农村生活污水处理技术包括化粪池、污水净化沼气池、普通曝气池、序批式生物反应器、氧化沟、生物接触氧化池、人工湿地、土地处理和生态塘等。可根据现场水质情况,设备放置要求,排放要求等来确认最终的处理方案
Ⅱ 农村生活污水处理项目设施常见的处理工艺有哪些其效果如何
由于污水处理的建设和运行不但耗资较大,而且受多种因素的制约和影响,其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和费用降低最为关键,因此有必要根据确定的标准和一般原则,从整体优化的观念出发,结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择切实可行且经济合理的处理工艺方案,经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。
农村污水处理工艺设计应满足以下原则:
①根据进水水质组成和浓度选择经济有效的小城镇污水和污泥处理流程,确保出水能符合回用水质要求或排放的水质标准,并使污泥得到安全地利用和处置;
②处理工艺流程必须废水处理工艺和污泥处理工艺一并考虑,统一研究。
③综合考虑污水处理厂规模,当地气候、地质、地形、人员素质、经济水平等因素。
在本污水处理厂工艺方案确定中,除遵循以上原则外,还将遵循以下原则:
1)技术成熟,处理效果稳定,保证出水水质达到规定的排放要求。
2)基建投资和运行费用低,以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。
3)运行管理方便,运转灵活,并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数,最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力。
4)选定工艺的技术及设备先进、可靠、成熟。
5)便于实现工艺过程的合理自动控制,提高管理水平,降低劳动强度和人工费用。
农村污水处理工艺的选取要求技术先进、运行稳定、操作简便、运行成本低、投资省。根据城镇污水所具有的特点,结合本公司多年工业废水、生活污水处理工程经验,确定拟选用了国内外发展变化最快的污水处理工艺—SBR生化处理工艺:
在污水处理工艺流程中,好氧生化处理是决定去除有机污染物效率的主要操作单元。
与其他处理工艺相比较,SBR可采用鼓风曝气,也可采用机械曝气,由于系统总处于曝气与不曝气状态,设施也处于停、开相间的状态,所以节能效果好。生物反应在一个池体内完成,无需设置二沉池,有效水深较深,相应占地面积较少。
在同一容器中进水时形成厌氧(此时不曝气)、缺氧,而后停止进水,开始曝气充氧,完成脱氮除磷过程,并在同一容器中沉淀,再加上撇水器出水,完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续系统有所不同,它不需要回流污泥,也无专门的厌氧、缺氧、好氧分区,而是在同一容器中,分时段实行搅拌、曝气、沉淀,形成厌氧、缺氧、好氧过程。
Ⅲ 农村生活污水处理方式
农村生活污水处理工艺有
生活污水净化沼气池
稳定塘生活污水处理技术
人工湿地
土地处理技术等
在选择处理工艺时,要遵循技术成熟、处理效果稳定,基建投资和运行费用低,运行管理方便、运转灵活,技术及设备先进、可靠等选择原则。
例如:北方农村生活污水产生量较少,水质单一,有较多土地进行污水处理工程建设,可优先考虑采用生活污水净化沼气池。如果有可利用坑塘,也可选用生活污水净化沼气池+ 稳定塘处理组合工艺。此外,虽然土地处理技术在国内尚未大面积推广,但鉴于该技术污染物去除效果较好,是一种简单、可靠、实用、低能耗、低花费的小型污水处理系统,建议有条件的地区可尝试采用该技术处理农村生活污水。
Ⅳ 大家谁有各省份农村生活污水处理的资料
相对已经受到广泛关注,并形成产业的城市污水处理而言,农村的污水处理还是目前环境治理的一道难题。受制于生产、生活方式、经济发展程度等多方面因素的影响,农村生活污水已经成为潜在的污染。
现在,由中德生态城市规划和管理项目所进行的分散式生活污水处理示范项目为这种生活污水的净化开辟了一条既科学、经济又简便可行的道路。这种着眼于生态,投资小、运行成本低的污水处理方法目前在常州地区已初显成效。它的成功,或许可以为国内一些小城镇、乡村的环境治理提供启示。
集中处理遭遇农村难题
随着人口增加、城市化进程加快和工业点源污染总量控制措施执行,居民生活污染将逐渐取代工业污染成为水体第一污染因子。以常州为例,近年来通过不断加大市政污水排水设施建设投入,到2005年底,常州已建成污水处理厂6座,污水处理能力达32.5万m3/d。
其中,城市污水处理厂对城市污水的集中处理率达46%左右,中心城区接近80%。对国家重点水源保护水域太湖和长江的生态安全意义重大。
在市区人口密集区域,提高管网收集覆盖率,提升污水集中处理能力无疑是正确的选择,但集中污水处理并不能解决市区外围无管网覆盖地区水环境污染问题。目前,该市农村人口近150万,至今多采取废水在宅前宅后土壤中自然下渗,粪便储存在各式粪池中就地处理的简易方式,严重污染环境。
而在城市远郊,集中管网无法通达,即使能够随主要道路延伸,接管费用和长途污水泵站输送、运行费用都非常高,单位污水处理成本也大大提高。
中德生态城市规划和管理项目专家潘涛分析说,投资千万元的乡镇级集中污水处理厂(以1万吨/d处理能力为例),光直接运行费每天就达3200多元,年投入180万左右;如果贷款建厂,每年银行还款也在100万元左右(假设贷款1000万,期限20年为例)。
为保证污水截流率,保守估计管网建设和维护每年投入至少300万以上(假设10年内完善管网系统总投资3000万元,不计贴现率),综合估算每年排水建设和污水处理支出至少在580万以上。根据目前污水处理收费每吨1.15元,总收入为每年420万,收支无法平衡,势必增加财政负担。
“在目前基层乡镇普遍财力有限,债务繁重,盲目采用集中式处理污水的模式是值得商榷的,”潘涛说。在远离城区的乡镇和农村地区,寻求一种行之有效的水污染控制方法正在成为非常突出的问题。
分散处理融入生态理念
2006年1月,常州市规划局和规划院、市排水管理处等部门在德国专家的帮助下,吸收了15年以来在欧洲的郊区和农村广泛开展的分散式污水处理的经验,采用人工湿地技术。在大量研究调查的基础上,在距离常州市中心40公里的孟河镇通江花园居民小区,动工兴建了正式名称叫作“基于垂直潜流生态滤床技术的分散式污水及污泥处理系统”的装置。2006年10月,该系统正式投入运行。
虽然项目的名称让人感觉非常复杂,但如果从表面看,这个污水处理工程就像一个地堡式的水泥建筑物和4块略低于地面的铺着粗砂的池子而已。
其中两块平铺着一些管子,池子的两端有两个更粗一些的白色塑料管斜插进地下,池子里有规律地间隔生长着一些芦苇。
根据项目专家潘涛介绍,水泥壳的“地堡”就是污水的初级处理处,深埋地下5米多,可容80立方米的污水。这个沉淀池内分为三格,主要功能是使生活污水在这里初步沉降。内设两个污水泵,由水位浮标自动控制污水泵的开关,把污水泵到两个被称为大约1000立方米的过滤床上,也就是那4块铺着粗砂的池子。
污水首先被抽进这些迂回曲折的管子里,又从管壁的小孔内流出,流进铺满沙砾的滤床上,自然渗入沙砾中。这两个池子的底部都铺有双面土工布,以防污水渗入自然土壤中。
据介绍,滤床的设计很费了一番心思。滤床总深度虽然不过1米—1.25米,却分为表层、过滤层、过渡层、排水层、防渗层等好几个层次。每个层次的砾石和粗砂的大小都不尽相同,越往下颗粒越大。污水经层层过滤到达排水层时,自然流进铺设在这一层的排水管中,这几根管子管壁上都有切口,收集过滤后的污水,并排进旁边的新孟河,直达长江。
作为工程第三个组成部分的是两块污泥滤床。沉淀池里淤积的污泥定期被污泥泵抽进这两块池子做干化处理,说得通俗些,就是把它晒干。但这里也有很多学问。污泥含水率很高,如同前面提到的两块人工湿地一样,这两块污泥滤床也分好几层,也在底部铺有防渗的土工布,也有通气管。渗下来的污泥中的水分经排水管重新流回初级沉降地,而后再进入滤床过滤后排出。
据潘涛介绍,这个人工的湿地处理过程包括生物化学反应和物理化学反应。物理化学反应就是沉淀吸附,生化反应即分解和合成代谢,等等。他说,秘密就在于滤床的那些粗砂和砾石上,它们为微生物细菌提供了非常适宜的生活环境,而这些微生物在污水下沉过程中通过反应去除了碳化合物、氮化合物和磷化合物以及病毒体和非病毒微生物。
那么那些芦苇又有何用?潘涛解释说,这些经过挑选的芦苇品种根系发达,一方面有助于防止过滤层板结,另一方面有助于微生物的附着和繁殖。他又说,滤床内的集水管也有另一个功能,就是向滤床内部输送氧气,帮助微生物繁殖。这也是为什么它们要在地面上露出一截的缘故。
死水坑经常长满苔藓,蚊蝇滋生,这两个常年湿漉漉的人工湿地会不会也遇到这个问题呢?潘涛说,这早就想到了,所以才建了两个功能完全一样的滤床和污泥滤床。就是说,一个滤床工作,另一个休息令其干燥。两个滤床每星期“轮休”一次,避免上述的弊端。
装置运行几个月来,根据监测结果,出水效果理想。氨氮去除率达93%,总磷去除率达86%,出水水质已达到城镇污水处理厂一级排放B标准。根据国际经验,随着生化反应器状态日趋稳定,各项指标将越来越好,最终设计达到一级排放A标准。而滤出的污泥干化之后可以肥田,这里每年可干化污泥10吨左右,待积累到一米厚时(约5-7年)进行一次开挖。
除了具备生态上的优势,人工湿地分散式处理工艺节省了大量的管网建设和运行费用。这个工程包括科研费用、征地、在小区内重铺管网等在内总计180万元人民币,设计方面由德国技术合作公司提供设计。如果纯建设费用平摊到每个小区居民头上,人均建设成本476元,而维护费用仅为每年12.5元/人。
技术应用要考虑本地适用性
潘涛说,政府职能部门和水务运营部门急待转变观念,因地制宜的考虑污水出路问题。分散式污水处理具有一次性投入小,运行维护成本低的特点,可以充分利用现有财力,分片分阶段实施,是比较现实的选择,完全可以在市区外围片区取代传统的集中处理方法,经济实用且可持续的解决污水处理问题。
常州的这项工程作为我国首次运用垂直潜流人工湿地技术整合生活污水和污泥稳定化处置工程,受到高度评价。常州市科技局组织的科学技术成果鉴定认为,此课题研究整体达到了国际先进水平。自工程落成以来,通江小区先后接待了国家环保总局、建设部和江苏省有关单位的参观考察,都认为这项技术很值得大力推广。
不过,潘涛也提醒说,人工湿地是一项人工建造的生态处理设施。其污染物去除机理是复杂的,目前,人们对它虽然有一定的认识,但仍然不够完全。目前水质监测数据仅能说明运行初期处理效果,但长期效果还有待检验。
从两个多月的运行情况看,特别值得注意的是杂草生长问题。由于水生芦苇刚刚栽植,还未取得生长优势,容易被杂草侵占领地,而浅根杂草的疯狂生长会降低人工湿地的净化效率,所以运行初期,人工及时清除杂草很重要。
该实验项目最终成功与否,很大程度上取决于生态湿地得到长期的维护。潘涛说由于维护较简单,建议当地小区物业兼管该设施。同时建设单位和环保部门做好长期水质监测工作,为经验推广提供有力证明。
“吸收德国先进技术的同时,注意本地适用性也是至关重要的问题,”潘涛说,建筑材料的本地化供应和工程造价的经济性是大力推广的前提,课题组准备下一步做好分散式污水处理关键技术指南的编制工作。
另外,生态湿地处理要求比传统污水处理工艺更大的占地面积。政府有关部门理顺土地关系,利用闲置土地用于污水处理的公益事业,免予土地补偿等等,对保证技术的推广和应用也具有重要意义。
Ⅳ 一般的农村生活污水处理方法有哪些
1、活性污泥技术
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,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。
(5)农村生活污水处理采用工艺报告扩展阅读:
农村污水处理方法的选择应该本着因地制宜的原则,不仅要衡量效果呈现度和技术层面的成熟与否,当地的特点、财政能力等也是考虑因素。结合农村污水的实际情况,科学制定政策、方针,实现统筹规划管理。
可借鉴城市生活污水处理厂的模式实施建设和运营,最终满足标准化、精细化、专业化的要求,把农村生活污水治理作为与国民经济和民生有关的长期工作进行,从而彻底改变“脏、乱、差”和污水乱排状况,为农村水源和粮食安全提供保障,为村民创建一个清洁、干净、方便的生活环境,保护生态环境,使其成为环境优美、健康宜居的家园。
Ⅵ 农村生活污水处理方案该如何选择
农村生活污水处理工艺有
生活污水净化沼气池
稳定塘生活污水处理技版术
人工湿地
土地处权理技术等
在选择处理工艺时,要遵循技术成熟、处理效果稳定,基建投资和运行费用低,运行管理方便、运转灵活,技术及设备先进、可靠等选择原则。
例如:北方农村生活污水产生量较少,水质单一,有较多土地进行污水处理工程建设,可优先考虑采用生活污水净化沼气池。如果有可利用坑塘,也可选用生活污水净化沼气池+ 稳定塘处理组合工艺。此外,虽然土地处理技术在国内尚未大面积推广,但鉴于该技术污染物去除效果较好,是一种简单、可靠、实用、低能耗、低花费的小型污水处理系统,建议有条件的地区可尝试采用该技术处理农村生活污水。
Ⅶ 农村污水主要有哪些处理方法
农村生活曰渐城市化,生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水。根据水中污染物浓度高低,可分为黑水(冲厕水)和灰水(其余排水)2部分。
农村生活污水单元处理技术
近年来,农村生活污水处理工艺各异,但都是各单元处理技术的不同组合。农村污水处理实用技术包括化粪池、污水净化沼气池、普通曝气池、序批式生物反应器、氧化沟、生物接触氧化池、人工湿地、土地处理和生态塘等。根据受纳水体功能要求,结合农村地区经济状况、基础设施、自然环境条件完备情况和排水去向等,选择适合当地的处理技术。
1.预处理技术
农村生活污水来源多且分散,建议遵循雨污分流原则。雨水通过管道或排水沟单独收集,然后直接排入生态系统进行处理或灌溉农田等。生活污水的收集和预处理,建议保留化粪池或村民门口附近的坑塘。化粪池不仅可以起到收集污水的作用,同时还可以通过微生物新陈代谢作用除去部分有机质。
新型化粪池,工艺流程为分离池-腐化池-酸化池-氧化池-排放。该工艺无动力、低能耗、占地面积小、出水水质好。但是化粪池存在清掏困难、产生恶臭气体和堵塞管道等缺点。四川的排水主管部门建议用格栅沉砂池代替化粪池,在污水接入市政管网之前起到清除大的杂物和防止堵塞的预处理作用,而污水的可生化性并不受到影响,对村民门口附近的坑塘进行合理的改造,可以较容易实现这一目标。
青志鹏等设计了格栅沉砂池预处理装置,清除大的杂物和沉砂,不仅取得了较好的效果,而且降低了建设成本。
2.生物处理技术
生物处理技术是利用微生物的代谢作用,使污水中呈溶解态或胶体态的有机污染物转化为稳定的无害物质。农村生活污水有机物含量相对偏高,有毒有害物质含量少。处理工艺常常以生物处理为核心。目前生物单元处理生活污水技术已经较成熟, 而且很多新型工艺不断被研制出来。生物处理技术包括厌氧处理、好氧处理2大类。
3.2.1 厌氧生物处理技术
厌氧生物处理技术无需曝气充氧,产泥量少,是一种低成本、易管理的污水处理技术,能够满足农村生活污水处理的技术要求。农村污水处理中常见工艺有厌氧生物滤池和复合厌氧处理技术。
3.厌氧生物滤池
厌氧生物滤池是密封的水池,池内放置填料,污水从池底进入,从池顶排出。该工艺能耗少,操作简便,处理能力较强,滤池内可以保持很高的微生物浓度,不需另设泥水分离设备,出水SS较低。存在问题是滤料费用高,滤料容易堵塞,生物膜很厚,须严格控制进水悬浮固体浓度。马传军等在春季低温条件下采用牡蛎贝壳为滤料,研究厌氧生物滤池处理生活污水效果。结果表明,污水温度为14〜16°C,进水COD浓度为500〜600mg/L, HRT为14h时,COD去除率可达83%。
4.复合厌氧处理技术
复合厌氧处理技术结合了厌氧污泥床反应器和厌氧生物滤池2种反应器的优点,用于处理集中居住区生活污水的新技术。该技术处理效果好、能耗少、运行费用低、操作管理方便。上海市政工程设计研究总院利用厌氧处理组合工艺模式针对上海农村生活污水所开发的复合厌氧反应器处理效果良好。
5.好氧生物处理技术
好氧生物处理技术是在有氧条件下,利用好氧微生物(包括兼性微生物)的作用对污染物进行处理的方法,去除率可达到90%以上,一般比较 适合经济条件较好或对出水要求较高的村庄。适合农村生活污水处理的好氧工艺有生物转鼓、生物转盘、SBR、生物滤池、氧化沟等。
6.生物接触氧化池
生物接触氧化池是生物膜法的一种。该技术将污水浸没全部填料,氧气、污水和填料三相接触过程中,通过填料上附着生长的生物膜去除污染物。生物接触氧化池操作管理方便,比较适合农村地区使用。
我国在一些用地受限、冬季气温较低、经济条件较好或出水要求较高的镇村,已研究应用了生物接触氧化技术,如广州市萝岗区埔心村、江苏泰州戴南镇董北村和赵家村、宁夏平罗县渠口乡等。
7. SBR
序批式活性污泥法(SBR)也称间歇性活性污泥法,集调节池、曝气池、沉淀池为一体,不需设污泥回流系统。该工艺操作方便、节省投资、效果稳定,污泥不易膨胀,耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力,适于经济较为发达、用地紧张、水量变化大和需要较高出水水质的农村中小型生活污水处理。
一体化空气提升SBR处理低C/N农村生活污水,出水COD、NH/-N、TN和TP水质指标均可满足GB18918—2002的二级要求。闫立龙等以稻壳为载体的SBR对有机物和氨氮的去除率分别为90.46%和95.64%,表现出良好的同步硝化一反硝化特性。浙江省温州市瓯海区南白象金竹村采用SBR法处理生活污水,工程运行2a的监测结果表明,出水COD、BOD5、NH3-N和TP的去除率分别达到80.0%、93.3%、90.1%和91.1%,总体运行效果稳定。
8.曝气生物滤池
曝气生物滤池简称BAF,是集生物膜法与活性污泥法两者优点于一身的第3代生物滤池。BAF具有去除有机物、有害物质、脱氮、除磷的作用;占地面积小、基建投资少、能耗及运行成本低。
杨文澜等采用升流式曝气生物滤池对农村生活污水进行处理,研究表明,在HRT为3.2h、气水比为5:1的工艺条件下,CODcr、NH3-N、BOD5、SS均达到GB 8978—1996一级排放标准。
9.生态处理技术
生态处理工艺能够很好地结合广大农村地区的自然地理条件,如当地的废塘、滩涂、废弃的土地,因而基建投资低;运行过程无需投加药剂,运行费低;污泥产量少,适当处理还能够达到农业回用标准,减少了2次污染;工艺运行相对稳定,抗冲击负荷能力强,能够使污水稳定达标排放,出水可以直接回用于农田灌溉或农村杂用水。国内外用于农村生活污水处理的工艺主要有人工湿地、地下渗滤、人工快渗、生态塘。
10.人工湿地
人工湿地主体由土壤和按一定级别充填的填料等组成,并在床表面种植水生植物而构成一个独特的生态系统。国内外已经有很多成功实例。生物滤塔-人工湿地组合工艺处理农村生活污水,对有机物及氮、磷去除效果比较明显。
在欧洲应用较多的则是地下潜流系统,种植有芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物,此类系统趋向于近1000人口当量的乡村级社区二级处理。
11.地下渗滤
地下渗滤是将污水有控制地投配到距地表一定深度、具有一定构造和良好扩散性能的士层中,使污水在土壤的毛细管浸润和渗滤作用下,向周围运动达到净化目的。上海市宝山区罗店镇张墅村采用地下渗滤系统处理生活污水,出水达到GB 18918—2002 一级B标准,且整个处理系统建造成本低,基本上无需维护。
12.人工快渗
在快速渗滤系统运行中,污水周期地向渗滤田灌水和休灌,在土壤层形成的厌氧、好氧交替运行状态有利于氮、磷的去除。采用三级串联人工快渗系统处理生活污水,COD和氨氮平均去除率分别为79.65%和94.47%,出水达到GB 18918—2002 一级A排放标准。
13.生态塘
生态塘是从氧化塘发展而来的污水生态化处理技术,主要进行污水的二级深度处理。它是利用水体自然净化能力处理污水的天然或人工池塘,在太阳能作为初始能源的推动下,借助菌藻共生强化系统去除有机物,以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生水资源予以回收利用,实现污水处理资源化,是生态处理的发展方向。采用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水,COD的平均去除率在70%以上,氨氮的平均去除率高达93%,磷的平均去除率为55%。
农村生活污水组合处理工艺
在农村生活污水处理中,单元技术往往都有一定局限性。目前,国内外由不同技术组合而成的农村生活污水处理工艺形式很多,主要分为4种:“厌氧+生态”工艺、“好氧+生态”工艺、“厌氧+好氧”工艺和“厌氧+好氧+生态”工艺。目前生活污水处理工艺较成熟,各种一体化设备、组合处理技术很多,但我国农村生活污水因其比较分散, 规模较小且不易集中,使其处理不能延用和照搬大、中型规模城市污水处理工艺及设计参数,造成工程投资和运行费用过高。农村生活污水的处理技术必须遵循“低投资、低能耗、简便、高效”的原则,采用智能化、傻瓜化的运行方式。
日本早在20世纪60年代初兴起一种处理中小型分散生活污水的一体化净化槽技术,对改善当时的乡村水环境起到重要作用。澳大利亚近几年开发出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再生利用系统”称之为“Filter”技术,集污水处理与农田灌溉需求为—体。
Ⅷ 去关于污水处理厂处理的实践报告3000个字
环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展,城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。城镇生活污水的排放量逐年增加,2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨,比上年增加1.5%。其中工业废水排放量207.2亿吨,比上年增加2.3%;城镇生活污水排放量232.3亿吨,比上年增加0.9%,其中仅有10%得到处理。[1]生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。2002年监测数据显示,辽河、海河水系污染严重,劣V类水体占60%以上;淮河干流水质以III-V类水体为主,支流及省界河段水质仍然较差;黄河水系总体水质较差,干流水质以III-IV类水体为主,支流污染普通严重;松花江水系以III-IV类水体为主;珠江水系水质总体良好,以II类水体为主;长江干流及主要一级支流水质良好,以II类水体为主。由于“污染性”造成的水资源短缺,已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题,丞待解决。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主,逐步转变为以城市污水污染为主的控制。根据预测 [2],到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3,城市污水处理率要达到50%,预计需新建污水处理厂1000余座,而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择,因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺,具有十分重要的现实意义。
二、生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题
长期以来,城市生活污水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。但却普遍存在着基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题,且不能去除氮、磷等无机营养物质。对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家,从可持续发展的角度来看,并不适合中国国情。由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制,使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来,目前在城市生活污水处理研究和应用领域,普遍存在的问题有:
(1)采用传统的活性污泥法,往往基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀现象;工艺设备不能满足高效低耗的要求。
(2)随着污水排放标准的不断严格,对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高,传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主,往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联,形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这势必要增加基建投资的费用及能耗,并且使运行管理较为复杂。
(3)目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资,因此建设大型的污水处理厂,集中处理生活污水,从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此,如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展。已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题,就要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善,同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
三、生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究发展
在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高,耐冲击负荷性能好,产泥量低,占地面积少,便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。
1.生物膜法净化污水机理
污水中有机污染物质种类繁多,成分复杂。但对于生活污水来说,其有机成分归纳起来主要包括:蛋白质(40%-60%),碳水化合物(25%-50%)和油脂(10%),此外还含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物,由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖,由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,因此生物膜通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。
生物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质,在污水不断流动的条件下,其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质,在膜的表面上和一这深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物,形成由有机污染物 →细菌→原生动物(后生动物)组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有:假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属,原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现,且主要为线虫。污水在流过载体表面时,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附,并通过氧向生物膜内部扩散,在膜中发生生物氧化等作用,从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物,而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态,当生物膜逐渐增厚,厌氧层的厚度超过好氧层时,会导致生物膜的脱落,而新的生物膜又会在载体表面重新生成,通过生物膜的周期更新,以维持生物膜反应器的正常运行。
生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上,实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离,载体填料的存在,对水流起到强制紊动的作用,同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触,从实质上强化了传质过程。生物膜法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题,在许多情况下不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理,而且还具有运行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等优点。
通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中,便形成了生物膜反应器。近年来,物物膜反应器发展迅速,由单一到复合,有好氧也有厌氧,逐步形成了一套较完整的生物处理系统。
填料是生物膜技术的核心之一,它的性能对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接关系。
2、厌氧生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究进展
(1)、复杂物料的厌氧降解阶段
在废水的厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中,不同的微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成复杂的生态系统。对复杂物料的厌氧过程的叙述,有助于我们了解这一过程的基本内容。所谓复杂物料,即指那些高分子的有机物,这些有机物在废水中以悬浮物或胶体形式存在。
复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。
水解阶段:高分子有机物因相对分子质量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
发酵(或酸化)阶段:在这一阶段,上述小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸(简写作VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。
产乙酸阶段:在此阶段,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段:这一阶段里,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
在以上阶段里,还包含着以下这些过程:a、水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解;b、发酵酸化阶段包含氨基酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化;c、产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和 氧化碳形成乙酸;d、甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。除以上这些过程之外,当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。复杂化合物的厌氧降解可以利用图来表述(见图1)
(2)厌氧生物膜法处理工艺的应用研究进展
a、厌氧滤器(AF)
厌氧滤器是60年代末由美国McCarty 等在Coulter等研究基础上发展并确立的第一个高速厌氧反应器。传统的好氧生物系统一般容积负荷在2KgCOD/(m3?d)以下。而在AF发明之前的厌氧反应器一般容积负荷也在4-5kgCOD/(m3?d)以下。但AF在处理溶解性废水时负荷可高达10-15 kgCOD/(m3?d)。[4]因此AF的发展大大提高了厌氧反应器的处理速率,使反应器容积大大减少。
AF作为高速厌氧反应器地位的确立,还在于它采用了生物固定化的技术,使污泥在反应器内的停留时间(SRT)极大地延长。McCarty发现在保持同样处理效果时,SRT的提高可以大大缩短废水的水力停留时间(HRT),从而减少反应器容积,或在相同反应器容积时增加处理的水量。这种采用生物固定化延长SRT,并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。
SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度,在AF内,厌氧污泥的浓度可以达到10-20gVSS/L。AF内厌氧污泥的保留由两种方式完成:其一是细菌在AF内固定的填料表面(也包括反应器内壁)形成生物膜;其二是在填料之间细菌形成聚集体。高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是AF具有高速反应性能的生物学基础,在一定的污泥比产甲烷活性下,厌氧反应器的负荷与污泥浓度成正比。同时,AF内形成的厌氧污泥较之厌氧接触工艺的污泥密度大、沉淀性能好,因而其出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。由于AF内可自行保留高浓度的污泥,也不需要污泥的回流。
在AF内,由于填料是固定的,废水进入反应器内,逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷,废水组成在不同反应器高度逐渐变化。因此微生物种群的分布也呈现规律性。在底部(进水处),发酵菌和产酸菌占有最大的比重,随反应器高度上升,产乙酸菌和产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。细菌的种类与废水的成分有关,在已酸化的废水中,发酵与产酸菌不会有太大的浓度。
细菌在反应器内分布的另一特征是反应器进水处(例如上流式AF的内部)细菌由于得到营养最多因而污泥浓度最高,污泥的浓度随高度迅速减少。
污泥的这种分布特征赋予AF一些工艺上的特点。首先,AF内废水中有机物的去除主要在AF底部进行(指上流式AF),据Young和Dahab报道[4], AF反应器在1m以上COD的去除率几乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以内去除的。因此研究者认为在一定的容积负荷下,浅的AF反应器比深的反应器能有更好的处理效率。其次,由于反应器底部污泥浓度特别大,因此容易引起反应器的堵塞。堵塞问题是影响AF应用的最主要问题之一。据报道,上流式AF底部污泥浓度可高达60g/L。厌氧污泥在AF内的有规律分布还使得反应器对有毒物质的适应能力较强,可以生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化,加之厌氧生物膜形成各种菌群的良好共生体系,因此在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥。例如在处理三氯甲烷和甲醛废水中,发现AF反应器内的污泥产生了良好的适应性,这些有毒物质的去除效果和允许的进液浓度逐渐上升。AF同时也具有较大的抗冲击负荷能力。一般认为在相同的温度条件下,AF的负荷可高出厌氧接触工艺2~3倍,同时会有较高的COD去除率。
AF在应用上的问题除了堵塞和由局部堵塞引起的沟流以外,另一个问题是它需要大量的填料,填料的使用使其成本上升。由于以上问题,国外生产规模的AF系统应用也不是很多。据Le-ttinga在1993年估计,国外生产规模的AF系统大约仅有30~40个。[4]
作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床(S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB),采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料,有效地解决了反应器的堵塞问题。厌氧膜床具有如下特点:
有效克服了厌氧滤池易堵塞和出水水质差的缺点;
生物固体浓度高,因此可获得较高的有机负荷;
在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜,以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体,因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。因此可缩短水力停留时间,耐冲击负荷能力较强;
启动时间短,停止运行后再启动也较容易;
不需要回流污泥,运行管理方便;
在水量和负荷有较大变化的情况下,耐冲击性较好。
b、厌氧流化床反应器(AFBR)
在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥,液体与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。
流化床反应器的主要特点可归纳如下:
流态化能最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触;
由于颗粒与流体相对运动速度高,液膜扩散阻力小,且由于形成的生物膜较薄,传质作用强,因此生物化学过程进行较快,允许废水在反应器内有较短的水力停留时间;
克服了厌氧滤器堵塞和沟流问题;
高的反应器容积负荷可减少反应器体积,同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器,因此可以减少占地面积。
但是,厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题。其一,为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器流失,必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度,但这几乎是难以做到的,因此稳定的流态化也难以保证。[5]其次,一些较新的研究认为流化床反应器需要有单独的预酸化反应器。同时,为取得高的上流速度以保证流态化,流化床反应器需要大量的回流水,这样导致能耗加大,成本上升。由于以上原因,流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。有人认为它在今后应用的前景也不大。[5]
c、厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB)
厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。与生物流化床相比,区别在于载体的膨胀程度。以填料层高度计,膨胀床的膨胀率约为10%~20%,此时颗粒间仍保持互相接触,而流化床则为20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性,发现对于小型污水处理厂而言,厌氧膨胀床后续滴滤池的设计是最为经济的选择,能耗量少,污泥产率量低。但目前此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。
综上所述,采用厌氧生物膜反应器为主体的厌氧处理技术,作为生活污水处理的核心方法,在技术上已经成熟,并且较之其它方法有独到的一些优势。但是,厌氧方法在浓缩营养物(氮和磷)方面效果不大,同时它仅能除去部分病源微生物。此外,残存的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。所以厌氧生物膜反应器要成为完整的环境治理技术,合适的后处理手段必不可少。
3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化
生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代,已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池,填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品,主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水,它克服了活性污泥法在处理此类污水时,因污泥流失而不能维持正常运行的缺点,并取得了较好的效果。进入70年代,随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现,使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽,它不仅可用于处理生活污水,而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水,与其他生物处理方法相比,展现出了优越性,我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究,第一座生产性试验装置用于处理城市污水,在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。与活性污泥法比较,生物接触氧化具有以下主要优点:①生物接触化法以填料作为载体,供生物群栖息生长,形成稳定的生态体系,有较高的微生物浓度,一般可达10~20g/l;氧的利用率高,可达10%。具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力,剩余污泥量少。②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不产生污泥膨胀。并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调整污泥量和溶解氧浓度,易于管理和操作。随着十余年的大量实践,对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。目前,生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。
填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。填料的表面生长生物膜,生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性,因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。
填料的特性取决于填料的材质和结构形式。填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐蚀和生物稳定性好等特性。填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。填料之间的空隙在外力作用下可发生变化,有利于剥落的生物膜及时排出填料区,以及填料的体积应具有可压缩性,并在复原后不发生变形,便于运输和安装。
固定化载体的发展
(1)固定式填料
固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表,多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料,孔形为六角形,孔径在20~100mm之间。由于比表面积小,生物膜量小,表面光滑,生物膜易脱落,填料横向不流通,造成布气不均匀,易堵塞以至无法正常运转,且造价较高,近年来,此类填料已逐渐淘汰。
(2)悬挂式填料
悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料,理论比表面积大,空隙率>90%,挂膜快,空隙的可变性使之不易堵塞,而且造价低,组装方便,出水稳定,处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。但废水浓度高或水中悬浮物较大时,填料丝会结团,大大减少了实际利用的比表面积,且易发生断丝、中心绳断裂等情况,影响使用寿命,其寿命一般为1~2年。半软性填料,具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞;COD和BOD去除率在70-80%。使用寿命较软性填料长。但其理论比表面积较小(87-93m2/m3)生物膜总量不足影响污水处理效果,且造价偏高。
组合式填料,是鉴于软性、半软性存在的上述缺点并吸取软性填料比表面积大、易挂膜和半软性填料不结团,气泡切割性能好而设计的新型填料,在填料中央设计半软性部件支撑着外围的软性纤维束,其平面有如盾形,故又称盾式填料。其比表面积1000~2500 m2/m3,空隙率98%-99%,具有挂膜快,生物总量大,不结团等优点。污水处理能力优于软性、半软性填料,在正常水力负荷条件下COD去除率70%-85%,BOD5去除率达80%~90%,与之类似的还有灯笼式(或龙式)和YDT弹性立体填料。
(3)分散式填料
分散式填料包括堆积式、悬浮式填料,种类繁多。特点是无需固定和悬挂,只需将之放置于处理装置之中,使用方便,更换简单。北京晓清环保公司的多孔球形悬浮填料和北京桑德公司的SNP无剩余污泥悬浮填料等,具有充氧性能好,挂膜快,使用寿命长等优点。江西萍乡佳能环保工程公司新近开发的堆积式填料—球形轻质陶料,填料粒径2~4 mm,有巨大的比表面积,使反应器中单位体积内可保持较高的生物量,而且填料上的生物膜较薄,其活性相对较高,具有完全符合曝气生物滤池填料的国际性能标准,在法国承建的我国大连马栏河污水处理厂使用,这是我国新型填料开发的一项重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工艺在生活污水处理中的应用
城市污水经厌氧处理后,在现有的技术条件下,要达到二级出水标准,需要相当长的停留时间,结果使厌氧处理虽然在运行管理费用上占有优势,但在基建投资上却失去了竞争力。因此从微生物和化学角度讲,厌氧处理仅仅提供了一种预处理,它一般需要后处理方能满足新的污水排放标准。印度和南美国家在积极推广应用厌氧生活污水处理技术的同时,普遍意识到由于厌氧处理后氮和磷基本上没有去除,因此对厌氧出水进一步处理很有必要。缺乏合适的后处理技术,是导致厌氧生物处理技术在生活污水处理领域应用缓慢的主要原因之一。虽然已有的小试实验结果表明,两级厌氧系统组合可以获得良好的处理效果。但目前,在实际生产中,应用最为广泛的仍然是厌氧与好氧组合系统。在印度,氧化塘是最常用的后处理方法。经厌氧、氧化塘两级处理后的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分别为87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水处理工程中,以及哥伦比亚Bucarmanga镇的160000人生活污水处理工程中,后处理均采用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厌氧生活污水处理工程中,后处理方法比较多样化,二沉池+氯消毒、淹没滤池+二沉池+氯消毒、氧化沟等,最后直接排入城市污水管网或用于农灌。在日本,城镇生活污水一般采用厌氧消化+好氧活性污泥法联合处理、厌氧滤池+好氧滤池以及厌氧滤池+接触氧化法组合处理。并且最新研制的具有脱氮除磷功能的高级型JOHKASO小型家用生活污水净化器系统,广泛应用于分散处理生活污水方面。[7]厌氧和好氧生物处理技术的组合能够有效的去除大部分有机和无机污染物。厌氧生物专家G·Lettinga教授断言厌氧处理生物技术如果有合适的后处理方法相配合,可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段,这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力,尤其适合发展中国家的情况。[8]
厌氧-好氧组合处理工艺,充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势,成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。在国外,由上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和好氧生物膜反应器组成的厌氧—好氧组合处理工艺一直是研究的重点,[9,10,11]并针对组合工艺的硝化/反硝化性能和动力学机理展开了较为深入的研究。[12,13]近年来,Ricardo Franci Goncalves等[14,15]进行的小试和中试的研究结果表明,采用UASB和淹没式曝气生物滤池(BF)组合工艺处理生活污水,两段HRT分别为6h和0.17h时系统对CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上,并且该组合系统相对单一的UASB污水处理系统而言,有更好的稳定出水水质的作用。当BF段的污泥回流至UASB段时,厌氧反应器内有机物甲烷化的能力提高,使产气量增加、剩余污泥量减少,可以减少甚至省去污泥浓缩池和消化池。
由于以UASB为主体的厌氧-好氧组合处理工艺,受温度的影响较大,特别是在低温条件下,系统的性能不能得到充分的发挥。Igor Bodik等[16]通过中试试验研究了厌氧折流板生物滤池反应器和淹没式曝气生物滤池组合工艺低温下处理生活污水时的脱氮性能。系统经过一年的运行,在厌氧段和好氧段的水力停留时间分别为15 h和4h的条件下,即使环境温度低于10℃(平均气温5.9℃),对CODcr、BOD5和SS的去除率仍达80%左右。低温使硝化的活性受到一定的影响,温度在4.5-23℃范围内,TKN的去除率在46.4-87.3%间变化,并且该系统也具有一定的反硝化功能,为低温环境下生活污水的脱氮处理提供了参考。
Ⅸ 农村生活污水怎么处理
随着我国经济的发展和城市化进程的加快,中国农村居民的生活水平有回了很大提高。由答于农村供水事业不断发展,冲厕、淋浴、洗衣机等卫生设施的普及,导致农村生活污水越来越多,污水排放量巨大。根据调查显示,96%的村没有排水沟和污水处理系统,生活污水未经过处理就沿道路边沟或路面排放到临近的水体,这对农村生态环境造成了严重危害。因此,急需采取措施对我国农村污水进行有效治理。
采用一体化污水处理设备,可以缓解市政管道的建设压力。另外,对于分流制排水系统,经一体化污水处理设备处理过的污水可以直接排入雨水管道或就近排入水体,既不污染环境,也不增加污水管道的压力。而且,一体化污水处理设备具有投资低、能耗少、处理效率高、占地面积小、管理方便等一系列优势,在这样的形势下,一体化污水处理设备更应该在广大的农村地区得到推广。