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分散式汙水處理技術研究進展及應用

文章編輯:【本站】发布日期:2019-11-29 16:38:33

近年來,隨著我國經濟的快速發展,環境汙染問題日益加劇。生活水汙染成爲環境汙染中的重要部分。很多地區無配套的管網渠道與生活汙水處理設施,直接將汙水排放至自然水體中,對人們生活造成了嚴重的影響。本文對研究了新型生活汙水分散式處理技術,分析了其在汙水處理中的應用。
汙水處理系統分爲分散式與集中式兩種,絕多數城市選用集中式汙水處理系統,適用于收集處理大流量的汙水,具有處理規模大,運行成本高等特點。農村地區,軍隊駐區,機場等處于市郊區生活汙水,具有汙水産量小等特點,不適宜進行集中處理。國內外相關學者倡導汙水分散處理方式,實現水平衡與水循環。
1 分散式污水处理技术相关研究
目前農村生活汙水分散式處理技術爲物理法與生物法兩類,物理法中較成熟的工藝等城市汙水治理常用工藝,存在投資大,管理複雜等缺陷,在農村生活處理體系中只利用生化處理法。隨著新農村建設進行,農村分散人口向中小型行政村落集中。適宜采用單區分散式處理模式,其處理工藝分爲自然生態系統與人工生物處理技術。在選擇處理工藝中應減少處理設施的投資運行成本。根據實際情況選擇處理工藝[1]。
澳大利亞的汙水處理系統將土地處理與暗管排水結合,通過土地處理降低汙水中氮磷等元素。用暗管將其用于農牧土地。美國人口居住分散,分散式生活汙水處理工藝得到廣泛應用。加州地區超半數的汙水處理設施爲分散式汙水處理方式。90年代末,美國研發了高效藻類塘技術,通過藻類微生物降解汙染物質促進微生物繁殖,從而去除有機汙染物。有效去除氮磷等元素,此技術在德法等國有廣泛應用。
隨著我國新農村經濟快速發展,農村環境汙染問題日益嚴重,據全國汙染普查公告顯示,農村面臨汙染排放的COD占全國總量的43.7%,農村面汙染逐漸成爲我國汙染的主要來源。據數據統計,我國農村年生産生活汙水總量超90億噸。多數地區未采取有效的處理方式處理。造成河流地下水等自然水體汙染。對農村居民生活健康帶來很大的影響。
中國農村生活汙水分散式處理技術發展緩慢,常見的技術有淨化沼氣池,人工濕地等。淨化沼氣池在汙水處理時可産生附帶經濟價值,得到國家住建部大力支持[2]。因生活汙水需混合高負荷汙染物,單獨處理效果不佳。人工濕地基礎通過土壤過濾吸附與微生物吸收代謝達到汙水無害化利用的目的。此技術被廣泛應用。蚯蚓生態濾池近年來引入中國,其利用蚯蚓與微生物協同共生生態系統處理汙水,具有一定的經濟價值,得到我國充分的發展改進。
2 分散式污水处理技术分析
分散式汙水處理技術是一種新型的經濟環保汙水處理系統。具有占地面積小,環境影響小,靈活多樣等特點。發達國家在分散式汙水處理系統的研究較爲豐富,我國對此方面的研究應用起步較晚。分散式汙水處理技術主要采用包括好厭氧生物處理與自然生物處理技術【3】。
2.1 好厌氧生物处理技术
我國對小型二級汙水處理裝置技術研究始于80年代末期,汙水先經格柵與觸沈,後經厭氧等生物處理單元,經沈澱後排放。無動力地埋式汙水處理裝置位于地下,工藝簡單,不需電動系統。工藝流程由初沈池,經厭氧汙泥床至厭氧生物濾池,水力停留時間大于24H。此裝置處理汙水投資約2000元/(m3·t)SS去除率爲60%左右[3]。處理後汙水達二級排放標准。
微動力地埋式汙水處理裝置主要包括厭氧反應區,沈澱區與接觸氧化區。汙染物經生物膜上微生物新陳代謝作用去除。其耐沖擊符合較強,經設計後裝置可全自動化操作。可采用A2/O工藝。地埋式微動力汙水處理裝置投資爲3000元/T左右,COD去除率達75%左右。
膜生物反應器是生物處理單元與膜分離單元結合的新型水處理技術,通過保持較低汙泥負荷方式減少汙泥量,汙泥齡可達30d以上。MBR有截留作用,系統有較好的硝化效果,具有耐沖擊負荷高,出水水質穩定。剩余汙泥量少等優點【4】。
2.2 自然生物处理技术
人工濕地处理技术在欧洲应用较多。1903 年,英国建立首个用于处理污水的湿地,人工湿地处理技术由人工建造与控制运行,自80年代开始我国北京等地建立了人工湿地工程。人工湿地利用生态系统协调作用,实现对生物污水的高效净化。
人工濕地分爲垂直水平潛流濕地與表面流濕地,SFW(表面流人工濕地)水力負荷較低。SSFW(潛流人工濕地)保濕性較好,但其控制較複雜。VFW(垂直流人工濕地)兼具二者的優點,但其建造要求較高。
人工濕地優勢是投資少,運營成本低,人工濕地建設成本約爲傳統汙水處理廠的1/5左右。可靈活選用不同基質組合。人工濕地汙染物去除效率高,P去除率高于90%,人工濕地栽種大量水生植物,具有綠化環境的作用。
2.3 新型生态处理技术
蚯蚓生態濾池與生態廁所是新型汙水生態處理技術。蚯蚓能分泌纖維素酶,脂肪酶等多種酶類。對大多有機物有較強的分解作用。許多學者將蚯蚓引入人工生物濾池,形成蚯蚓生態濾池。
蚯蚓生態濾池核心工藝是打造適合多種微生物生存的環境,處理轉化汙水中各種形態汙染物,生態濾池中蚯蚓對濾床起到清掃作用。促進濾床碳氧分解,蚯蚓可提高生物活性作用。蚯蚓生態濾池對COD等去除率達80%以上。其具有工藝過程與設備簡單,易操作維護管理等特點。但蚯蚓有冬眠與夏眠的習性,應用蚯蚓生態濾池處理汙水會導致出水階段不穩定。
市政下水道汙糞是生活汙染物的主要來源,社會大力倡導綠色環保,促進生態廁所的構建。生態廁所強調汙染自淨與資源循環利用。能充分利用各種資源,其采用鋸末或稭稈爲微生物繁殖場所,其産物可作爲土壤改良劑。生態廁所操作管理較嚴格,生態廁所運營最佳操作條件溫濕度爲55%左右,混合頻率20次/d,生態廁所無需水媒介運輸糞便,此廁所基礎建設爲水沖廁所的1.5倍,運行用水量爲水沖廁所的2/3,有機物降解率約爲92%,生態廁所總費用低于水沖廁所,可實現生活汙染物最大資源化。
2.4 其他处理技术
其他处理模式主要有厌氧沼气处理技术,我国9.3 亿人口分布于广大农村地区【5】。我国农村地域分布分散,农村生活污水包括人畜排泄冲洗污水等,农村生活污水是典型的分散式污水。厌氧沼气处理技术将作物秸秆排入沼气池,将有机物转化为甲烷混合气体,其沼渣与沼液可作肥料。
厭氧沼氣池爲玻璃鋼,混凝土結構等形式,厭氧沼氣池具有操作維修方便,無動力要求等特點,其結構簡單,但其實際應用中沼氣池內汙水停留時間較長。
分散式處理爲發展可持續環保與節能提供了很大的可能,極大限度節省排水管網基建費用,提升泵站費用。減少輸送中的大量浪費。分散式汙水處理技術擁有廣闊的發展前景。我國農村常用的厭氧沼氣池處理技術發展多年,但其發展空間仍有很大。人工濕地與生態廁所在我國部分農村與城市有所應用,生態廁所可實現汙染物零排放。已在多個國家得到推廣應用。其系統設備簡化是未來研究重點。MBR技術與其他工藝結合提高了對氮磷的去除率,具有良好的應用前景。
結語
汙水分散式處理技術在國內外應用研究成熟,在未來有廣闊的應用前景。汙水處理工藝的優選與實施現場的實際情況與處理水質要求等因素有關,本文研究了分散式汙水處理技術進展,闡述了分散式汙水處理的概念與系統組成,提出了分散式汙水處理技術的研究方向。


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