非常嚴重的河道、小型湖泊,可先利用生態浮床或漂浮濕地將水質凈化到具備一定的透明度,再進行植物栽種、構建全生態系統。對于大型的湖泊主要采取生態逐步修復的方式。
對于可控的、有大量藍藻爆發的水體可采取以下步驟進行:
1. 滅藻處理
當水體中有大量藻類生長時,水體透明度較低,沉水植物無法生長,必須要先進行滅藻處理。為了不帶來二次污染,所用的滅藻劑不能用化學試劑,而是利用生物酶來破壞藻體細胞,使藻類快速死亡。當大量的藻類死亡后,自然界的微生物大量的繁殖并分解死亡藻體,形成很多的有機絮凝體,有的沉淀下去,有的會浮到水面。此時,水質看上去有惡化的感覺。
2. 微生物的投放
自然界的微生物種類繁殖是無序的,為了讓水質更快地凈化,迅速地消除有機質,需要人為地投放有益微生物菌種,引導水質向凈化的方向發展。此時各種芽孢桿菌、光合細菌、硝化與反硝化細菌都是良好的選擇。當微生物將死亡藻體形成的有機質分解殆盡時,要投放噬菌體來消滅細菌,使水質進一步澄清。
3. 沉水植物的種植
當消滅了藍綠藻類,水體達到一定的透明度后,便可以進行沉水植物的種植。沉水植物的種植一般可不修剪,但對于根系比較發達的沉水植物也可剪去三分之二的莖葉后種植。而輪葉黑藻、金魚藻等折斷后,不需帶根就可以分段種植。種植的品種和水深視具體情況而定。對于水深不超過50厘米的區域可以種植低矮的苦草品種,形成水下草坪的景觀。
4. 浮葉、挺水植物的種植
挺水植物移植時,為提高種植的成活率,應進行適度修剪。修剪時應在保證苗木成活的前提下,盡量照顧不同品種植株自然生長規律。修剪的剪口必須平滑,不得劈裂并注意留芽的位置。對于爆芽期的挺水植物不必修剪。
挺水植物種植前,對種植土壤進行摟平、耙細后,用工具先掏出種植穴,種植穴的大小根據所種植的挺水植物根系的大小和形狀來定,標準為植物放下去后不窩根。
5. 水生動物的放養
針對底棲動物螺蚌類的投放比較簡單,只要均勻投放即可,不能堆積在某一區域。而對于魚蝦類的放養在挑選時要嚴格把關,不能帶入有病及傷殘個體;選擇活潑健康的魚蝦有利于提高成活率。運輸時應在低溫晴好天氣,如在夏季要避開高溫時段,選擇早晚進行。運輸過程中應不間斷充氧。
放養前在充氣運輸車箱內或池塘集魚網箱內,用0.5%的食鹽水對即將投放的水生動物進行消毒處理30分鐘。投放時,先進行小規模試養,以確定該種類能在本水體成活。放養時要隨暫養水體一起進入水中,做到輕拿輕放,不要損傷個體。
6. 生態系統維護
水體生態系統建立后,每年都要做適當維護,維護的程度和成本根據水體的實際功能而有所區別。如對于景觀類的河道湖泊,為了保持景觀效果和水質的清澈,必須花大力氣維護,日常的垃圾收撈必不可少,挺水景觀植物要適時修剪。而對于一些大型湖泊或農村生態河道,可采取粗放型的維護管理模式。其維護的目的主要是保持已建立好的水生態平衡,并進入良性循環。水域生態系統的維護主要工作是對水生植物的收割和補種,對水生動物的捕撈與放養。
(1)水生植物維護
Abstract: with the development of our national economy, our country to the reform of the rural is also in constant development of. And of rural domestic sewage processing becomes more and more important, to the living environment has great influence, the following discussion with people of rural domestic sewage treatment.
Keywords: the present situation; Treatment; Technology choice; bijie
中圖分類號:[R123.3] 文獻標識碼:A文章編號:
一、現狀以及特點
1、現狀
改革開放的三十多年來,我國農業生產能力獲得了較大幅度的提高。畜禽散養戶的不斷增多,大量畜禽糞便沒有處理就直接排放,糞便污染逐年加重。有資料顯示,養殖一頭豬所產生的廢水是一個人的7倍,而養殖一頭牛則是22倍。這些有機物未經處理,滲入地下或進入地表水,使水環境中硝態氮、硬度和細菌總數超標,嚴重威脅著居民飲用水的安全。
農村水環境是指分布在廣大農村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體的總稱。我國總計有鄉鎮45412個,村民委員會739980個,鄉村戶數23692.7萬戶,鄉村人口達91960萬人。農村人口分散,人口數量多,沒有任何生活污水的收集和處理設施,這使農村生活污染源成為影響水環境的重要因素。據測算,全國農村每年產生生活污水80多億噸,嚴重污染了農村地區居住環境,農村大部分地區河、湖等水體普遍受到污染,飲用水水質安全受到嚴重威脅,直接危害農民的身體健康,嚴重影響農村地區的環境衛生,極易導致一些流行性疾病的發生與傳播。據估算,農村環境問題每年造成的經濟損失已超過千億元,我國農村環境與生態狀況令人擔憂。
2、特點
農村生活污水中有機物含量高,N、P含量增多。人們無意識的排放和雨水的沖刷,使大量的有機質和N、P等物質流入湖泊等水體,如果不加以處理利用,常常會引起富營養化,給人們的身體健康帶來不利影響。
1)、水量特征
①一般農村的生活污水量都比較小;②變化系數大,居民生活規律相近,導致農村生活污水排放量早晚比白天大,夜間排水量小,甚至可能斷流,水量變化明顯,即無水排放呈不連續狀態,具有變化幅度大的特點;③在上午、中午、下午都有一個高峰時段。
2)、排放體制特征。農村生活污水一般呈粗放型排放。很多農村尚無完善的污水排放系統,污水沿道路邊溝或路面排放至就近的水體。少部分地區具有完善的污水排放系統。
3)、水質特點。
①農村村鎮人口較少,分布廣泛且分散,大部分沒有污水排放管網;②農村生活污水濃度低,變化大;③大部分農村生活污水的性質相差不大,水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質,含一定量的氮、磷,水質波動大,可生化性強;④不同時段的水質不同;⑤廁所排放的污水水質較差,但可進入化糞池用作肥料。
二、農村生活污水處理主要方式
針對農村生活污水的特點,農村生活污水的處理主要考慮土地處理,現行的土地處理方法主要有以下幾個:
1、慢速滲濾工藝
慢速滲濾工藝是將污水投配到種有作物的土壤表面,污水在流經土壤-植物系統垂直滲濾時得到凈化的土地處理工藝。它堅持處理與利用結合的方向。在實現污水資源化 、無害化過程中,把環境效益和環境質量控制問題放到重要的地位。通過嚴格的系統工程措施,達到預期的環境效益 。適用干旱、半干旱地區。
2、快速滲濾工藝
快速滲濾工藝是指將污水有控制地投配到具有良好滲濾性能的土壤表面,污水受重力作用迅速下滲過程中得到凈化的一種污水土地處理工藝。該工藝的特點之一是將滲濾池分為多個單元,使每個單元在淹水、落干狀態下交替運行,以保證滲濾土壤層好氧條件和凈化能力得以恢復,同時使截留在土壤表層中的可降解物質充分降解,不致于引起土壤空隙的堵塞而降低其透水性。
3、漫流工藝
地表漫流系統是將污水有控制地投配到生長有多年生牧草坡度和緩、土壤 滲透性能低的坡面上,污水在地表沿坡面緩慢流動過程中得以凈化的一種土地處理工藝。
三、農村生活污水處理技術的選擇
1、污水處理技術路線
農村污水處理技術的選擇要量力而行,充分考慮到農村地區財力狀況薄弱、農民實際承受能力較低這一普遍情況,著重應該考慮選用既成熟可靠,又適合農村特點和實際的污水處理適用技術。建議污水處理技術的選擇優先達到兩個目標:一是達標排放或回用;二是注重經濟適用,運行成本低,管理維護簡單。
目前國內外應用農村生活污水治理的處理技術比較多,名稱也多種多樣,但從工藝原理上通常可歸為兩類:第一類是自然處理系統。利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理,又稱為生態處理系統;第二類是生物處理系統,又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。
2、人工濕地處理系統
污水濕地處理系統分自然和人工濕地處理系統,自然濕地就是自然的沼澤地,人工濕地污水處理技術是一種基于自然生態原理,使污水處理達到工程化、實用化的新技術。將污水有控制地投配到土壤經常處于飽和狀態、生長有象蘆葦、香蒲等沼澤生植物的土地上,利用植物根系的吸收和微生物的作用,并經過多層過濾,來達到降解污染、凈化水質的目的,它是一種充分利用地下人工介質中棲息的植物、微生物、植物根系, 以及介質所具有的物理、化學特性,將污水凈化的天然與人工處理相結合的復合工藝。
濕地處理系統工藝設備簡單、運轉維護管理方便、能耗低、工程基建低、運行費用低、對進水負荷的適應性強,能耐受沖擊負荷,凈化出水水質良好、穩定。缺點占地面積大,易受氣候影響,表面徑流的臭味比較大。
3. 生物處理系統
為進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。污水處理可分為三級處理,即預處理,二級生化處理,深度處理。以下分別介紹污水處理三個階段的各種工藝。
根據污水的特點,預處理工藝主要去除水中的油類物質和SS。針對不同類污染物常見的預處理工藝有:格柵,隔油池,混凝沉淀法,氣浮等。
二級生化處理工藝主要去除廢水中的有機物。針對各類污染物常見的二級處理工藝如下:
隨著社會經濟的快速發展,生活條件的日益改善,人們對生活環境的要求越來越高。因此,開展人居環境整治,徹底改變農村“臟、亂、差”面貌,已成為廣大人民群眾的迫切需求與美好愿望。尤其是“十三五”以來,國家加大了人居環境的整治力度,力求通過農村生活污水治理的政策規劃、建設運營、技術標準等一系列制度的建設、完善和執行,推動農村生活污水治理工作得以順利開展[1]。根據西南地區的實際情況,經過多年努力,農村生活污水的治理工作已取得了一定成效,但也存在生活污水收集處理設施覆蓋率低、分布不均衡、已建終端運行效果差等問題。
1農村生活污水治理模式
在實際工作中,應根據農村地區人口規模、聚集程度、距城鎮市政管網的距離、環境條件、經濟條件和運行管理等,因地制宜采取不同的生活污水處理模式。結合農村生活污水處理的種類、特點和適用條件差異,其處理模式主要分為納廠處理、集中處理和分散處理三類[2]。
1.1納廠處理
納廠處理是將具有納廠條件的村莊或一定區域內產生的生活污水進行收集,接入城鎮污水處理廠管道系統,再進行統一收集處理。該方式具有處理規模大,水質、水量穩定,單位基建投資和運行費用低,易于集中管理等優點,但僅適用于距離集鎮管網近、具備施工條件且集鎮污水處理廠有接納能力的村莊。
1.2集中式處理
該處理方式也是通過對村莊或一定區域內產生的生活污水進行收集,再通過統一建設的處理設施進行集中處理。該方式的優點是處理后的水質相對穩定,運行穩定,抗負荷沖擊能力強,出水水質好,但僅適用于居住相對密集、管網施工難度不大的村莊。而對于西南地區的農村地區,如果采用集中式的處理方式易產生管道堵塞問題,從而會影響處理效果。
1.3分散式處理
分散式處理方法是將單戶或幾戶分散住戶產生的生活污水通過小型處理設施進行處理的方式。該方式比較適用于地形復雜、地質條件差、布局分散、污水不宜集中收集的村莊或零星分散居住的住戶。分散式處理方式具有投入小、單個占地面積少、日常維護簡單、美化家居環境等特點,無需電力能耗,免除了運行和維護的巨大成本,無需專人管理和收費,適宜長期使用,具有持續改善生態環境的效果。
2七星關區農村生活污水治理現狀及存在的問題
2.1七星關區農村生活污水治理現狀
2.1.1集中式處理設施建設情況在“十三五”期間,七星關區爭取了各級環保專項資金,實施了畢節市七星關區飲用水源地環境綜合整治工程及七星關區農村環境整治工程,共建設了100多套農村生活污水集中收集處理終端,主要分布于集中式水源地周邊及赤水河流域周邊鎮村。污水總處理規模超過6000t/d,覆蓋戶數27000多戶,受益人口達8萬多人[3]。根據實際情況,綜合考慮了污水處理工程投資、運行費用、占地面積、生態需求等各方面因素,選擇的處理工藝如圖1所示。在實際運行中,工藝無重大缺陷,出水水質達標,但存在前期投入高及后期運營管理難度大等問題。2.1.2分散式處理設施建設情況在2021年,七星關區實施了農村生活污水治理項目共4個,總投資3000多萬元,主要集中于赤水河流域周邊村鎮,而農村生活污水收集治理,涉及赤水河流域23個行政村,其他流域2個行政村,但由于部分行政村所獲資金較少,所以基本只覆蓋了中心自然村寨。采用分散式處理措施,其處理工藝如圖2所示。當生活污水經收集后,可進入分散式處理系統的三格化糞池進行預處理,污水在化糞池中進行厭氧發酵分解及初沉后,清液自流進入土地處理單元,依靠土壤有機質單元及上表植物生長,達到凈化污水的效果,其出水能達到貴州省《農村生活污水處理污染物排放標準》(DB52/1424-2019)三級標準。該設施維護簡單,化糞池定期進行人工清撈糞渣可用于還田,土地處理系統植物由農戶自行根據生長情況進行維護。2.1.3農村環境綜合整治建制村推進情況根據七星關區實際情況,因地制宜的科學規劃編制了《畢節市七星關區農村生活污水治理專項規劃》(2021-2030年),在2021年7月13日經七星關區人民政府批準印發《七星府辦通﹝2021﹞107號》。制定治理目標為近期(2021~2025年)和遠期(2026~2030年)各治理行政村45個,建制村污水收集處理能力60%以上,經污水處理設施處理的污水均能達標排放,可資源化利用。同時,為有效遏制污水橫流現象發生,在“十三五”期間,七星關區農村生活污水得到有效管控,其建制村如圖3所示,雖取得一定成效,但完成比例較低,因此,農村環境整治任務任重道遠。
2.2七星關區農村生活污水治理存在的問題
2.2.1基礎設施滯后且分布不均目前,七星關村污水處理設施建設仍然滯后,缺口較大。其中,有污水處理設施的行政村占總行政村比例不足四分之一,且部分行政村的污水處理設施僅覆蓋部分居民區,導致設施布局分散,分布不均。其中,七星關區已建污水處理設施主要集中在赤水河流域以及倒天河水庫等飲用水源地周邊,而烏江流域行政村覆蓋污水處理設施較少;配套管網不足,污水納管率較低,影響了污水處理系統的正常運行。2.2.2已建設施運行維護不到位根據調查顯示,部分農村污水處理設施存在管網破裂、糞污堵塞、現場無管護措施、出水水質不達標等諸多問題;且運維資金無保障。這些都是由于地方財政緊張,運行成本高,運維資金不到位造成的,導致污水處理設施的持續運行無法得到保障;同時,農村污水治理的責任劃分不合理,管理機制不完善。如屬地政府部門過于依賴運營公司管護,對管網人為破壞、化糞池未及時清掏、百姓違規排放高濃度糞污等監管不到位,而運營公司因人手緊缺,運營機制不完善,致使部分設施維修完畢幾天后又出現堵塞,需再次進行維修,耗費了大量人力財力。2.2.3村民環保意識有待提升在現實環境下,一部分村民受固有生活習慣的影響,對于農村生活污水帶來的危害認識不足,隨意將高濃度的糞污排入生活污水處理設施的入戶管網,造成管網反復堵塞;一部分村民收集污水自覺性不高,將生活污水亂潑亂倒,直接排入外環境;還有少部分村民不愿自覺主動維護接戶管網,甚至惡意破壞管網及設施等,嚴重阻礙了農村生活污水治理工作的有序推進。
3西南山區農村生活污水治理對策及建議
3.1因地制宜采取合理治理模式
對于西南地區農村生活污水的治理對策,應采取因地制宜的合理模式。例如:尾水排水水質要求較高的特殊敏感地區,以及居民集中分布、地勢較為平坦地區,建議采用集中式污水處理進行收集處理;而距離集鎮污水處理廠距離較近的自然村,可采取納管處置的方式;由于山區地勢高差大,距離較遠,管道沿途阻力損失較大的地區,建議盡量采取分散式的處理方式處理污水。以此確保農村生活污水治理達到國家相關標準要求,實現農村污水處理的可持續發展。
3.2區域化治理
對于特殊敏感區,可區域化梯級推進農村生活污水治理。在計劃具體項目時,要以流域或行政區劃鄉鎮為單位,避免項目分布碎片化,以免增加項目實施的難度及周期、管護難度及耗資,導致整治效果不顯著;還要充分發揮部門之間的聯動作用,在申報資金項目時,相關部門可以合作申報,把小而分散項目進行包裝升級,以此協同推進農村生活垃圾收運、水源地整治、村容村貌提升工程等工作,達到區域化建設宜居鄉村。
3.3建立長效管護機制
為徹底解決已建污水設施“曬太陽”問題,必須建立長效管護機制,加強運營管理。相關部門在實際管理過程中,可創新管理機制,如建立“公司+屬地管理模式”。首先,對已建成污水處理設施進行大排查,大維修,大整改,確保設施設備正常運行。在完成整改工作后,由屬地政府負責轄區管網維護,定期對污水收集管網、檢查井、化糞池等設施進行巡查檢查、清渣清淤等。其次,由公司負責設施、設備的運行維護、建立維護專責人員、定期排查,以確保出水水質達標。通過“公司+屬地管理”的模式,有效解決了管網分布廣管理難度大的問題,又充分發揮出了公司的專業技術特長,從而建立起長效機制。此外,還要強化資金保障,進一步明確權屬,并將運行費用納入地方財政預算,以保障污水處理系統的正常運行。
3.4提高百姓意識,動員全民參與
相關部門及地方政府部門應做好節水排水的宣傳工作,提升百姓節水意識,自覺按照要求排放生活污水;同時,把污水排放準則納入村規民約,并向當地百姓宣傳保護污水設施的重要性及破壞污水設施的責任追究等,加大對惡意破壞管網及終端等行為的懲處力度。通過以上工作,引導農民參與治理,并發揮百姓的自身主導作用。
4結語
本文基于實際案例治理現狀及存在的問題,以點帶面的探究了西南山區農村生活污水的治理對策,以及提出了應采取因地制宜的合理模式。為降低污水處理的能耗與維護工作量,建議盡量采取分散式處理方式處理污水;對于特殊敏感區,可區域化梯級推進農村生活污水治理;并建立區縣農村生活污水處理設施長效管護機制,引導農民參與治理,共建共享,以此提升農村地區的人居環境,實現農村污水處理的可持續發展。
參考文獻:
[1]戶微.華北地區農村生活污水治理問題探究—以河北省為例[J].能源與環保,2021,43(8):49-52.
中圖分類號:[R123.3]文獻標識碼:A
遼寧省在2012年實現由“排污大戶”變身“減排大省”的基礎上,2013年,遼寧省致力于推動由“減排大省”向“環境改善大省”轉變,一年來,遼寧省各部門齊心協力,積極推進污染減排工作。“一年兩工程”(即“污水處理廠運行攻堅年”、“藍天工程”和“農村環保工程”)取得明顯成效,這對改善當地水環境有重要意義。
一、農村生活污水的現狀
農村水環境是指分布在廣大農村的河流、湖泊、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體的總稱。人類生活過程中產生的污水,是水體的主要污染源之一,主要是糞便和洗滌污水,農村每人每日排出的生活污水量其量與生活水平有密切關系。生活污水中含有大量有機物,如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質等;也常含有病原菌、病毒和寄生蟲卵;無機鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等??偟奶攸c是含氮、含硫和含磷高。
全國范圍內農村人口分散,人口數量眾多,尤其是對于東北地區,地域遼闊,人口眾多的大省,在沒有生活污水收集和處理的情況下,使得農村水污染成為影響水環境的重要因素。由于處理不得當,全國農村每年產生上萬億噸的生活污水,嚴重污染了農村地區居住環境,農村大部分的河、湖等水體普遍受到污染,飲用水水質受到嚴重威脅,直接危害農民的身體健康,嚴重的話會影響農村地區的環境衛生,直接影響農作物的生長,極易導致一些流行性疾病的發生與傳播,而這直接與人們的生活質量相掛鉤,因此農村環境的治理迫在眉睫。
分析農村生活污水的特點及可行性
農村生活污水的特點:廚房做飯用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水、洗澡用水等,這些平時的生活用水分散,而農村沒有任何集中的收集措施,由于雨水的沖刷都隨著地表流入河流、湖泊、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體。東北地區包括黑龍江省、吉林省、遼寧省和大部,在該區域內,既有大興安嶺、長白山等山地,也有東北平原等平原地形,重點流域有遼河和松花江。大部地區氣候以干旱、多風,冬季較長而寒冷為主要特征。該區域的農村村落規模通常較小,村落間的距離較遠。由于地區差異,各地經濟發展水平不同,目前大部分農村尚沒有污水處理設施。該區域地理、氣候與經濟發展特征決定冬季低溫是影響農村污水處理技術效能的重要因素。三,農村生活污水的解決辦法
在農村生活污水處理工藝選擇方面,因東北地區冬季寒冷,故污水處理設施應為地埋式或采取其他保溫措施。地埋式設施應安裝在凍土層以下。根據出水水質要求及地區經濟發展水平不同,可選擇生物處理、生態處理技術及組合。
在居住分散、地形復雜、不便于管道收集的單戶或多戶農戶污水可采用分散處理。新建新農村及旅游度假村、民俗村等可建立污水處理站進行集中處理。選擇處理技術應考慮以下幾點:首先,村莊污水處理設施建設應以已批準的當地水污染治理規劃、國家有關村莊整治及新農村建設的政策為依據,根據各地村莊的具體情況和要求,綜合考慮經濟發展與環境保護、排放與利用等關系,充分利用現有條件和設施;其次,生活污水處理根據村莊人口、地形和地貌及地質特點、住宅分布等情況,可采用集中處理或分散處理的模式,并根據水沖廁所建設和普及情況,按照無水沖廁所、已建水沖廁所、已建水沖廁所實現黑水與灰水分離等情況,因地制宜地選擇污水處理技術與工藝;再其次,污水處理應采用適合農村特征的污水單元技術和組合工藝以及其他能達到排放要求并與當地技術經濟相適應的污水處理技術;最后,環境協調,易于維護管理。根據不同經濟發展水平及當地環境條件,東北地區可采用的農村污水處理技術包括:化糞池、厭氧生物膜、生物接觸氧化、土地處理、人工濕地、氧化塘等技術。
化糞池是一種利用沉淀和厭氧微生物發酵的原理,以去除糞便污水或其他生活污水中懸浮物、有機物和病原微生物為主要目的的小型污水初級處理構筑物?;S池的優點是結構簡單、易施工、造價低、維護管理簡便、無能耗、運行費用少、衛生效果好等。其不足之處是沉積污泥多,需定期進行清理;沼氣回收率低,綜合效益不高;處理效果有限,出水水質差,一般不能直接排放水體,需經后續好氧生物處理單元或生態技術單元進一步處理。化糞池可廣泛應用于東北地區農村生活污水的初級處理,特別適用于生態衛生廁所的糞便與尿液的預處理。
厭氧生物膜池是通過在厭氧池內填充生物填料強化厭氧處理效果的一種厭氧生物膜技術。其優點是投資少、施工簡單、無動力運行、維護簡便,而且池體可埋于地下,其上方能覆土種植植物,美化環境。其不足之處是對氮磷基本沒有去除效果,出水水質較差,須接后續處理單元進一步處理后排放。該技術可廣泛應用于東北地區各區域污水經化糞池處理后,人工濕地或土地滲濾處理前的處理單元。
生物接觸氧化池是生物膜法的一種。其優點是結構簡單,占地面積?。晃勰喈a量少,無污泥回流,無污泥膨脹;生物膜內微生物量穩定,生物相豐富,對水質、水量波動的適應性強。其不足之處是加入生物填料導致建設費用增高、可調控性差、對磷的處理效果較差。該方法適合東北地區農村單戶、多戶或村落污水處理。
土地滲濾處理系統是一種人工強化的污水生態工程處理技術。它的優點是處理效果較好、投資費用少、無能耗、運行費用很低、維護管理簡便。其不足之處是污染負荷低、占地面積大,而且設計不當容易堵塞、污染地下水。該方法適合資金短缺、土地面積相對豐富的農村地區,與農業或生態用水相結合,不僅可以治理農村水污染、美化環境,而且可以節約水資源。
人工濕地是一種通過人工設計、改造而成的半生態型污水處理系統。其優點是投資費用省、運行費用低、維護管理簡便,而且可以美化環境、調節氣候、增加生物多樣性。其不足之處是污染負荷低、占地面積大、設計不當容易堵塞、處理效果受季節影響、隨著運行時間延長除磷能力逐漸下降。人工濕地適合在資金短缺、土地面積相對豐富的農村地區。
氧化塘又名穩定塘或生物塘,是一種利用水體自然凈化能力處理污水的生物處理設施。它的優點是結構簡單、出水水質好、投資成本低、無能耗或低能耗、運行費用省、維護管理簡便。其不足之處是負荷低、污水進入前需進行預處理、占地面積大、處理效果隨季節波動大、塘中水體污染物濃度過高時會產生臭氣和滋生蚊蟲。氧化塘適于中低污染物濃度的生活污水處理,適用于有山溝、水溝、低洼地或池塘,土地面積相對豐富的農村地區。
對于分散農戶,生活污水處理可與當地自然條件相結合,盡可能將處理后的污水農用,從而節約建設和運行費用。對于集中農戶或自然村,建議經化糞池處理后集中處理,一般以生物接觸氧化工藝為好,主要構筑物可建在室內,具有穩定、高效與耐沖擊等特點。
結語:根據當前農村生活污水污染現狀,結合當地的實際,找到適合當地地區的解決辦法,總而言之,污水的處理現在已經是社會問題也是環境問題保護的重點,因此污水處理工作是非常有必要的。
中圖分類號:X703.1 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)13-3043-05
Rural Domestic Sewage Treatment by Native Wetland Plants in Sichuan Basin
and the Case Study
YANG Zi-yao
(School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)
Abstract: To treat rural domestic sewage, the purification effect and plant growth of six kinds of wetland plants induding reeds, cyperus alternifolius, canna indica, typha latifola, acorus calamus, and hedychium coronarium was studied in Sichuan Basin. Results of the biomass and the relative growth rate showed that the growth characteristic of cyperus alternifolius and reeds had the fastest growth, followed by typha latifola and canna indica, while acorus calamus and hedychium coronarium had the slowest growth. Treatment capacities of six kinds of wetland plants on CODCr, TP, NH4+-N, TN, DO and turbidity were quite different. After 25 days, acorus calamus worked best for CODCr purification with reduction from 217 mg/L to 39 mg/L, followed by typha latifola and reeds with reduction from 217 mg/L to 45 mg/L and 47 mg/L. Acorus calamus worked best for TP purification with reduction rom 9.4 mg/L to 3.7 mg/L, followed by typha latifola and reeds with reduction from 217 mg/L to 3.9 mg/L and 4.0mg/L. Canna indica and hedychium coronarium worked best for TN purification with reduction from 21.9 mg/L to 5.4 mg/L and 5.6 mg/L. Cyperus alternifolius and reeds worked best for NH4+-N purification with reduction from 15.6 mg/L to 1.58 mg/L and 1.62 mg/L. To avoid using alien species including cyperus alternifolius, canna indica and acorus calamus, three native wetland plants including reeds, typha latifola and hedychium coronarium can be used safely. After the small wetland engineering treatment, the purification effect of CODCr, TP, NH4+-N, TN, DO and turbidity of rural domestic sewage was obvious, which can meet the requirement of a class national farm irrigation water.
Key words: artificial wetland; wetland plants; rural domestic sewage; biological invasions; purification effect
農村生活污水主要來源于廚房炊事用水、洗滌用水、沖廁用水,養殖用水及糞尿廢水,生活垃圾、糞肥滲濾及沼氣池廢液等,污水中含有較高的氮、磷、微生物和碳氫化合物。目前國內研究中,針對生活污水最佳處理方式之一就是建設小型人工濕地,利用濕地植物凈化生活污水。人工濕地系統的關鍵在于凈化工藝和濕地植物的配置,但此方面的研究較為缺乏[1-5]。通常,濕地植物以高生物量的草本植物為主。常見的濕地植物種類有蘆葦、香蒲、燈芯草、菖蒲、水蔥、水芹等[6]。常見的濕地植物主要來源于園林植物,部分為外來物種,其中一部分已被界定為入侵物種。例如水葫蘆和大已被界定為入侵植物,環境風險極大,應盡量避免使用;粉綠狐尾藻和再力花具有一定的潛在入侵風險,應當慎用;旱傘竹與美人蕉的風險性相對較低[7]。本土植物以蘆葦、香蒲與姜花等為代表,可以安全采用。
四川盆地具有獨特的氣候與地理條件,河流、湖泊、稻田、水庫和魚塘等水生生態系統廣泛分布,也極易受到外來物種的入侵威脅。為此,應加大對本土濕地植物的研究與培育,使其替代具有環境風險的外來濕地植物。但目前國內針對此方面的研究或工程實例均較為空白。為利用濕地植物處理農村生活污水,同時從長遠考慮避免生物入侵,本研究以蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花6種濕地植物為研究對象(旱傘竹、美人蕉與菖蒲為常見的且具有一定生物入侵風險的外來濕地植物,蘆葦、香蒲與姜花為零風險的本土濕地植物),比較其處理農村生活污水的植物生長狀況和凈化效率,同時介紹四川省小型人工濕地工程選定蘆葦、香蒲與姜花3種本土濕地植物對農村生活污水進行處理的工程實例。
1 材料與方法
1.1 濕地植物
選用四川盆地常見的6種濕地植物(表1)。引種時每種植物盡量控制在中等密度。種植初期,植物均為幼苗,生長狀況觀測時間持續1年。每種植物同時種植生長狀況相近的較多植株(超過150株)作為試驗樣本。
1.2 植物生長狀況、生物量及相對生長速率的測定方法
植物生長狀況等各項指標測定時間持續1年。測定前隨機抽取同期蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花的標準苗各45株,逐株測定株高和基徑,并將植株各部分(根、莖、葉、果、花)在105 ℃烘干至恒重,分別記錄其干質量,并計算總生物量(B)。并根據植物生長相關法[8],植株的基徑(D)、株高(H)與生物量(B)之間的關系如下:
lgB=lga+b?lg(D2H)
相對生長速率(R)的計算:
R=(lnB2-lnB1)/(T2-T1)
式中,R為相對生長速率,B1和B2分別為時間T1和T2時的植株干重。
1.3 濕地植物培養箱
為了分別研究6種植物對農村生活污水的水質凈化效率,在實驗室構建多個人工培養箱,分別種植相等數量的6種濕地植物。每個培養箱采用長50 cm、寬45 cm、高30 cm的塑料箱進行試驗。塑料箱內從下至上依次填充礫石層(粒徑1~3 cm)、砂層、土壤層,厚度均大約為10 cm。在箱中埋設PVC管,一端插入箱底,另一端伸出土壤層外,用于進排水。箱體的容水體積在實驗初期較高,穩定后維持在5 L。試驗用水均采用農村生活污水,分別在0、5、10、15、20、25 d 6個時間點監測培養箱內相關水質數據,同時增設一組空白。
1.4 水質指標測定方法
水樣檢測指標包括6類:CODCr、TP-P、NH4+-N、TN-N、DO和濁度。CODcr、TP和TN的測量方法采用國標方法;NH4+-N的測定采用納氏試劑比色法;濁度由WZS-185型高濁度儀測定;DO用溶解氧測定儀測定。
1.5 數據處理
采用SPSS統計軟件計算各個指標的平均值和標準差,如存在顯著差異,采用Student-Newman-Keuls多項比較法檢驗差異的顯著性。
2 結果與分析
2.1 植物的生長狀況
2.1.1 株高、基徑及其年增量 植物的株高與基徑是衡量植物外部形態的重要指標。結果(表2)表明,蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花株高年增量分別為24、76、39、77、34和41 cm,試驗后(1年后)株高分別為試驗前的1.2、1.9、1.3、1.8、1.7和1.4倍。株高年增量為香蒲≈旱傘竹>姜花>美人蕉>菖蒲>蘆葦,且差異較為顯著。同樣,6種植物的基徑年增量分別為11、5、16、15、13和12 cm,試驗后(1年后)基徑分別為試驗前(1年前)的1.3、1.8、2.2、1.8、3.2和2.5倍。基徑年增量為美人蕉>香蒲>菖蒲>姜花>蘆葦>旱傘竹,且差異顯著。
2.1.2 生物量及其相對生長速率 為了估算生物量,建立了6種植物生物量(B)與株高(H)和基徑(D)的回歸方程[9](表3)。根據回歸方程分別計算出6種植物試驗前后的生物量及其相對生長速率(表4)。表4的結果表明,從生物量可以看出,蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花的植株生物量年增量分別為135、706、93、245、201和64 g,試驗后(1年后)生物量分別為試驗前(1年前)的3.4、3.8、2.9、3.0、2.2和1.8倍。生物量年增量為旱傘竹>蘆葦>香蒲>美人蕉>菖蒲>姜花,且差異較為顯著。另外,相對生長速率也反映出了旱傘竹與蘆葦生長最快,香蒲與美人蕉次之,菖蒲與姜花較慢的植物生長特性。
2.2 濕地植物對污水水質的影響
2.2.1 對CODCr的去除效果 由圖1可知,蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花均能有效降低農村生活污水中的CODCr。在培養25 d時,CODCr的濃度均小于或等于65 mg/L,此時對CODCr的凈化效率依次為79.3%、70.0%、75.1%、78.3%、82.0%和72.8%。其中,菖蒲對于水體中CODCr的處理效果最佳,使其由217 mg/L降低至39 mg/L,其為外來物種;香蒲與蘆葦其次,分別降低至45 mg/L與47 mg/L,為本土物種;旱傘竹相比最差。針對污水中CODCr的凈化,小型人工濕地工程采用香蒲與蘆葦具有較高的可行性。
2.2.2 對TP的去除效果 由圖2可知,6種濕地植物對于污水中TP的去除效果均優于對照組,但效果差異較明顯。一方面,濕地植物通過根際微生態環境吸附污水中的部分磷,用于自身生長合成;另一方面,濕地植物根系產生的氧,使水體溶氧量增加呈好氧狀態,水體微生物中聚磷菌等活躍,也發揮了一定的固磷作用。同時,濕地基質也能吸附一部分磷,最終使得污水中TP含量大幅下降。在培養25 d時,濕地植物對TP的凈化效率依次為57.4%、52.1%、45.7%、58.5%、63.8%和48.9%。其中,空白的TP濃度為9.4 mg/L,菖蒲對于生活污水中TP的去除效果最好,使TP的濃度降低至3.7 mg/L,香蒲與蘆葦其次,分別降低至3.9 mg/L與4.0 mg/L,美人蕉和姜花的去除效果相對較差。針對污水中TP的凈化,小型人工濕地工程采用香蒲與蘆葦具有較高的可行性。
2.2.3 對TN的去除效果 在人工濕地環境下,生活污水中的N,一部分被植物根系直接吸收,滿足植物生長需要;一部分通過微生物的氨化、硝化、反硝化作用被消耗掉。植物的存在能增強濕地系統中微生物的活性。由圖3可知,蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花均能有效去除農村生活污水中的TN。隨著培養時間的延長,污水中TN含量持續下降,在培養25 d時,人工濕地植物對TN的凈化效率分別為71.2%、65.3%、75.3%、56.6%、73.5%和74.4%,而對照的TN含量變化較小,去除率僅為4.4%,表明濕地植物對污水中TN的去除效果較好。其中,空白的TN濃度為21.9 mg/L,美人蕉和姜花對于TN的去除效果最好,分別使TN的濃度降低至5.4 mg/L和5.6 mg/L,香蒲的去除效果相比略差。針對污水中TN的凈化,小型人工濕地工程可采用姜花。
2.2.4 對NH4+-N的去除效果 濕地植物根系長期處于水生環境中,其供氧能力決定了微生物對水體中NH4+-N的去除效果。對于NH4+-N的去除效果,有植物的濕地系統要優于沒有植物的濕地系統。此外,NH4+-N的去除同時也靠植物根部吸收,且去除率與植物生長情況成正相關,生長情況好的植物對NH4+-N的吸收量也高[2]。
由圖4可知,6種濕地植物對NH4+-N的去除效果有一定的差別。濕地植物生長水體中的NH4+-N含量隨著培養時間先上升后持續下降。其中,在25 d時,蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花對NH4+-N的凈化效率依次為89.8%、89.9%、89.4%、88.1%、89.6%、87.6%和85.7%,而空白僅為8.8%,表明濕地植物對污水中NH4+-N的去除效果較好。旱傘竹與蘆葦分別使污水中NH4+-N濃度由15.60 mg/L降低至1.58 mg/L與1.62 mg/L。不同植物去除效果由高到低:旱傘竹≈蘆葦>香蒲>美人蕉>菖蒲>姜花。針對污水中NH4+-N的凈化,小型人工濕地工程可采用蘆葦。
2.3 工程實例應用
依托四川省小型人工濕地示范工程項目,在四川某村落建設占地面積為800 m2的小型人工濕地系統,處理水量為80 m3/d,設計水力停留時間為5 d。該項目村居民80余戶,總人口253人,該村通自來水,同時也使用地下水作生活用水。目前生活污水直接排入該村附近河溝。本工程試驗用水直接取自該河溝(與實驗室用污水來源相同)。根據前述試驗結論,小型人工濕地工程主要采用蘆葦、香蒲與姜花3類濕地植物,種植密度約6株/m2。工程運行初期采用間歇進水、逐漸加大進水量,經過60 d的培養馴化調試后進入穩定運行階段[10]。穩定運行階段后,經本系統處理后的污水(試驗組)與未經處理的污水(對照組)年平均水質指標如表5。
由表5可知,由蘆葦、香蒲與姜花3類濕地植物構成的人工濕地系統對于農村生活污水CODCr的凈化效率達到了69.7%~79.7%。有研究表明,不溶性有機物通過人工濕地的沉淀和過濾可以很快從污水中截留下來,被人工濕地中的微小生物加以利用,可溶性有機物則可通過微生物的代謝過程被去除,使其濃度降低[1]。另外,對于TP與TN的凈化效率也分別達到了19.2%~58.0%和50.5%~59.5%,可見生活污水中N和P含量有大幅降低。此外,經人工濕地植物處理后,生活污水中NH4+-N的凈化效率達到了25.8%~77.5%;DO含量達到了6.7 mg/L,高于4 mg/L,水體條件呈好氧狀態;濁度達到了60~87 NTU,水體濁度有所改善。經該人工濕地系統處理后的出水水質可滿足國家農田灌溉水質標準(GB5084-92)對于一類(水作)灌溉水質(CODcr≤200 mg/L、TP≤5.0 mg/L和TN≤12 mg/L)的要求。
3 小結與討論
四川盆地目前應用較廣的蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花6種濕地植物,研究其株高、基徑、生物量較試驗前均有不同程度的增加。生物量以及相對生長速率反映了旱傘竹與蘆葦生長最快,香蒲與美人蕉次之,菖蒲與姜花較慢的濕地植物生長特性,這對于濕地植物的培育有指導意義。
在本研究中,實驗室人工培養箱試驗25 d后,菖蒲對于農村生活污水中CODCr的處理效果最佳,使其由217 mg/L降低至39 mg/L,香蒲與蘆葦其次,分別降低至45 mg/L與47 mg/L,旱傘竹相比最差;菖蒲對于TP的去除效果最好,使其由9.4 mg/L降低至3.7 mg/L,香蒲與蘆葦其次,分別降低至3.9 mg/L與4.0 mg/L,美人蕉和姜花相對較差;美人蕉和姜花對于TN的去除效果最好,分別使TN的濃度由21.9 mg/L降低至5.4 mg/L和5.6 mg/L,香蒲的去除效果相比略差;旱傘竹與蘆葦分別使污水中NH4+-N濃度由15.6 mg/L降低至1.58 mg/L與1.62 mg/L。以避免選用外來濕地植物為前提,小型人工濕地工程可以安全采用蘆葦、香蒲與姜花3類濕地植物。
農村生活污水經小型人工濕地系統處理后,CODCr、TP、NH4+-N、TN、DO和濁度與試驗前差別較為明顯,處理后的出水水質可滿足國家農田灌溉水質標準對于一類灌溉水質關于CODcr、TP和TN的要求,表明其應用價值較高。
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一、系統概述
1、原廢水系統概述
神頭第二發電廠一期工程未設計廢水處理系統,二期工程工業廢水處理系統于2004年12月投入運行,設計出力100m3/h,其中含油廢水系統出力按60m3/h設計;一期的工業廢水未經處理直接排至源子河,生活區污水自成系統排入神頭第一發電廠生活污水處理站,超負荷的生活污水部分溢流排至電廠東面的源子河。未經處理的污水進入水體,對環境造成嚴重污染。
2、本工程簡述
神頭第二發電廠位于海河流域桑干河上游神頭鎮,根據《山西省海河流域水污染防治規劃》和《21世紀初期首都水資源可持續利用規劃》要求,為有效防治水污染,節約水資源,確保下游用水安全,對神頭第二發電廠生活污水與工業廢水進行綜合治理。
神頭第二發電廠生活污水與工業廢水綜合治理工程包括三個系統:工業廢水處理系統、生活污水處理系統和循環水排污水處理超濾反滲透系統。
生活污水處理系統處理水量為10000t/d,經過處理后的水回到一期石灰預處理的生水分配器,經石灰預處理后作為1~4號機組的循環水補充水;工業廢水處理系統處理水量為3960 t/d,處理后回用作為除灰沖灰水;循環水排污水處理系統處理水量為300t/h,將1~2號機組的循環水部分的排污水進行反滲透預脫鹽處理,處理后用做化學鍋補給水。
2.1工業廢水處理系統工藝流程
工業廢水在提升泵站經格柵篩選后,采用潛污泵提升至廠區的工業廢水處理站。
工藝流程如下:
2.2 生活污水處理系統工藝流程
生活污水格柵間提升泵房潛污泵調節池提升泵厭氧池缺氧池好氧池膜生物反應器空氣分離器超濾出水泵MBR產水箱MBR產水泵化學一期脫碳站循環水系統
在膜生物反應器出口加殺菌劑次氯酸鈉。
2.3循環水排污水反滲透預處理系統工藝流程
循環水排污水生水箱生水提升泵孔隙調節型纖維過濾器超濾器清水箱(超濾水箱)反滲透給水泵反滲透保安過濾器高壓泵反滲透裝置 軟化水箱RO產品外輸泵化學除鹽站一、二、三、四系列陽床入口。
其中超濾裝置設置2套,產水量: 140m3/h(套)(20 ℃),反滲透裝置按兩個系列設計,每列出力:95m3/h。
二、運行情況:
生活污水與工業廢水綜合治理工程于2009年6月15日進入單體試運行階段,至2009年9月15日基本結束全部單體設備的調試及試運行。于2009年9月底完成聯動調試進入整體試運行階段
1、工業廢水處理系統已于2009年9月投入運行,全廠所有的工業廢水已全部回用,降低了除灰用生水沖灰水量,目前工業廢水處理系統運行正常。
2、循環水排污水反滲透預處理系統于2009年7月正式投運。系統投運后,反滲透的脫鹽率稍偏低外,其它出水指標都達到了設計值。
超濾系統的控制指標:
產水量: 140m3/h(套)(20 ℃)
回收率: ≥90%
產水水質: SDI≤3
過濾周期: ≥30分鐘(運行三年后)
反滲透系統的控制指標:
產水量: ≥95m3/h(套),最大產水114 m3/h(套)(20 ℃)
回收率: ≥75 %(運行三年后)
3、生活污水處理系統于2009年9月底進行了168天試運,目前設備運行正常。由于我廠生活污水水質較清,化學需氧量(CODcr)、生化需氧量(BOD5)等指標偏低,達不到培養活性污泥的要求,處理后的生活污水中氨氮、總磷含量偏高,達不到設計值(在生活污水處理系統中,活性污泥被作為主要除氨氮、總磷的措施)
廠內生活污水水質指標
生活污水經處理后的水質需達到《污水再生利用工程設計規范》中再生水用作冷卻用水的水質控制指標。
再生水用作冷卻用水的水質控制指標
三、目前運行存在的問題與建議采取措施
1、反滲透的脫鹽率(96%)達不到設計值
采取的措施:聯系反滲透膜的供貨廠家取現裝的2支膜返廠進行試驗,污水運行人員跟蹤分析。
2、高壓泵入口反滲透保安過濾器壓差大
采取的措施:更換反滲透保安過濾器的濾芯
3、工業廢水系統回沖灰系統后造成除灰部分泵被雜物纏繞堵塞、軸承損壞
采取的措施:提升泵站運行人員嚴格按規程在工業廢水系統投運期間,保證入口格柵100%投運,如有缺陷及時通知化學檢修處理,保證雜物在入口格柵前被清理不進入沖灰水系統。
4、1#、2#機循環水堿度偏差大
采取的措施:根據1#、2#機堿度的化驗結果,及時聯系污水處理站運行進行反滲透入口水源切換,避免從一臺機循環水長期取水,而造成另一臺機的循環水堿度超標。
5、污水提升泵站的兩臺生活污水泵設計安裝位置不合理,檢修困難。
采取的措施:對原來的兩臺生活污水泵出口方孔進行改造,安裝起吊裝置。
6、處理后的生活污水氨氮、總磷含量偏高,達不到設計值。
建議采取的措施:
6.1改善進水水質,提高生活污水實際進水COD、BOD5等指標。
6.2聯系電建二公司對二公司的生活污水系統進行改造,將其生活污水從工業水系統中全部切出,改善生活污水的水質。
6.3節約用水,提高生活用水的再利用率,降低用水量。比如用洗米的水澆花,用洗澡的水沖廁等。
6.4 在天氣轉暖后,對生活污水系統進行活性污泥培養,達到MBR處理的條件,對生活污水系統處理效果進行進一步評價。
6.5按照污水管理監督辦法做好生活污水的出、入口水質監督,污水運行人員加強污水處理的運行監督和調整。
四、生活污水與工業廢水綜合治理工程投運后效果
1、廢水達到了零排放,減緩了環保壓力。
2、工業廢水系統投運后,除灰用水不再取生水,降低了水耗。
3、循環水排污水超濾反滲透預處理系統投運后,保證了1#、2#機的循環水排污,同時由于脫鹽率達到了96%以上,除鹽補給水系列的周期制水量從1600噸延長到了6000噸,再生次數減少,酸堿耗量和除鹽自用水量明顯降低,節能效果明顯。
4、生活污水系統投運后,化學用生水量每天降低5000-10000噸,降低了水耗。
參考文獻
我國對農村污水的研究起步較晚,且規模較小。目前在太湖流域及滇池流域的農村地區進行了農村污水處理示范工程建設,但由于種種原因,這些研究未能大規模推廣。根據我國農村實際情況,污水處理應“因地制宜”,采用經濟、簡易、節能和有效的處理技術,可供選擇的有高效藻類塘、生態系統塘和土地處理系統等。其中,土地處理系統中的人工濕地技術應用發展較快,該工藝具有運行簡單,處理效果良好,不僅能去除COD、BOD等有機物,而且有除磷脫氮功能。
(一)環境保護意識薄弱
人們的環境意識對環境污染起著舉足輕重的作用,因為人的環境意識常常指導人的環境行為。農村人們相比城市來講,文化水平確實存在一定差距,他們看中的往往是有形的利益,根本看不到潛在的危機,部分村民甚至對農村生活污水治理設施存在抵觸心理。如農村生活污水治理工程建設工程中,往往需要開挖已經硬化的路面、地面等,存在部分村民抱怨,甚至阻止工程實施的現象;已建的農村生活污水治理設施需要定期進行運行維護,否則容易造成管網堵塞,實際發現,村民缺少主動運維的意識和能力,聽之任之,影響正常排水時暴力破壞。
(二)管理責任主體不清
在工程建設中,規劃涉及、資金概算、施工招標、材料采購等重大事項都由政府直接操辦,而鎮、村意配合協助為主,更沒有突出村集體的主體作用。因此?;鶎痈刹空J識模糊,不清楚這到底是市政工程還是村民集體工程,產權不清晰、職責不明確,導致在日常管理中出現多頭管或者無人管的現象。
(三)運行維護力量不足
現有的運行維護力量嚴重不足,主要表現在資金、人員、技術三個方面。從資金層面看,據調查,運維資金一般每年每戶在260元左右,而且隨著時間推移、設施老化,大量問題和矛盾將逐步顯露,后續運維管理成本和難度將會逐年加大,雖部分省、市有運維補助政策,運維資金缺口仍然較大,鎮、村配套資金壓力大。從人員層面看,農村生活污水治理設施的運行維護需要掌握一定技術的專業力量解決技術問題,但基層管理人員力量,尤其是村級管理人員嚴重缺乏,往往由環衛或電工兼任,難以進行檢測維修。從技術層面看,農村生活污水治理技術多樣,如PKA、MBR、IBS、A/O+人工濕地等,且管網檢測、疏通等需要專業的設備工具,此外,運維過程中存在一定的安全隱患,如厭氧池清掏、主管網疏通、電器設備維修等,需要專業人員在一定的防護措施下作業,技術和設備要求高。
二、加強農村生活污水治理的對策
(一)提高村民主體責任意識
農民既是農村水環境污染的受害者,也是污染者,同時是農村生活污水治理的受益者,不論是污染者還是受益者,都要承擔相應的責任。通過廣播、電視、報紙、發放宣傳單、上門普及等方式,多渠道多形式做好群眾宣傳教育工作。在工程建設和運維管理等方面,充分征求村民意見,讓其擁有充分的知情權和話語權,實行環境決策民主化,切實提高村民主體責任意識。
(二)完善農村生活污水治理體系
建立健全考核督查機制,將農村生活污水治理工作與各項創建、考評等工作緊密結合起來,對農村生活污水治理項目的實施進度、資金管理、設備維修保養、臺賬記錄、監督監測等基本情況及農村生活污水配套管網覆蓋率、污水處理率、污水處理達標排放率等實行層層監督,健全村鎮干部考核機制,設置必要的懲戒和獎勵機制。
(三)規范市場準入標準
建立處理工藝技術評價制度,確保各地在農村生活污水治理的項目設計、申報過程中能夠科學的選擇既滿足達標處理要求,又適合當地自然與社會經濟條件的最適合工藝。
(四)實行運維管理專業化
堅持以科學發展觀為指導,以提升人民群眾生活品質為根本,堅持政府主導、群眾參與,突出重點、標本兼治,集中整治、長效管理等相結合,深入開展“十村示范、百村整治”工程建設,鞏固、提升“清潔家園、美麗鄉村”活動,緊密結合“三改一拆”、“四邊三化”、農房改造建設等活動載體,全面推進農村環境衛生綜合整治行動,切實改善我縣農村人居環境,推進生態文明建設。
二、總體目標
至2014年底,實現全縣村莊整治覆蓋率95%,農村基礎設施建設進一步完善,生活污水處理能力進一步提升。農村環衛保潔“三有”(有人干事、有錢辦事、有章理事)機制和“五個一”(即一個財政預算作保障的投入機制,一支保潔員隊伍,一套保潔管護制度,一支監督隊伍,一套基本的環衛設施)措施全面落實,農村環衛保潔常態化、規范化、制度化機制基本建立,農村生活垃圾處理基本實現“日產日清”,群眾環衛意識明顯提升。
垃圾清理。城鄉環衛基礎設施建設進一步完善,農村環衛保潔隊伍基本實現全覆蓋,村級保潔員職責明確、工作到位,村級環衛主體監管制度基本建立并運行正常,并做到垃圾收集不滴漏、存放不暴露、清運不延誤,基本實現生活垃圾“日產日清”。
污水治理。積極探索建設符合各地實際的生活污水處理系統,加快推進截污管網和污水處理工程建設,實現農村生活污水處理率達到60%以上。建立健全農村生活污水處理長效管護制度,實現生活污水處理設施良好運作,確保生活污水得到及時處理。
“六亂”治理:緊緊抓住“三改一拆”活動有利時機,大力推進農村違法建筑拆除工作,著力整治各類亂搭亂建現象。加強對雜物亂堆放、垃圾亂丟棄、污水亂潑灑、車輛亂停放、墻面亂涂貼等現象的整治工作,做到房前屋后“干凈、整潔、有序、美觀”。
村莊綠化:以“四邊三化”活動為契機,全面實施城鄉綠化,按規劃、有重點地開展增綠行動,在繼續抓好生態公益林、沿海防護林建設的同時,推進公路邊、河邊、山邊、海邊綠化工作,并重點做好村莊綠化工作,推進森林村莊建設,提升村莊綠化覆蓋率。
三、進度安排
集中整治階段(2013年4月)。各鄉鎮、街道要根據本方案要求,充分運用各類新聞媒體,加大宣傳力度,積極營造氛圍,動員廣大干部群眾全面開展農村環境衛生綜合整治行動,切實做到村村無明顯暴露垃圾、無衛生死角,無污水溝、臭水溝,房前屋后整潔有序。
鞏固提升階段(2013年5月2014年9)。按照美麗鄉村建設的總體部署要求,結合“三改一拆”、“四邊三化”、農房改造建設等工作載體,深入實施“十百”工程和“清潔家園”活動,以農村生活垃圾處理和生活污水治理為重點,全面開展農村環境衛生綜合整治,逐步建立農村環境衛生長效管理機制。
檢查驗收階段(2014年10月2014年12月)。將清潔鄉村專項行動納入“康居工程”建設、新農村建設考核范疇,與“清潔家園”活動同步實行考核。認真總結各地工作經驗,客觀分析存在的一些薄弱環節,研究提出具體措施對策,進一步提升清潔鄉村專項行動工作水平,逐步形成農村環境衛生長效管護制度。
四、主要任務
(一)深入實施村莊整治建設。按照“廣泛覆蓋、全面惠及、提升水平”的要求,深入實施“十百”工程,對全縣尚未整治的規劃保留村開展村莊整治建設。以整鄉整鎮整治為重點,對照村莊整治建設標準,實施以垃圾處理、污水治理、衛生改廁、村道硬化、村莊綠化為主要內容的農村環境綜合整治,推進農村環境綜合整治向偏遠村、薄弱村拓展、延伸。2013年度要完成省級整治村建設任務20個、縣級整治村建設任務17個。要配套推進“農村道路聯網工程”、農村電網改造升級、農民安全飲用水等基礎設施建設,加快城市基礎設施向農村延伸。要突出抓好村莊綠化和生活污水治理。要實現村莊綠化與村道硬化同步實施,綠化質量與數量同步提升。要按照全縣農村生活污水治理規劃,明確每個村莊的處理模式、建設標準和要求,加快實施和指導;對已建污水處理設施的村要提高戶接入率,同時要建立村一級管理機構,健全長效機制,確保生活污水處理設施正常運行,發揮作用。要扎實推進中心村與農房集聚建設,使之成為美麗鄉村建設、促進農村人口集聚的重要節點,進一步提升農村公共服務水平。
(二)鞏固提升“清潔家園”活動。不斷深化“三有”機制和村級“五個一”措施,逐步建立農村環衛保潔常態化、規范化、制度化。進一步完善“戶集、村收、鄉鎮中轉、區域處理”的垃圾處理體系,大力推廣“屬地監督管理、村域立體保潔”的垃圾清掃模式,配足村級專職保潔員,做好保潔員培訓、監督、獎懲,因地制宜開展環衛保潔“網格化管理”,做到區域、職責、人員“三定”,推進環衛保潔作業規范化。充分發揮村級婦聯、老人協會等組織監管作用,做到農村環衛保潔監管常態化,提升保潔效果和質量。積極探索農村垃圾減量化、無害化、資源化處理。建立健全多渠道的環衛經費籌資機制,積極籌措農村污水處理設施運行、維護經費,確保已建設施的正常運行。積極開展“美麗農家(家庭)”評比工作,引導群眾提升環衛意識。
(三)全面推進“六亂”治理行動。強勢推進“三改一拆”行動,全面拆除各類房屋亂搭亂建現象;全面整治雜物亂堆放、垃圾亂丟棄、污水亂潑灑、車輛亂停放、墻面亂涂畫現象。嚴格實行建筑垃圾“誰生產、誰承擔處置責任”的原則,重點整治在公共地帶堆放建筑垃圾和裝修垃圾行為。深入開展城中村畜禽養殖場關閉、搬遷工作,加大執法力度,依法打擊隨意棄置病死動物和病死動物產品等違法行為,形成“統一收集、集中處理”的病死動物無害化處理長效機制。
五、工作要求
(一)加強領導、落實責任。各級各部門要牢固樹立抓環境就是抓發展的理念,高度重視“清潔家園”活動,把“清潔家園”活動作為全縣美麗鄉村建設的一項基礎性工作持之以恒地抓下去。各鄉鎮、街道要結合“雙清”專項行動,及時制定活動實施方案,部署開展工作,突出抓好農村治亂、保潔監管、群眾環衛意識提升等工作。要建立健全有關部門單位齊抓共管、合力共建的推進機制。鎮、村一級要專門建立工作班子,明確工作任務,組織實施清潔鄉村專項行動,把集中整治和長效機制建設的各項任務真正落到實處。
隨著社會的發展和生活水平的總體提高,農村生活污水治理的問題越來越受到人們的重視。一方面,河湖水體富營養化嚴重,超出了環境承載能力,急需減少直接進入水體的污染物數量;另一方面,城鄉一體化的發展及農村生活水平的提高,農民對生活的質量及所處的環境的要求也越來越高,迫切需要進行農村生活污水治理。多年來,張家港市高度重視農村環境的改善,結合康居鄉村、美麗村莊及村莊連片整治等行動開展農村生活污水治理工作,切實加強農村環境基礎建設。但與城鎮生活污水治理相比較,農村生活污水治理嚴重滯后,相關法律法規標準空白,治理技術不夠成熟,治理資金不足,農村生活污水已經成為農村環境面源污染的主要來源之一。
1.農村生活污水治理現狀
張家港市地處太湖流域,位于長江下游南岸,水資源豐富,水面積超過總面積的1/5;全市境內共有大小河道8073條,總長4074.3公里,具有典型的江南水鄉特色。全市常住農村人口40多萬,加上絕大部分外來人口暫住在農村,農村環境面臨著巨大的壓力。
張家港市農村生活污水管理模式為住建部門、環保部門及水利部門多頭管理,其中住建部門負責農村生活污水接管集中污水處理廠的管理,環保部門負責農村有動力、微動力地埋式生活污水處理設施的監管,水利部門負責農村生態濕地生活污水處理設施的建設管理。目前,農村生活污水治理主要采用接管城鎮生活污水廠、有動力微動力地埋式、生態濕地等方式,處理工藝主要有A/O厭氧好氧法,SBR活性污泥法,CWT-M等工藝。共建成農村生活污水治理設施190多處,設計處理能力近2萬噸,累計接納農戶4萬多戶約14萬人。
2.農村生活污水治理面臨的主要難題
2.1治理資金缺口大,設施建設不到位
在城鄉二元環保體制下,盡管城鄉一體化水平不斷在提高,但農村環境治理歷史欠賬多,資金供給成為首要難題,現有資金供給規模與渠道難以滿足農村生活污水治理需求,尤其是分散式處理設施的建設和運行管理;加上農村自然村落分散,集中處理困難,造成農村生活污水治理設施建設覆蓋不足,農村生活污水處理率不高。
2.2行政管理主體與權責不清晰,行政管理體制不適應農村生活污水處理設施建設與管理
農村生活污水的建設、管理分別有住建、環保、水利三個部門,這種多頭管理模式勢必會造成以下問題:一是缺乏統一的規劃、設計和管理,資金使用過于分散,污水處理設施工藝復雜多樣、質量參差不齊,治理效果不明顯;二是部門分工不明確,設施建設、運行、監管相互脫節,設施運行不足、停用閑置問題突出;三是省、市、縣主管部門不同,難以對地方管理進行有效的指導,地方部門工作業績無法得到上級的肯定,缺少行政激勵和持續性。
2.3處理工程運維與監管體制建設滯后,運行資金缺乏,設施運轉率不高
在管理理念上,受公共物品必須由政府供應、運營等傳統思路的制約,大部分設施有鎮(村)自行運行維護。但由于人力及技術上的限制,以及運維資金得不到保證,設施運行情況及效果不容樂觀。特別是經濟薄弱村,受村級經濟影響,不愿承擔農村生活污水處理設施的運行及維護費用,運維費用成為的包袱,開開停停,有的甚至棄之不管,造成政府耗費大量資金建成的農村生活污水治理設施閑置、“曬太陽”。
3.農村生活污水治理的對策及建議
3.1統籌規劃,健全制度,強化對農村生活污水處理工作的領導
一是科學合理編制農村生活污水治理專項規劃,按照城鄉一體化發展原則,環境保護、城鎮體系、鎮村布局、國土整治等規劃相結合,明確集中處理和分散處理的空間布局與建設時序,并結合實際明確對應的主管部門;二是注重管理的規范化、長效化,制定農村生活污水處理設施運營管理制度,明確部門職能及運營主體,協同分工,保障運營經費來源及使用,優化運行標準及監管方式、考核辦法。
3.2科學分配污水處理資金,拓寬政府和社會資金來源
一是要改變農村居民繳納污水處理費用卻不能享受污水治理權利的狀況,按照城鎮污水處理系統未覆蓋人口比例,從居民生活用水費中抽去污水處理費用,設立專項基金,用于分散處理設施的運營、維護和監管;二是加大財政補貼力度,重點資助分散處理設施建設,適當的政策傾斜,鼓勵農村生活污水治理公益事業;三是要考慮農村生活污水設施運行監督管理的經常性支出,用于管理人員聘用、水質監測、主管部門行政監督等支出,做到“政策到位、監督到位、資金到位”,確保農村生活污水治理工程建設和運行維護工作正常開展。
3.3推廣設施專業化管護,引導農村環保產業化發展
一是按照專業化管護的思路,逐步推廣分散式農村生活污水處理設施委托經營模式。初始階段可以按照“誰建設,誰管護”的原則確定運營單位,并逐步引入資質審查與準入制度;二是通過資質審查和工藝規范,實行“建管一體化”,引導設施建設和管護向技術和實力較強的企業集中,通過規模經濟效應提升企業參與設施管護的積極性;三是對于從事農村生活污水治理的企業,給予稅收、金融和科技(研發)等政策扶持,提升企業發展能力,促進農村生活污水治理產業化發展。 [科]
【參考文獻】
對已建成的農村生活污水處理設施,按照“一站一策”的整治要求,因地制宜、因站施策,采取接入城區污水處理管網,完善配套管網建設等方式,強化管護運營,從而有效提升農村生活污水處理效果,發揮好污水處理設施的效益。
二、整改范圍
全鎮已建成的11座農村生活污水處理設施。
三、整改措施
1.加強設施檢修維護。對治污設施損壞嚴重無法運轉的,由鎮物業辦通知承建單位立即予以修復,確保正常運行;對菌種老化運行效果不佳的,立即通知承建單位或第三方管護單位更換、培養菌種。
2.因地制宜科學建設。對管網不配套、破損嚴重的農村生活污水處理設施,根據實際情況,接入城區污水管網。對可以修復的進行修復,抓好配套管網建設,對污水管網進行全面疏通、檢修,提高農村污水收集率和處理率。
3.落實管護技術支撐。按照“專業的人干專業的事”的原則,由鎮委托第三方專業機構對已建成的污水處理設施進行統一維護、管理,并負責培訓村級操作人員,確保專業管護和規范操作。另我鎮聘請中介對第三方的管護行為每季度進行考核,并按全年考核結果兌現管護經費。
4.建立長效管理機制。各處理設施要落實專門的操作人員,開展正常運維,確保設施高效運行。并加大資金投入,落實整改經費保障,鎮財政部門給予資金支持。
四、整改步驟
2020年4月7日-15日為調查摸底階段;2020年4月16日-30日為整改準備階段;2020年5月為集中整治月;2020年6月開展整改工作驗收。
五、保障措施
1.提高政治站位。農村生活污水治理是加快推動鄉村振興、建設美麗鄉村、打好碧水攻堅戰的重要抓手,各村、各有關部門務必要提高政治站位,深刻認識做好農村生活污水治理設施整改工作的重要性和緊迫性,以嚴肅認真的工作態度,確保已建成農村污水處理設施整改到位、發揮實效。
2.加強組織領導。成立縣城關鎮農村生活污水處理設施整改工作領導組(名單附后),確保整改工作如期完成。