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一、前言
文章著重介紹了人工濕地的特點,類型和作用機理,讓大家對于人工濕地尤其是其優越性能有一個更加全面、深刻的認識,同時結合自身的經驗和知識,展望其未來發展方向,希望能對人工濕地污水處理技術起到一定的促進作用。
二、人工濕地的概念及特點
人工濕地是近年來迅速發展的生物―生態治污技術,可處理多種工業廢水,包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水,后又推廣應用為雨水處理。這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。人工濕地的顯著特點之一是其對有機污染物有較強的降解能力。廢水中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用,可以很快地被截留進而被微生物利用;廢水中可溶性有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。隨著處理過程的不斷進行,濕地床中的微生物也繁殖生長,通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割而將新生的有機體從系統中去除。
三、人工濕地的類型
人工濕地按水流類型可分為4類:
1.地表流濕地。廢水在填料表面漫流,與自然濕地最為接近。這種濕地不能充分利用填料與植物根系。
2.潛流濕地。污水在濕地床的內部流動,一方面利川填料表面生長的生物膜、豐富根系及表層仁的填料截流等作用提供處理能力和效果,另一方面由于水流在地表下流動,保溫性能好處理效果受氣候影響小,衛生條件較好,是目前采用較多的一種類型。該工藝利用了植物根系的輸氧作用,又稱為污水處理的根區方法。
3.垂直流濕地。結合了地表流濕地和潛流濕地的特點,對于有機物和氮具有更高的凈化效果,但是建造要求高。
4.潮汐流濕地系統。通過交通的進水和空氣運動,氧的傳速速率和消耗率大大提高。蘆葦床交替被充滿水和排干,極大地提高了處理效果。
四、人工濕地凈化污水的原理
人工濕地的工藝原理是利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。這種濕地系統是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中,由土壤和填料(如卵石等)混合組成填料床,污染水可以在床體的填料縫隙中曲折流動,或在床體表面流動。在不同材質、不同粒徑配比的基質填料上種植特定的處理性能好、成活率高的凈水植物,形成一個獨特的動植物生態環境,對污染水進行處理,從而成為人工建造的、可控制的、工程化的濕地生態系統。當污水通過濕地系統時,其中的污染物質通過沉積、過濾、吸附和分解等作用得到凈化。同時,人工濕地中的植物除了增加濕地基質的透水性,還能與周圍環境的原生動物、微生物等形成各種小環境,通過氧的傳遞,形成特殊的根際微生態環境,這一微生態環境具有很強的凈化廢水的能力。研究表明,城市污水在3~5h內流過200mh以上的沼澤濕地后,硝酸鹽即可減少63%,磷減少57%。人工濕地對磷的去除是通過植物的吸收、微生物的積累和填料床的物理化學等幾方面的共同協調作用完成的。由于該系統出水質量好,適合于處理飲用水源,或結合景觀設計,種植觀賞植物改善風景區的水質狀況。其造價及運行費遠低于常規處理技術。英、美、日、韓等國都已建成一批規模不等的人工濕地。
五、人工濕地的污染物的去除方式和精華機理
人工濕地處理系統對污水凈化的作用機理是多方面的,主要包括:物理的沉降作用,污水經過基質層及密集的植物莖葉和根系,使懸浮物顆粒得到過濾,并沉積在基質層中;植物根系的阻截作用;某些物質的化學沉淀作用;土壤及植物表面的吸附與吸收作用;微生物的代謝作用等。此外,植物根系的某些分泌物對細菌和病毒有滅活作用;細菌和病毒也可能在對其不適宜環境中自然死亡。各污染物在濕地中的去除過程見表1。
1.基質及凈化機理
基質在人工濕地的構造中占有較大面積,是人工濕地區別于自然濕地的重要方面。研究發現在排除了植物因子的前提下,人工濕地土壤一微生物系統對污水成分仍具有良好的去除作用。基質為濕地植物、微生物提供了生境,自身也參與了濕地凈化污水的物理化學過程。自然泥土是人工濕地中經常使用的基質,。為了特殊目的,如提供磷的吸附,促進對金屬的吸收,研究者選用基質時會考慮某個方面的特性,在目前,沙、石混合仍是最常用的形式。基質的去污過程來自離子交換、專性與非專性吸附、鰲合作用、沉降反應等。
2.水生植物及凈化機理
目前對植物的廢水處理的重要性方面,還存有爭議。一些研究人員認為植物是濕地的必要部分,人工濕地中的濕生植物,不僅在外觀上引人注目,在濕地凈化污水的過程中也起著重要作用;但其他研究人員則認為它們的價值主要是美學方面。現有的大部分研究都證實濕地植物是濕地系統中的重要組成部分,在污水凈化方面發揮了重要作用(表2)。植物及其枯枝敗葉層形成了一個自然生物過濾器,有助于控制臭味;它們還能阻止雜草的生長,并使昆蟲不至于在水面繁殖過多;植物自身可以吸收同化污水中的營養物質和有毒有害物質,將它們轉化為生物量;植物根系促進了懸浮物在基質中的物理過濾過程,可防止基質的堵塞;植物在冬季形成一個絕熱層,有助于使地下的基質免受霜凍。除此以外,植物的根系為細菌提供了多樣的生境,并輸送氧氣至根區,有利于微生物的好氧作用。
3.微生物、藻類及其凈化機理
微生物對整個生態系統具有重要的影響。微生物不僅是自然界的分解者,而且有些微生物也是食物鏈中的初級生產者,同時在自然界的元素轉化中微生物也是一個不可缺少的成員。人工濕地中的微生物是濕地凈化污水的主要機制之一,其中,細菌是濕地微生物中數量最多的一個類群,在污水凈化過程中起到巨大作用,它使復雜的含氮機物轉化成可供植物和微生物利用的無機氮化合物。它們共同協成了互利共生的有機系統,共同來完成污水凈化的任務。
六、技術展望
人工濕地污水處理系統有著傳統污水處理工藝不可比擬的優勢:高效,投資少,運行、管理費用低,污水處理具有較強的針對性,能靈活地進行各種系統的組合及良好的景觀效益,利于生態城市的建設,比較適用于處理水量不大,管理水平不高的城鎮生活污水,也可廣泛用于畜牧業、食品、礦山等工業廢水的處理。人工濕地技術不斷完善,研究者在人工濕地處理污水方面開展了大量研究,并取得了一些成果。如濕地受氣候條件影響較大、溶氧不足、容易產生飽和、堵塞等問題,可以通過隔離保溫、間歇式進水、停床休息、加強預處理(如沉淀、一級強化等技術措施加以解決。但其凈化機理仍需要進一步研究,如濕地中金屬離子、有機物和無機物在系統中的相互作用,植物根際微生物系統的作用,植物根系分泌物的研究以及新型填料的研究開發等。盡管如此,人工濕地研究已成為國際濕地研究的一個熱點問題。
七、結束語
在環境日益惡化的中國,對污水進行有效的、環保的處理是現在亟需的。當然,我們在應用先進科學技術治理污染的同時,也因提高環保意識,這樣才能從根本解決污染問題。
參考文獻:
[1]高廷耀,顧國維,周琪.水污染控制工程[M]下冊.三版[M].北京:高等教育出版社, 2006[M].274~278.
[2]楊俊,龔琴紅.人工濕地在我國農村生活污水治理中的應用[J].農業環境與發展,2007(2).
【關鍵詞】人工濕地;污水處理技術;優勢;經濟性;可行性
人工濕地污水處理技術主要是模擬天然濕地的結構,通過人為的選擇生物種類來構建濕地生態系統,利用其生態功能來處理污水的一項技術。它可以充分發揮資源的生產潛力,防止環境的第二次污染,比較適合于處理水量不大和管理水平不高的城市污水,在一定程度上可解決目前城市發展所面臨的生態問題,正日益得到人們的關注。
1.人工濕地污水處理技術地位和優勢
人工濕地污水處理系統其實就是生態學中的人工濕地系統,在這個系統中,生態系統能流、物流可以得到正常循環,生物多樣性、人類的環境和動植物的生境均得到了很好的保護。人工濕地建成后可以節約水資源和能源消耗,增加城市綠化面積,推動城市建設走可持續發展道路,因此人工濕地污水處理技術在生態文明建設中具有舉足輕重的地位。
人工濕地污水處理技術在生態文明建設中優勢明顯,主要體現在以下幾方面:
1.1人工濕地能耗少、維持技術低
在人工濕地系統中,由于污水沿著基質的坡度自然流動,基本上不需要機電設備,因而對能源的消耗非常少,可是傳統工藝中的提升泵房和鼓風機房則需要消耗大量的電能。對于運行期間的維護,人工濕地也簡單得多,主要是清理渠道及管理作物,普通人員完全可以承擔,只需個別專業人員進行定期檢查即可。
1.2顯著的環境效益
人工濕地的建成和運行將起到涵蓄水源、調節水量、補充地下水資源的作用,而且處理后的出水還可作為灌溉用水、工業或城市生活用水的水源,有利于緩解用水緊缺的狀況,促進區域環境的良性發展。
1.3生態與景觀效益
人工濕地系統不僅可以為水禽類提供豐富的食物來源、繁茂的植物群落,也可以為多種水生生物提供棲息繁殖場所,在增加生物多樣性、生態系統的復雜和穩定性、維持自然平衡、調節局部氣候中起著非常重要的作用。
2.人工濕地污水處理技術的社會經濟性
目前處理大量生活污水的措施只要是采用二級生化處理工藝,但是這需要龐大的充氧曝氣設施,大規模的收集管網來輔助,而且運行起來往往需要較高的費用和管理水平加以維持,其中,較大的缺點就是去除磷、氮等污染物的能力較差,容易造成水體富營養化,另外,由于產生的污泥并未找到真正“減量化、資源化”的出路?目前國內大城市,均面臨一個“污泥圍城”的難題。而人工濕地污水處理技術的應用則不需要大規模的收集管網,運距的成本也比較低,其建設成本可由政府或采取BOT模式承擔,減輕了政府治理水污染資金短缺的問題。
人工濕地的土建施工比較簡單并且基本不需耗能,因而其處理系統的投資和運行費用僅為二級污水處理廠的1/10-1/2,一般每噸污水的處理費用僅為0.1-0.2元,基建費用分攤到每噸污水上也僅為150-800元,是傳統二級污水處理廠的1/5-1/2。現今,城市居民繳納的污水處理費足以承擔其必要的維護和運行費用。
人工濕地污水處理技術的重要優勢是其能夠將受污染的水體處理凈化后作為中水回收,對于城市生態建設來講,這樣不僅補充了區域的中水回用,還兼顧了綠化和美化區域環境的作用。另外濕地的水生植物還能創造經濟價值,例如席草可以用來編織草席,蘆葦可用作造紙或編制人造纖維布;同樣的,水生動物如魚、蝦等也可以創造經濟價值。人工濕地污水處理技術投資小、可充分利用閑置的荒地、綠地,具有良好的環境效益和經濟效益。
3.人工濕地污水處理技術處理城市生活廢水的可行性
城市生活廢水主要含有大量固體懸浮物、可化學或生物降解的溶解性或膠態分散有機物,并且含有大量的氮化合物、磷酸鹽、鉀鈉及重金屬離子等,如果污水不經過處理直接排除,則將導致生態環境惡化。人工濕地污水處理技術可以去除污水中的氮、磷等離子,具體如下:
(1)人工濕地污水處理技術對氮的去除主要包括植物吸收、氨的揮發、介質的吸附以及微生物的硝化和反硝化脫氨,濕地中氮的循環主要是通過一系列復雜生物化學作用方式發生的,包括直接轉化成氮化物和其他礦物質結合起來。
(2)人工濕地污水處理技術對磷的去除主要是通過基質吸附,植物攝取和微生物同化3方面一起進行,其中基質吸附是最主要的一個因素,而磷最終從系統個去除依賴于濕地植物的收割和飽和基質的更換。
(3)人工濕地污水處理技術對重金屬的去除主要集中在植物對重金屬的去除作用上,包括植物穩定、生物富集和攝取吸收,還可通過植物揮發、甲基化等作用達到目的。
(4)人工濕地對一些有機質、懸浮物、病原體和非金屬元素也有一定的去除效果。例如,在人工濕地水體的厭氧區域部分硫離子發生氧化還原反應后被還原成硫酸根離子,硫酸根離子隨著水流的波動在水體表層經過曝氣作用又被氧化成硫單質,從系統中去除。
人工濕地系統能全面利用自然中的濕地植物和基質的自然凈化能力,并在污水凈化工程中促進植物的生長,增加綠化面積,并未野生動物提供棲息地,有利于生態環境的建設。在當前國內許多城市努力爭創生態文明城市的前提下,選擇生態化的污水處理技術用于城市生活污水的處理、飲用水源的保護、綠地公共景觀的建設便成為一項重要的指標。在利用人工濕地處理城市生活廢水的同時可以美化環境。為市民和外來游客創造良好的生態人居環境,可以取得顯著的社會效益和經濟效益。
4.如何推動人工濕地污水處理技術的運用
首先根據城市的功能區劃,結合地理條件和區域實際,規劃設計相對集中的人工濕地污水處理系統,對規模、收集區域、投資、運行維護、回報等方面進行科學籌劃。之后采用政府投資或BOT項目投資等方式解決項目投入問題。人工濕地對生活污水進行處理,能營造出一個綠化美景,經人工濕地凈化過的水,也可以用于灌溉植被、沖洗小區等,給居民產生許多方便,這樣的結果是居民所樂于接受。
對于較大的人工濕地,還應該做好人工濕地的運行期管理工作,確保有足夠的專業人員、充足的管理費用來維護人工濕地的正常運作。其建成后結合城市發展實際,加大對人工濕地污水處理技術的科研投入,與科研單位聯合建立研究基地,將人工濕地打造成污水處理的示范基地,注重污水處理、生態旅游和環保教育為一體,推動城市環保事業的發展。
與此同時我們還可以利用濕地污水處理技術與濕地園林造景技術建成人工濕地生態公園,從根本上解決城市市區景觀單調的問題,另外還能改善水體質量,為城市居民提供休憩、娛樂的場所。利用濕地植被進行人工培植,打造一道獨特的城市風景線,開發利用濕地自身的生物學價值,為城市生態文明建設盡一份力。
5.結束語
綜上所述,人工濕地污水處理技術通過模擬天然(下轉第417頁)(上接第324頁)濕地的結構達到污水治理的良好效果,不僅具有較好的經濟效益和生態效益,在處理城市生活廢水方面也具有獨到的可行性,能很大程度地改善當前的城市水體污染問題,對城市生態建設具有非常重要的推動作用。它非常適合中國建設節約型城市的國情,是創新思維與城市可持續發展相結合的一個新舉措,具有廣闊的應用前景。
【參考文獻】
[1]王虹揚,何春光,盛連喜.人工濕地處理污水技術在吉林省城市生態建設中的展望[J].中國環境管理,2003,05:39-40.
[2]于洪存.人工濕地污水處理技術在北方城市的應用[J].環境保護與循環經濟,2007,05:27-29.
關鍵詞人工濕地;農村生活污水;應用
中圖分類號 x703 文獻標識碼a文章編號 1007-5739(2010)23-0264-01
近年來,農村水污染嚴重,水環境狀況越來越惡化,污染事故時有發生,不僅對糧食造成減產,而且直接威脅著廣大農村地區農民的身體健康。由于大量生產和生活廢棄物未經處理直接排入水體,加之公共衛生設施跟不上發展的需要,農村飲用水源大多受到污染,我國9.196億鄉村人口中大量人口飲用水不安全。農村水環境既是農村大地的脈管系統,對雨、洪、旱、澇起著調節作用,又是農業生產的生命之源。因此,保護好農村水環境是保障農業生產發展的基礎。
1人工濕地簡介
1.1人工濕地的概念及特點
人工濕地是近年來迅速發展的生物—生態治污技術,可處理多種工業廢水,包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水,后又推廣應用為雨水處理[1-2]。這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。人工濕地的顯著特點之一是其對有機污染物有較強的降解能力。廢水中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用,可以很快地被截留進而被微生物利用;廢水中可溶性有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。隨著處理過程的不斷進行,濕地床中的微生物也繁殖生長,通過對濕地床填料的定期更換及對濕地植物的收割而將新生的有機體從系統中去除。
1.2人工濕地污水處理技術原理
人工濕地的工藝原理是利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。這種濕地系統是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中,由土壤和填料(如卵石等)混合組成填料床,污染水可以在床體的填料縫隙中曲折流動,或在床體表面流動。在不同材質、不同粒徑配比的基質填料上種植特定的處理性能好、成活率高的凈水植物,形成一個獨特的動植物生態環境,對污染水進行處理,從而成為人工建造的、可控制的、工程化的濕地生態系統。當污水通過濕地系統時,其中的污染物質通過沉積、過濾、吸附和分解等作用得到凈化。同時,人工濕地中的植物除了增加濕地基質的透水性,還能與周圍環境的原生動物、微生物等形成各種小環境,通過氧的傳遞,形成特殊的根際微生態環境,這一微生態環境具有很強的凈化廢水的能力。研究表明,城市污水在3~5 h內流過200 hm2以上的沼澤濕地后,硝酸鹽即可減少63%,磷減少57%。人工濕地對磷的去除是通過植物的吸收、微生物的積累和填料床的物理化學等幾方面的共同協調作用完成的。由于該系統出水質量好,適合于處理飲用水源,或結合景觀設計,種植觀賞植物改善風景區的水質狀況。其造價及運行費遠低于常規處理技術。英、美、日、韓等國都已建成一批規模不等的人工濕地。
2人工濕地技術在我國的應用和發展
人工濕地處理污水是我國近年來才興起的一種新型生態處理法。作為一個綜合的生態系統,它應用生態系統中物種共生、物質循環再生原理,結構與功能協調原則,在促進廢水中污染物質良性循環的前提下,充分發揮資源的生產潛力,防止環境的再污染,獲得污水處理與資源化的最佳效益[3]。
2.1復合垂直流人工濕地技術
近年來,我國不斷地對人工濕地處理技術加以深入研究和實踐,
2.4生態濾床處理技術
每家每戶的污水全部用管道收集,污水先流入沉淀調節池,池中活躍著厭氧細菌,它們將污水中的固體污染物阻隔下來,并吸收沉淀。沉淀后的污水經過污水泵站,通過大阻力配水系統將污水抽出,均勻灑在生長著蘆葦的生態濾床上。濾床上依次覆蓋著砂石、無泥粗砂、鵝卵石等,石子上覆蓋著1層青苔狀的薄膜。這些是濾床基質,基質中的微生物對污水進行層層過濾、吸附。根系發達的蘆葦則把氧氣帶到濕地系統內,進行分解。處理后污水化學需氧量的削減率達90%,出水水質達到城鎮污水處理廠排放ⅰ級b標準。2塊生態濾床每周換1次,每6個月清理1次積淀污泥,其風干后可作附近葡萄園的優質有機肥料。
3結語
綜上所述,從生物凈化原理看,人工濕地是一項新型的污水處理技術;從建設投入成本看,人工濕地資金投入少,建成后在日常運用過程中,只需做管道維護,可謂一次性投資,長期受益;從自然調節作用看,人工濕地還具有強大的生態修復功能,不僅在提供水資源、調節氣候、涵養水源方面起著重要作用,還在促淤造陸、降解污染物、保護生物多樣性和為人類提供生產、生活資源等方面發揮了重要作用;從美化環境方面看,人工濕地與當地自然環境相互協調,構成新的景觀。在構建和諧社會的過程中,生態效益和經濟效益是區縣追求的雙重目標,只有讓生態和經濟二者和諧相處,才能為農村廣大群眾營造一個良好的可持續發展的人居環境。編輯
4參考文獻
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關鍵詞: 生活污水 環境污染 處理技術
水是生命的源泉。保護水環境、治理水污染、節約水資源,已引起世界各國的高度重視。特別是我國是世界上人口最多的國家,也是一個嚴重缺水的國家。隨著我國經濟的繁榮,人民物質文化生活水平的提高,人均用水量和污水產生量不斷增加,這些生活污水未經治理無序排放,不但加重了對水體和環境的污染,而且嚴重威脅到農村的飲水安全和農民的身體健康,影響了和諧社會的構建。因此,解決農村生活污水處理問題,是經濟社會發展的需要,是時代的需要、人民的需要。
1.農村生活污水的構成及來源
近幾年我省農村居住隨著小城鎮建設加快,上百戶農戶集中居住在一起,生活污水排放加大,但幾乎沒有處理措施,生活污水排放嚴重影響了環境及人們的正常生活。
農村生活污水主要是洗滌、沐浴和部分衛生潔具排水等,一般具有排水量少,所含有機物濃度相對偏高且日變化系數大、間歇排放等特點。農村污水處理管理滯后,相比城市污水處理相差巨大。農村水污染物排放量維持高位,但處理率較低。此外,我國新農村建設,城鎮化企業迅速發展,使其周邊環境嚴重惡化。
2.國外農村污水處理技術
2.1澳大利亞“FILTER”(非爾脫)污水處理系統
非爾脫污水處理系統是由澳大利亞科學和工業研究組織(CSIRO)的專家提出的,其主要是利用污水進行灌溉,通過灌溉土地處理后,再用地下暗管將其匯集和排出[1]。該系統可以有效去除污水中的病原體、N、P等污染物,給農作物提供水分和養分,使出水水質可達到國家標準[2];并且具有高效、持續性等特點。其缺點是這種處理方法受農作物生長季節的影響,非生長季節農作物不灌溉,污水處理系統就不能進行工作;而且在建造時需要修建泵站來控制排水量,導致難以普及推廣。
2.2日本凈化槽技術(Johkasou system)
日本的凈化槽技術是運用物理沉淀、物理吸附、化學絮凝和生物降解的一體化技術[3]。其功能分區,使COD、N和P等污染物分別在不同處理單元內得到削減。目前,日本凈化槽技術已經廣泛應用,其污水排放可以達到以下標準:BOD在10mg/L以下,COD在15mg/L以下,TN在10mg/L以下(因處理工藝而定),TP在1mg/L以下。優點:節省動力、管理操作簡便、實現了污水和污泥一體化、常年不排泥、運行期間較穩定且無須專人管理和出水水質優良;但凈化槽在國內的應用的條件還不成熟,安裝和運行費用較高,致使在推廣應用上有一定的難度。
2.3美國加州高效藻類塘處理技術(Highrate algae pond)
高效藻類塘最早是由美國加州大學伯克利分校Oswald教授提出的,是在傳統穩定塘技術進行改進形成的。高效藻類塘有利于促進藻類生長,因此使藻類所產生的氧氣大大地增加[4]。其工藝流程見圖1:
高效藻類塘與傳統的穩定塘相比較,其優點是運行經費低、修建容易、停留時間短,占地面積少,維護簡便,對病原體具有較好的祛除效果。除此以外,還可以改善環境,生產食品和飼料,具有重大的生態效益、經濟效益和社會效益。其缺點是易受環境因素影響,處理效果隨季節變化較大。
2.4土壤地下滲濾系統(Subsurface infiltration system)
土壤地下滲濾系統最早起源于20世紀60年代的日本,當時日本學者新見正就已經開始研究土壤地下滲濾凈化污水技術[5]。其將污水通過土壤表面具有一定構造的滲濾滲透系統中,污染物通過物理、化學、微生物的降解和植物的吸收利用進行處理和凈化[6]。該技術對SS、BOD、COD和大腸桿菌的去除率均較高,一般可達80%~95%[7]。其工藝流程見圖2:
該技術具有日常運行成本低、建造投資省、易于管理和維護、易收集污水和凈化效率高用等優點,而且土壤表面可以合理種植經濟作物,創造經濟價值。
2.5人工濕地(Constructed Wetlands)
人工濕地處理技術是根據人們的需要選擇一定的地理位置,通過模擬天然濕地的結果和功能,從而設計和建造的濕地[8]。最早起源于1903年英國約克郡Earby。20世紀70年代由學者Kickuth提出根區法(The Root-Zone-Method)之后,人工濕地生態理論逐步發展起來[9]。人工濕地從結構原理上主要分為表面流人工濕地(Surface flow constructed wetland)和潛流人工濕地(Subsurface flow constructed wetland)兩種類型。根據污水在基質中的流動方向,潛流人工濕地可分為水平流型(Horizontal flow type)和垂直流型(Vertical flow type)兩種。人工濕地系統結構組成包括基質和濕地生物兩種。其中基質十分重要,是濕地污水處理的載體和生物生長的基礎,使濕地內的各種處理過程連結為一個整體[10]。濕地生物主要以濕地植物為主,不同濕地對植物的要求不同,這與濕地設計的目的和處理對象及與濕地植物在處理系統中的功能作用等有關。其工藝流程見圖3:
人工濕地可以合理利用資源,防止環境的二次污染。其獲得了污水處理與資源化的最佳效益,建造和運行費用便宜,有著地球腎臟的功能效果,產生了更高的生物學價值。然而其也存在缺點,占用土地面積大,運行效果直接受外界環境溫度及氣候影響,是限制其發展的主要瓶頸,這也致使人工濕地在我國南方地區更易于實施,而在北方地區難以實施推廣。
3.國內農村污水處理技術
3.1太陽能微動力污水處理技術
太陽能微動力污水處理技術是由浙江浙大水業有限公司聯同浙江大學共同研究開發的。該技術以傳統“A2/O”工藝為基礎,由太陽能光伏板、蓄電池組、曝氣系統、回流系統、微電腦控制系統和遠程通信系統等組成,通過太陽能光伏板將太陽能轉為電能,作為曝氣設施、回流設施的動力,而多余能量則儲存于蓄電池中;根據優化調試后的數據,通過微電腦控制系統,完成自動化控制,自動運行曝氣設施、回流設施及攪拌設施。其經過積水、厭氧生物處理、接觸氧化、沉淀,從而達標排放[11]。其工藝流程見圖4:
太陽能作為能源資源在污水處理的應用中,不僅僅是用于微動力能源,在北方,還可以為水池起到保溫作用,提高冬季污水處理效率。該污水處理技術具有清潔、方便、安全、節能等優點。太陽能微動力污水處理技術合理地利用了熱量和氣候條件,使整個過程更環保、更節能;其運行費用為零,是其他處理工藝所不能相比的。但其也存在著一定的缺點,缺乏專業技術人,在后期運行和維護過程中有困難。
3.2生活污水凈化沼氣池
生活污水凈化沼氣池(或稱城鎮生活污水凈化沼氣池)是一種新型的分散污水處理裝置。生活污水凈化沼氣池是通過對沼氣池和化糞池的改建得來的,利用厭氧消化、沉淀過濾等處理技術,降解有機質,殺滅病原菌。相對于沼氣池和化糞池池來說,其解決了化糞池沉積污泥多和處理效果差等弊端[12];并且解決了沼氣池沼氣回收率低的缺點。經其處理后的生活污水水質BOD5
生活污水凈化沼氣池處理技術,減輕了水體富營養化,改善了居住條件,保護了環境衛生,具有良好的環保效果,并且有利于保護水源清潔等。用這種方法處理農村生活污水,國家無須專門的投資,投資較小,見效快。但其對氨氮和磷的去除率較低。
3.3生物濾池(Biological aerated filter)
生物濾池是將吸附、過濾和生物作用等綜合在一起的農村廢水處理工藝。其最大的特點是集截留懸浮固體和生物氧化于一體,省去了二沉池,大大簡化了污水處理流程[13]。其工藝流程見圖6:
該污水處理技術出水質量好,無二次污染;能在較低溫度下正常運行,緩沖容量大;運行能耗低,投資費用省;啟動時間快,掛膜時間短;日常運行管理方便,結構模塊化。然而,其濾料容易流失,使用前須進行預處理,并且要進行定期沖洗。由于生物濾池為半封閉或全封閉構筑物,其生化反應受外界溫度影響較小,因此適合于北方寒冷地區。
3.4蚯蚓生態濾池處理技術
蚯蚓生態濾池處理技術起源于法國和智利,主要根據蚯蚓對有機物質的分解有促進作用,并且能夠提高土壤通氣透水性而設計[14],具有投資省、處理效率高、管理簡單等優點。然而,單級蚯蚓生態濾池對總氮的去除效果不是很顯著。當進水流量大、污染物較多時,單級的蚯蚓生態濾池處理效率大大降低,影響出水水質。通過研究改進出現了一種新型的處理技術:塔式蚯蚓生態濾池。其構造見圖7:
塔式蚯蚓生態濾池由多個塔層組成,每個塔層內的濾料層是以土壤為主,大概有30cm左右,主要是處理生活污水的區域,也是蚯蚓生存的區域。土壤層又由不同種類和不同粒級的填料組成[5]。每個塔層下面布有均勻的出水孔,各個塔層之間的空間有40cm左右,污水從孔中滴落,可以充分地補充有機質分解時所需的氧分[15]。其充分利用了蚯蚓―微生物―植物―土壤―填料的協同作用,有效地解決了填料堵塞,提高了污水處理負荷,并且有效提高了SS、TN和BOD等污染物的去除效率。
4.結論
綜上所述,國內外農村污水處理主要為生態處理技術,每種方法均有各自的優劣。對于我國農村污水所存在的問題是:一是對于農村污水處理意識淡薄,農村污水的處理未引起人們的重視;二是建設資金投入不足,由于各地財政壓力大,加上大部分村集體經濟薄弱,治污項目很難開展;三是缺乏專業技術人,在后期運行和維護過程中有困難;四是沒有標準的規定,目前主要是鼓勵型措施。取一次性投資低、能耗低、運行穩定、運行費用低、維護管理方便的實用技術是解決中國農村污水污染問題的主要途徑。
通過以上方法的比較,對于我省的農村人口較為分散,四季分明,地形復雜,經濟較為落后等特點,筆者認為在我省可以將凈化沼氣池和人工濕地污水處理技術相結合,實現功能互補。見工藝流程:
該技術把“凈化沼氣+人工濕地“有機結合,解決了凈化厭氧技術處理生活污水中的主要污染物的去除率控制在前端,使進入濕地水質中的污染物很低,減輕了對人工濕地的凈化壓力,強化了人工濕地的凈化效果,節約了土地資源,并解決了人工濕地因時間而長變成了污泥坑的難題;其采用進出水自流,不用機械動力設施和電控,只需要兼管人員定期對格柵池和沉沙池中的雜物泥沙進行清除,因此實現了低能耗,維護簡單,日常運行費用少;除此以外,還可以在凈化裝置上面的空閑地面設計綠化及景觀工程,再加上人工濕地的植物和花草,如此使整個污水裝置上面干凈整潔、美觀、文明、無臭味,使其看起來是一個小花園。
5.展望未來
隨著我國新農村的提出,農村環境污染越來越嚴重。對于我國農村生活污水處理技術,提出以下建議:(1)加大專項資金投入,完善社會資金對農村污水治理的投入、利益分成及退出機制;(2)科學制訂污水治理方案,分步、有序地實施農村污水處理設施新建和改造工程;(3)加大科技投入,人才培養,提高農村污水處理技術的效率,降低污水治理的成本。
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【關鍵詞】:生態型;污水處理技術;發展前景;
中圖分類號:U664文獻標識碼: A 文章編號:
【 Abstract 】 : With the constant development of economy industrial agriculture and life wastewater discharge of makes originally very limited supplies of fresh water destruction resulted in the city and the countryside freshwater resources shortage of effective prevention and control of water pollution protection of water resources is imminent sewage is available with the value of the resources, ecological green sewage processing technology development, for wastewater reuse and recycle to provide a broad prospect
【 Keywords 】 : Ecological; Wastewater treatment technology; Development prospects
引言
隨著可持續發展戰略的實施與水處理技術的進步, 污水處理的發展呈現以下特點: 一是技術和設備的更新, 從傳統的物化和生物處理工藝向先進的生物除磷脫氮、微濾、膜組件與膜生物反應器等新型材料、新工藝技術發展; 從單一的設備組件向成套型、低能耗型發展, 自動化控制系統與管理技術不斷更新。二是充分利用生態、自然型技術與傳統及新工藝相結合, 努力達到污水處理的技術和經濟優化。三是注重從單一處理向綜合環境的改善和資源綜合利用方向發展, 大力推進中水利用技術及生態環境改觀技術。
一、 生態型污水處理定義
污水生態處理技術是指運用生態學原理、采用工程學手段對污水進行治理與水資源利用相結合的方法。具體一點說,就是把污水有控制地投配到土地上,利用土壤— 植物—微生物復合系統的物理、化學、生物學和生物化學特征對污水中的水、肥資源加以回收利用,對污水中可降解污染物進行凈化的工藝技術。
污水生態處理技術以土地處理方法為基礎,是污水土地處理系統的進一步發展。以土壤介質的凈化作用為核心,在技術上特別強調在污水污染成分處理過程中植物-微生物共存體系與處理環境或介質的相互關系,特別注意對生態因子的優化與調控,是生態學4大基本原理在水資源領域的具體運用.
二、 生態型污水處理技術的發展現狀
生態型污水處理技術在污水農業回用上已有一定的應用歷史, 國外利用污水土地處理后直接灌溉農業; 近來利用生態工程原理發展起來的人工濕地技術對城市污水處理也呈現一定的發展趨勢。先進國家如德國、美國利用自然的山地、河海岸興建了不少生活污水濕地處理系統, 我國近年來也正對一些城市和生活居住區搞濕地生態處理系統, 生態型污水處理技術發展趨勢良好。
三、 生態型污水處理技術的特點
生態型污水處理技術用于污染治理已有悠久的歷史。但是,由現代處理技術和環境工程技術相結合的污水處理技術,是20世紀 80年代才誕生于歐美地區。 污水處理技術是21世紀國際生物技術的一大熱點領域,它將在環境治理上發揮著重要的作用。生態型污水處理技術產生、發展及演變與一系列的環境污染問題有著密切的聯系。 近年來,隨著各種新科技的發展,污水處理技術也得到了進一步的發展。
生態型污水處理技術主要是指利用土地系統和自然型及人工型的有一定調節功形成一定植物、土壤、微生物、水復合生態系統來有效地處置污水的技術。主要有土地滲濾處理系統、地表漫流處理系統、濕地處理系統等, 利用生物態勢使污水得到充分凈化, 并能將污水處理與環境生態有機結合起來, 創建新的城市生態景觀。其主要優點是利用生態技術, 成本大幅降低, 水質標準較高。生態污水處理技術對污水必須經一定的預處理,對污水特性、土地處理場地與土壤和載體特性、植物種類、氣候條件等均有較高要求。
比如環境生物技術就是其中的一種:生物與環境之間既有對立的一面,又有統一的一面,生物體靠體內調節和變異來適應環境變化,同時通過自身來影響和改變環境。 環境生物技術擁有許多其他方法不可比擬的優勢,如微生物對各類污染物均有較強、較快的適應性,并可將其作為代謝底物降解和轉化,具有效果好、運行費用低、無二次污染等優勢。用生物方法處理污染物的最終產物大都是無毒無害、穩定的物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷等,通常可一步到位,避免了污染物的多次轉移,因此它又是一種消除污染安全而徹底的手段。另外,生物處理技術的產物或副產品,大多可以較快生物降解的,并可作為資源加以利用,有助于把人類活動產生的環境污染減到最小程度。
四、 生態型污水處理技術的發展前景
現在很多城市都在大力開發旅游業, 由于地方由于地處山地, 離交通主干網遠, 處于集鎮區外緣, 污水收集輸送困難。隨著產業推進, 污染問題日益突出,并影響該地區的飲用水源、水庫, 如就地采取生態濕地處理技術, 也是一項十分有利的舉措。
現在一些城市在河道兩岸整治采取了傳統的駁岸、疏浚、建集污管渠的技術措施, 特別是中心城區采用的新型集污渠和河底硬化技術措施, 但工程的技術難度大, 投資上仍不很經濟, 如果對局部河道兩岸采用生態型人工濕地處理以生活污水為主的污染, 不但解決了污水收集難的問題,又改善和創建河道兩岸的綠地及生態景觀,并能還河道本色。
在推進農村鄉村化規劃建設進程中, 在城鎮集鎮區外的一些大的生活集居區由于污水收集難度大而造成的污染又嚴重影響河網水系。可以充分利用土地資源和生態技術, 興建一些小型的生態污水處理廠, 能綜合治理農村水環境污染, 促進農業灌溉回用。
生態型污水處理技術與城市規劃的適度規模集中污水處理廠技術相結合, 作為后置保障工藝系統十分有利。發揮城鎮土地資源價值, 并且合理利用豐厚的灘涂土地資源。由于土壤的滲水、透氣性差, 不易直接搞大型的生態污水處理廠, 但可作為集中污水處理廠的后置工藝系統, 確保并提高水質標準, 使之改善環境生態和污水資源利用。
結語
總之, 發展生態型污水處理技術前景可觀, 但又必須因地制宜, 充分考慮土地資源,土壤、氣候、作物與污水特性, 充分考慮綜合景觀的改善與工程布局, 使之穩定、健康的發展。
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關鍵詞:農村生活污水;污水處理;人工濕地
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)17-0091-03
1 廣東地區農村生活污水處理現狀
廣東地區農村水環境污染,主要來自于廁所沖洗、洗滌、沐浴、廚房炊事等活動產生的生活污水,具有處理率低、分散、面廣、濃度低、來源多等特點。而農村生活污水中含有大量的有機物,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,其特點是氮、硫、磷含量高,在厭氧細菌作用下,易生惡臭物質。據相關的統計資料顯示,廣東地區農村每天所產生的生活污水高達300萬噸以上,而這些生活污水僅有很少部分得到集中處理,大部分生活污水并沒有經過集中的排水渠道和污水處理系統有效處理。而未經處理的生活污水,直接排放到地下水體或周邊河流、湖泊等,結果造成影響區域廣泛的水環境污染。水環境污染對廣東地區的農村生態環境,已造成了嚴重的威脅,農村群眾的身體健康及農村經濟的發展,都受到很大的限制和制約。基于上述情況,廣東地方政府在進行新農村建設、宜居生態村莊建設過程中,都必須注重農村生活污水處理,并加強對相關技術層面特別是生物處理技術的探索,以提高新農村建設、宜居村莊建設、生態村莊建設工作的層次和水平。
2 廣東地區農村生活污水處理技術探討
2.1 采用生活污水地下自動連續處理技術
生活污水地下自動連續處理技術,是將每戶人家的生活污水就地進行獨立處理的技術,是針對每一家或者說獨立用戶使用的。每一戶的生活污水直接排放到地下之后,通過地下裝置系統,經過分離、沉淀、微生物的吸收、降解、滲濾、水解、腐化等綜合作用,以達到去除污水中的病毒、細菌、磷、氮等,達到規定的排放標準之后,滲入到地下水循環系統之中。生活污水地下自動連續處理技術較為適用于農村居民居住分散的模式,該模式導致生活污水無法集中處理;或者由于居住區的人口較少,無法承擔建設污水處理廠的巨額費用,而不得不采用生活污水地下自動連續處理技術。該技術的一大優勢就是能夠直接處理單獨住戶的生活污水,無能源消耗,較少的受到溫度、天氣的限制,在平原和山區均適用;另外,該技術具有不占用土地資源、建設快速、沒有運行費用等綜合優點,因而較為適合廣東一些經濟發展水平較低的農村地區。生活污水地下自動連續處理技術的不足之處就是對地下水深度和地下土質結構具有較高的要求,因而在設計施工之前,要對施工現場的地下土質結構進行勘察與了解,如果達不到要求,則需要在設計的過程中,追加一定的設施。使用生活污水地下自動連續處理技術要求用戶定期對分離水解池中的污泥深度和水位進行檢查,平均3~5年檢查、清理一次,并將分解池中的污泥清走。目前,這種技術在國外已經發展得較為成熟,例如美國,有1/4的家庭使用這種技術系統,每天大約有150億噸的生活污水經過該技術處理后,進入到地下水循環系統之中。
2.2 采用生活污水土地處理技術
生活污水土地處理技術,是將污水有控制性地投入到具有良好的擴散性能和一定的構造結構的土層之中,利用土壤的毛細管擴散浸潤原理,利用生態系統的能量流動和物質循環方式,達到逐級降解污染物、凈化污水的效果。生活污水土地處理技術,顧名思義,就是利用土地的自然凈化能力,將生活污水中的污染物質進行分解與吸收,從而達到凈化污水的目的,某些有條件的地區利用生活污水土地處理技術能夠取得較好的效果。該技術具有基礎建設投資低、管理操作簡捷、系統稀釋性好、抗沖擊負荷能力強、運作費用低等優勢。因此,對于廣東一些土地資源較豐富的偏遠地區而言,具有很強的適用性。另外,生活污水土地處理技術能夠利用污水中的水肥資源,使得污水處理與環境綠化相結合,達到改善和美化區域生態環境的目的。我國天津市某一科研單位與澳大利亞合作,在天津市武清縣建立占地面積為2hm2的試驗區域,將經初級處理后的生活污水進行小麥的灌溉。研究結果表明,COD的去除率為75%~86%,BOD的去除率為93%,總氮的去除率達到了82%~86%,97%~99%的磷肥通過作物及土壤而被吸收利用。
2.3 采用人工濕地生活污水處理技術
人工濕地生活污水處理技術,是一種基于客觀原理和科學技術的新方式,它模擬自然濕地的污水自動凈化系統構造而成。在建筑物附近,配置一定的坡地填充配料,如常見的沙子、碎石等,在填料的表層土壤中,種植一定的水生植物,該類植物由于具有成活率高、美觀、生長周期長、污水處理效果好等優勢,能夠自動吸收污水中的有機成分,且具有較高的經濟價值。例如蘆葦,它既可以成為濕地中的重要污水處理生物,又能夠增加濕地的經濟效益。因此,可以考慮將人工濕地處理技術作為廣東地區農村生活污水處理技術的首選。
人工濕地處理技術主要是通過生態污水處理系統內的水生植物和微生物的協調作用,從而實現污水中污染物的去除。污水中的不溶性有機物質通過人工濕地的過濾、沉淀,可以實現快速的截留,從而被水生生物所分解與利用。另外,濕地的水生生物具有很強的溶解性,生活污水中的可溶性物資可以很快地被分解與吸收利用;廢水中的可溶性有機物質,能夠通過濕地環境下的水生植物的根系,來達到吸收、吸附和生物降解的效果。隨著污水處理過程的不斷進行,濕地中的微生物也在不斷的生長和繁殖,通過對于濕地床填料的不斷更換及對濕地植物的清理與重新打理,可以實現對新生有機體的去除與清理。濕地處理技術下的出水效果較好,水質較高,因而較為適合處理飲用水源;或者結合當地的景觀設計效果,種植一定的水生觀賞性植物,用于改善周邊的水質狀況;此外,這種污水處理方式所采用的成本費用并不高,因而較為適合大規模的、常規性的污水處理區域。但是,由于其占地面積比傳統工藝要大得多,并且,季節因素在很大程度上會限制濕地處理技術的運轉。因而,在全國范圍內推廣使用這種污水處理技術并不是太現實,而廣東地區恰恰具有得天獨厚的優勢。
2.4 采用穩定塘生活污水處理技術
廣東地區在進行農村生活污水處理中,可以采用穩定塘技術。穩定塘是一種經過人工修整而形成的污水處理塘,它的主要設施包括防滲層、圍堤等,通過利用水生生物系統,依靠水生生物的自然凈化功能,從而使得污水得到凈化處理。因而,穩定塘技術是實施污水處理、實現污水資源化利用的好方式,它得到了國內外專家學者的廣泛支持與推薦。
穩定塘生活污水處理技術在處理生活污水方面,與常規的污水凈化處理技術相比,具有基礎建設投資小、維護管理方便、出水水質穩定、運行費用低等優點,因而可以在有條件的地區,因地制宜的采用。廣東地區在進行生態村莊建設、宜居村莊建設的過程中,面臨生活污水的處理難題,結合廣東地區的水塘資源豐富的特點,可以考慮選擇采用穩定塘技術,來實現農村生活污水處理的生物化和高效化。
但是,當前,穩定塘技術也存在著一定的不足之處,表現之一就是占地面積大、凈化效果很大程度上受到氣溫等自然因素的影響。
當前,廣東已經有部分地區采用穩定塘技術來進行農村生活污水的凈化處理,例如,某地利用原有的面積不足0.22hm2的水塘,進行生活污水的處理,解決了當地幾十戶人家的生活污水處理難題。穩定塘采用圍隔布的方式進行分割,從而將池塘劃分為幾個功能不同的區域,具體來講,有回用水區、水生生物凈化區域、填料的強化凈化區三個大的綜合區域,從而實現了通過梯級凈化,保證了出水的質量能夠達到地表水的IV類水質標準。
2.5 采用生活污水凈化沼氣池技術
廣東地區在進行農村生活污水處理中,可以采用凈化沼氣池技術。生活污水凈化沼氣池技術是一種分散式的污水處理裝置。它主要采用好氧過濾與生物厭氧消耗相結合的技術,集物理處理、化學處理、生物處理于一體,采用多層次凈化、多種好氧過濾技術,實現對污水中多種污染物去除的目標。生活污水凈化沼氣池技術將生活污水處理與其自身的合理利用相結合,從而實現了污水的可循環利用。生活污水中的大部分有機物經過厭氧發酵之后,可以產生出沼氣;并且,發酵之后的污水已經去除了大部分的有機物質,從而達到了凈化的目的;厭氧發酵處理之后的污水在剔除了大部分的有機物質之后,作為新型的水――中水,可以用作澆灌用水或者觀賞景觀用水;在厭氧發酵過程中,所產生的沼氣,可以用作家庭餐飲、烹飪能源。農村中,有著大量的人畜糞便及農作物秸稈,因而,可以就地取材,轉化用作沼氣發酵的原材料;通過厭氧發酵的沼氣材料可以直接轉化為活性肽養分,因為發酵之后的沼氣原材料中的鉀、磷、碳等植物生長所需的化學成分并沒有流失,因而,可以直接作為農用沼肥,取代部分的農用化肥。
結合農村已經改變的豬圈、廁所、廚房等基本的生活環境布局,可以將生活污水與豬圈污水合并處理,經過統一的沼氣處理技術,進行厭氧發酵過程,轉換為農用化肥,沼液經過管網收集之后,進行集中凈化,其水質能夠達到國家污水排放標準。
生活污水凈化沼氣池技術成本低、工藝簡單,平均每家農戶只需兩千元錢,而交通運輸費基本為零,因而,較為適合農民家庭采用。這種技術很適用于廣東地區,因為該技術要求冬季水溫在5℃以上的地區,否則當冬季溫度過低時,該技術的處理效果將大打折扣;而廣東地區處于我國南方,冬季氣溫普遍偏高,因而,可以將此技術進行廣泛的推廣與應用。如果偶爾冬季氣溫出現偏低的現象,則可以采用在沼氣池上建立日光溫室的方式,以使沼氣池內的溫度能夠達到適應的發酵溫度。另外,該技術主要適用于高濃度的生活污水處理,當生活污水中有機物的濃度低于發酵的標準要求時,就會導致沼氣池的產氣效率較低,從而影響到農戶正常的生產生活。因此,就廣東地區而言,可以在居民生活較為集中的農村地區,推廣使用污水凈化沼氣池技術。
3 結語
總之,廣東地區農村生活污水的處理是關系到該地區新農村建設、宜居村莊建設、生態村莊建設的重要任務,它是改善廣東地區農村居民生活水平、提高農村居民身體健康水平的重要途徑之一,同時也是構建和諧廣東的內在需求,因此,必須加大研究力度。
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(一)城市污水處理工藝技術的種類
隨著城市化進程的加快,應用在污水處理中的工藝技術也在不斷演進,先后出現了很多種功能不同、效果迥異的污水處理工藝。按照微生物的生長方式以及代謝過程,城市污水處理工藝如下所示:活性污泥法:AB法、SBR工藝法、氧化溝法、曝氣法、A/O法;污水生物膜法:生物過濾法、生物轉盤法、生物接觸氧化池法、曝氣生物濾過法;厭氧生物處理法:厭氧消化池變形升流式工藝、厭氧污泥床、厭氧生物濾過法、厭氧流化床;生態處理法:穩定塘技術、生態系統塘技術、土地處理法、人工濕地技術等;
(二)各種污水處理工藝在我國的發展現狀
隨著我國對城市污水處理重視度的不斷加深,污水處理工藝技術的研究也在積極開展,按照當前城市污水處理工藝技術的種類,活性污泥處理法是城市污水處理中應用較為多的一種,占到了全部污水處理工藝技術應用的一半以上;而剩下的一部分污水處理工藝則劃分出了各種處理等級,主要是一級污水處理工藝技術以及人工濕地處理工藝技術。這些污水處理工藝按照其存在的時間不同,其應用的空間也有很大差異,我國早期的傳統活性污泥工藝是我國最先出現的污水處理工藝,并在全國建立了很多污水處理廠,對我國城市污水處理做出了重要貢獻;AB工藝自身抗沖擊負荷能力非常強,先后建立了兩個污水處理廠;A/O工藝有非常好的除磷脫氮效果;曝氣生物濾池工藝是新時期的一種污水處理工藝,其集約化效果好,被廣泛應用;生物接觸氧化法容積負荷高是新型生物填埋技術的有效開發。
二、當前城市污水處理工藝技術應用介紹
(一)土地處理
土地處理是一種非常高效的節約能源的途徑,經濟性較強,也符合西北地區的生態環境,其廢水處理的原理構建出廢水處理系統,通過這種廢水處理系統能夠實現資源的有效利用。土地處理法主要包括了快速滲慮技術、人工濕地技術以及地下滲濾技術,除磷效果非常好,負荷適應性也較強。但是,鑒于西北地區土地面積較大,有很多的閑置土地以及荒地,為此,該方式非常適合在西北地區應用。
(二)穩定塘處理技術
穩定塘比起傳統的生物處理方法有非常多的優勢,首先,這種方式產生的能耗少,并且基本建設用地少、建設成本低,運行管理非常方便,可以在西北地區實施農業灌溉中使用,也可以進行綜合利用。穩定塘的占地面積非常大,西北地區地域廣闊,應用穩定塘能夠滿足該地區的需求。從其發展以及應用狀況來看,西北地區采用穩定塘污水處理技術較為理想。
(三)活性污泥法
活性污泥法是我國一種傳統的污水處理法,其主要方式就是利用自然界的水資源對污水進行自身凈化的過程,并在此過程中能夠進行人工模擬。在應用這種污水工藝處理技術以來,因為其污水處理能力強、凈化速度快,凈化出的水質較好的被廣泛應用到了城市污水處理中。其處理系統的主要組成有污水沉淀池、曝氣池、污泥回流系統、剩余污泥排放系統等。在整個系統中,廢水與活性污泥會混合到一起進入到曝氣池中,由此形成了混合型的液體,使污水得以凈化。
(四)厭氧生物處理法
厭氧生物處理法能夠對污泥中的有機物進行有效分解,在分解以后,能夠生成大量的甲烷、二氧化碳,這些氣體為我國工業生產提供了能源。因為污泥中的有機物非常多,為此,在污水處理中需要花費非常多的時間,并且速度也較慢,污水處理過程中產生的甲烷會對環境造成非常大的污染。在厭氧生物污水處理法不斷完善基礎上形成了很多新型的厭氧生物處理技術,為污水處理提供了技術支持。
(五)生態處理法
生態處理法是一種水體凈化與土壤凈化法,其在工藝處理中應用的工藝為穩定塘,對土體進行處理與凈化,還應用了人工濕地技術。這種生態處理法優勢是費用較低、管理起來非常方便、在分解有機物過程時非常有效、對于氧磷營養物來說有非常強的處理效率,其處理效果明顯比二級處理水平高。西北地區建設污染少,生態環境較好,應用這種生態處理法能夠充分利用當地的人工濕地資源、土地資源以及各種自然能源,對于提高污水中有機物的分解效果有非常重要的意義。在未來,這種生態處理法將成為一種主要的污水處理技術,在提供生物利用率、節省資源、能源方面有重要作用,并且在未來幾年,這種生態處理法能夠結合各種優勢技術得到推廣。
三、結語
關鍵詞:人工濕地; 污水治理; 解決方案
隨著城鎮化進程的加速,城鎮的人口日益增多,城鎮生活污水也就越來越多,城鎮生活污水處理的難度不斷提高,污水處理所需的成本日益增多,因此,作為城鎮污水處理部門應不斷創新污水處理,加強對污水的循環回收和充分利用。在丘陵地區的城鎮生活污水中,可以充分地應用人工濕地治理污水技術,為城鎮污水處理打開新的天地。
一、人工濕地污水處理系統概述
人工濕地污水處理是一種綠色環保,經濟實惠,簡單方便, 效果良好的新型污水處理技術。人工濕地污水處理系統主要是模擬自然濕地中生物作用、物理作用和化學作用的相互協作,以達到凈化污水的目的。這種人工濕地是指:在一個洼地中,設計合適的長度和寬度以及地面的坡度,將土壤和填料按照一定的比例、坡度組成,將一些植物如茳芏、蘆葦種植在濕地的表面。這些種植的植物必須具有的特點包括:易成活、生長周期較長、抗水性能較好、外形美觀和具有經濟價值等。這些種植的植物與濕地中的動物、微生物和其它植物等,構建成一個獨具濕地特色的動植物生存的環境系統。當污水從濕地表面和下面的填料縫隙中流過時,通過濕地表面和填充料過濾作用、沉淀作用、吸附作用、離子交換作用、植物吸收作用和微生物分解作用等,達到高效凈化處理污水的目的。
二、人工濕地在城鎮污水處理中的工藝設計的探討
人工濕地污水處理工藝設計處于初步發展階段。影響人工濕地設計的因素非常多,如濕地床的結構、工藝流程、布置方式、進(出)水系統類型和濕地植物等。下面以丘陵地區城鎮污水處理中人工濕地的工藝設計問題,與大家進行探討。
一是合理設計濕地床的深度。進行濕地床深度的設計時,必須充分考慮丘陵地區的地形特點,分析污水的水質狀況,對所種植的植物類型及根系狀況進行研究。 在植物根系中,必須確保絕大多數污水具有足夠的流動性。同時,在濕地床中,還應具備一定的好氧條件。綜合分析以上因素進行確定。
二是選擇好濕地植物種植的物種。在丘陵地區城鎮污水處理的濕地系統中,如何選擇種植的植物物種,應重點考慮植物的耐污能力強弱、成活率高低、生長周期長短,分析所選擇種植的植物根系是否發達、是否美觀又是否有一定的經濟價值等。通過對上述各種因素的分析,最后確定栽種的濕地植物。從現在的人工濕地的污水處理系統來看,在丘陵地區一般以栽種蘆葦為宜,構建成蘆葦濕地污水處理系統。我們知道,蘆葦具有根系發達的優勢, 它的根系范圍廣而深,其根系一般可以延長到地下0.6米、 0.7米左右,在它的周圍所擁有活性物質非常豐富,加上蘆葦的輸氧性能優良,蘆葦是城鎮人工濕地污水處理系統中最常見的植物,也是丘陵地區城鎮污水處理中濕地栽種植物的首要選擇。
三是在城鎮污水處理中,應根據實際確定好濕地床的底坡、長寬尺度。其中,濕地床的填充料決定濕地床的底坡,通常按照2%―8%的比例來建造其底坡。污水處理程度和水力作用時間的長短來決定濕地床的長度,水力停留通常控制在20米―50米之間。濕地床的長度設計過長, 非常容易使濕地床中形成難以進行水位調節的死區,對植物的栽培十分不利。在丘陵地區城鎮生活污水處理中,通常采用潛流濕地,其濕地床的長度與寬度的比值一般是小于或等于3: 1 , 這樣才能確保濕地床中的水流能夠保持一定的流動性,以推移的方式進行流動。
四是搞好雜草的控制。采取濕地處理后的出水或污水淹沒是最成功的雜草控制法。在實際中,建議濕地床先用除草劑處理, 然后再用淹沒法除去死掉的雜草。
五是設計好進水和出水管線。濕地床的進水系統應保證配水的均勻性, 一般采用多孔管和三角堰等配水裝置。出水系統一般根據對床中水位調節器的要求,設置在出水區末端的礫石填料層底部。
三、人工濕地治理污水在我國應用
在我國的丘陵地區城鎮生活污水中,人工濕地的污水處治理技術得到了比較成本的應用。如屬于丘陵地區的某污水處理廠的工藝流程為:原污水通過格柵, 通過集水井、沉淀池, 進入一級碎石床后, 再進入二級的碎石床, 從二級碎石床流出處理水, 排入天然河道。在一級碎石床栽植蘆葦, 在二級碎石床栽植香蒲。人工濕地污水處理技術的應用, 有效地改善了該城鎮的生態環境, 提高了居民的生活質量。
總之,人工濕地治理技術是丘陵地區城鎮生活污水處理的重要方法。人工濕地治理技術在丘陵地區城鎮生活污水處理中得到了較成功的應用。我們應當高度重視丘陵地區城鎮生活污水人工濕地治理技術的探討和應用,不斷創新人工濕地治理污水的方法,提高丘陵地區城鎮生活污水的治理水平,為丘陵地區城鎮建設創建環保、和諧、可持續發展的宜居家園。
參考文獻:
[1] 周琪. 人工濕地技術在污水處理與水環境保護中的應用[J]. 給水排水動態, 2009,(05) .
關鍵詞:農村生活污水,環境污染,處理技術,方法與模式
中圖分類號: TV664 文獻標識碼: A
引言:隨著我國工、農業生產的發展,人口的增長,環境污染問題日益嚴重,,由于我國農村經濟發展落后,相應的基礎設施建設薄弱,導致農村地區生活污水隨意排放,污染嚴重,農村生態環境問題口益突出。為了從根本上保護生態環境,提高農村地區生活水平,我們必須加強農村生活污水處理,實現污水的凈化與循環利用。污水處理包括生活污水的收集、處理,這不僅是現代新農村建設的需要,也是避免水土、土壤和農產品受到污染的根本途徑,是促進社會發展的重要手段。
1、我國農村污水處理的模式
1.1 集中處理模式
農村地區農戶村民居住的地方比較集中,地勢也高低不同,但可以利用這一優勢,將各戶產生的生活污水經隔柵井收集匯流,再集中進行處理。集中式污水處理模式有生物處理技術和生態處理技術,生物處理技術主要有生物接觸氧化法、生物濾池、SB R工藝等,這些技術處理系統凈化效果好、占地面積較小、生態環境效益顯著,但投資和運行費用較高、維護管理需專業。生態處理技術可對農村地區的廢棄池塘、洼地充分利用,采用生態塘處理系統和濕地處理系統,以減少資金投入,同時,還控制土地面積的占用。
1.2分散處理模式
在一些農村地區,需采用分散式的處理模式。農戶基本是單獨的住戶和獨立的社區,應分別進行污水收集、處理、排放。這些分散居住的農村地區,使用先進、集中的污水處理技術明顯不現實,加上農村地區的技術人員缺乏,因此,要因地制宜的采取方便管理、成本低廉、技術簡單的污水處理方式。對于住戶分散,較難通過管網收集自流污水的村莊,有單戶或幾戶就地處理模式:“三級化糞池+小型人工濕地”、“沼氣凈化池” 等。
1.3關于污水處理的思考
我國農村地區經濟落后,人才缺失,在考慮污水處理時,要結合農村實際,科學合理地利用農村地區的天然凈化能力,輔助使用現代化的污水處理技術,這樣才能高質量的實現污水處理。加強濕地污水處理技術的推廣,利用農村地區的自凈能力,開展清淤清潔的生態系統建設。如果一些農村的化糞池設施建設完善,則應該增加污水凈化設施,并有針對性的采取集中或分散處理。污水處理的高效,不僅需要完善的技術設施做支持,還應有嚴格、具體的管理規范,上下級部門要加強溝通,了解污水處理的真實情況,并制定有效處理措施。農村生活污水處理不當的原因,主要是資金不足,因此,要廣開渠道,增加資金投入,以及政府部門需建立專項資金,集中建立完善的污水處理設施。
2、農村生活污水處理技術
2.1 生態處理技術
生活污水的處理,是基礎保護生態環境,減少資源浪費而采用科技手段進行的控制污染的措施。我們通過污水處理,將有用的水資源應用到土地中,利用土壤!植物!微生物復合系統的物理、化學、生物學和生物化學特征,對污水中的水、肥資源加以回收利用,降低污水中的污染物,預防水土、土壤的污染。現代污水處理技術以土地為基礎,以土壤介質的凈化作用為核心,在污水處理中,重視污染成分的分離,關注植物、微生物共存體系與處理環境或介質的相互關系,從生態的角度去考慮污水處理。
2.1.1慢速滲濾生態處理系統
這種技術是將污水分配到種植農作物的土壤中,讓污水流過土壤,而植物系統的垂直滲濾就能達到凈化污水的作用,那些有用的成份還能被用作肥料,促進植物的生長。在污水處理時,所分配出去的污水一部分被修復植物吸收,還有的在滲入底土時,其中污染物被土壤介質截獲,或者被植物吸收、固定,或被土壤中的微生物轉化、降解,最后污染物成為無毒成份。
2.1.2快速滲濾生態處理系統
與上述污水處理方式相似,將污水分配到具有良好滲濾性能的土壤表面,污水經土壤表面向土壤底部流動,逐漸被土壤中的生物氧化、硝化、反硝化、過濾、沉淀、氧化和還原,最后,實現凈化污水污染物的目的。這種污水處理方法已經成為生活污水處理的主要方式,不僅被用于大城市,一些中小城市、城鎮、農村也得到廣泛使用,尤其是農村地區,利用農村地區資源豐富的優勢,達到生物污水處理的目的。
2.1.3人工濕地處理系統
人工濕地是對自然濕地的模擬,主要利用自然生態系統中植物、基質和微生物三者的協同作用,實現水質的凈化。我們利用土壤和按一定級別充填的填料組成人工濕地,并在濕地表面組建一個植物生長的自然生態系統,人工濕地雖然要占用大量土地面積,但工藝簡單、維護管理方便、運行費用低,生態環境效益顯著,因此,很適合遠離城市,地勢空曠的農村地區,也由于其投入資金少,不需要高級管理人才和技術人才,可被農村地區廣泛應用。
2.1.4穩定塘系統
在農村污水處理中穩定塘是一種高效的處理系統,它是一種利用天然凈化能力的生物處理構筑物的總稱,主要通過微生物降解、有機物吸附、有機顆粒的沉降和截濾作用去除,對
BOD5的去除率通常較高。穩定塘污水處理系統具有基建投資和運轉費用低、維護和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機物和病原體等優點,在我國,特別是在缺水干旱的地區,是實施污水資源化利用的有效方法,所以穩定塘處理污水近年來成為我國著力推廣的一項新技術。
2.2阿科蔓生態基處理技術
該技術與生態處理技術完全不同,但卻有著相同的目的。該技術是將具備高生物附著表面積、適宜的孔結構,仿生水草形態設計、純惰性的食品材料應用于污水處理中。通過這種材料,可以有效去除污水中的有機物,大量微生物附著在阿科蔓生態基表面,然后,將營養有機物進行生物氧化,最后,將有害物質逐漸轉化,從而去除水體中的有機物。根據阿科蔓生態基處理原理,對城鎮生活污水有積極作用,加上其在微生物附著材料上的創新,值得廣泛推廣。這是一種新型的污水處理辦法,只要合理調整好生態基的分布密度,挑選、培養好處理微生物,就能在污水處理中達到較好的效果。阿科蔓技術之所以能在農村生活污水處理中得到廣泛應用,還在于該技術能實現地處理,設備用量少,成本低,應用自然化的處理模式,減少了管理環節,同時,還能利用當地較少的用地,就能對農村地區各種污水及降雨引起的面源污染進行生態性處理。
結束語
農村生態環境污染的問題日益嚴重,究其原因,主要是農村生活污水處理不當,導致水體、土壤等各領域的污染。為了建設新農村,控制環境污染,必須加強農村地區的污水處理。由于農村地區各有特點,應因地制宜地選擇污水處理模式。近年來,我國已經發展了諸多適合農村的污水處理方法,但還存在不少問題,仍然需要我們在管理體制上不斷完善,以及在處理技術上積極借鑒國外先進技術,發展適合自己的處理方法。總之,在處理農村污水的問題上,依然是任重而道遠。
參考文獻: