当前,我国农村的大多数生活污水直接排放,造成河流、水塘污染,不仅影响村民居住环境,而且严重威胁了农民的身体健康。而目前,农村普遍存在基础设施建设薄弱、排水系统和污水处理建设不够完善等诸多问题。因此,重视与加强农村地区的污水排放收集和处理设施建设工作,避免因污水未经处理直接排放而对农村地区的水体、土地等自然环境产生污染影响,确保农村水源安全和农民身体健康,既是美丽乡村新农村建设中加强基础设施建设,推进村庄整治工作的一项重要内容,同时也是当前农村人居环境改善工作中所要解决的最急需、最迫切、最突出的问题,具有重要的现实意义。
农户污水收集系统、村内污水收集主管网系统可以对污水进行收集,通过玻璃钢化粪池和污水设备处理系统、人工湿地或市政管网截污等措施对污水进行处理,使出水达到回用标准,这样,排放水可回用或直排河道,力争实现污水零排放与污水资源化。
1 污水收集管网
污水收集管网包括村内主管网与入户管网。农户污水收集系统需要户内做污水收集管网,村内铺设污水主管网通过与户内污水收集管网的联通,将污水集中流入末级污水处理站处进行处理。
农户入户管网建设是污水管网建设的重要一部分。农村污水主要包括户内冲厕污水、洗浴及盥洗污水、厨房污水等,通过对农村旱厕进行改造,冲厕污水进入小型农村用化粪池,由溢出口将上清液排入村内的排水干管,进入污水处理厂进行处理。为节省水资源,使有限的水资源得以充分利用,在居民院内设置了集水池,居民可将洗浴、盥洗及厨房等污水倒入集水池内,集水池的污水可以用于冲厕或浇洒庭院绿地,冲厕水经化粪池进入户外污水收集管线。
户外污水收集管线将农户的污水集中,用预制泵站提升送入污水处理站进行处理。
2 污水收集量及管网计算的确定
污水来源主要为居民生活污水,不接纳处理地表径流的雨水和有毒有害废水。排水定额根据当地的用水定额,结合村内给排水设施水平等因素确定。根据居民户数、民俗旅游户数、企事业单位等的调查数量,计算确定最后的污水排量,根据污水排量的水力计算,设计污水管网的建设状况。
3 污水收集模式
农村不同于城市,污水排放面广而分散,规模较小,人口居住密度低,住宅较为分散,因此不宜采用传统的城市污水收集及处理模式。故须根据农村的特点,结合地形地貌,因地制宜地采用多种收集及处理模式,才能有效地解决农村污水治理问题。依据现场调查状况,并结合国内、国际上乡村污水治理的先进经验,当前主要有三种污水收集布置模式,分别为集中布置模式、分散布置模式、管网截污模式,各种具体特性如下:
1)集中布置模式。这种布置模式是农村污水治理的主要模式,通过铺设全村污水管网,将污水收集后,再进入污水处理站集中处理。这种模式适用于地势平缓的村子,治理效率高、占地少、处理彻底,出水水质标准高,水质稳定性好,可以有效解决农村水环境污染问题。
2)分散布置模式。有些农村住户分散,相互之间距离远,而且往往地势高低错落,沟渠、桥路等横穿村落,将这些各自汇集流淌的污水收集到一起集中处理,难度很大,甚至需要采取污水管道保温措施及进行污水提升,这对相对落后的农村来说,投资及运行费用均较大,而且实施起来难度也很大。为了有效地治理污水并节省工程投资,可以根据村庄的居住密度、地势坡度、沟渠路桥位置等,将每个村划分为大小不同的区域,每个区域内铺设局部污水管网,各自收集污水,各自处理,各自回用或排放。
3)管网截污的模式。对于距离市区或县城区较近,附近有市政污水管网,村子地势又较平缓的村庄,可以考虑通过铺设全村污水管网,将污水收集后,直接接入附近的市政管网由污水厂进行处理。该种污水治理模式,不需要在村庄附近建污水处理站,污水治理也比较彻底,但对村庄的地形条件有一定的要求,高程落差要符合接入市政管网要求,同时接入市政管网也需要一定的投资。只有具备这种外部条件的村庄或区域,可以采用管网截污的治理模式。
4污水处理工艺
农村污水末端排水口靠近市政污水管网区域,污水可直接纳入市政污水处理系统外,其区域的污水均需收集处理,使出水达到回用标准或达标排放。根据对多种污水处理工艺方案的比选,结合考虑村里的地理位置、出水排放要求等因素,当前污水处理主要有两种工艺,一种为MBR工艺,另一种为人工湿地工艺。
4.1MBR工艺
膜生物反应器MBR(Membrane Bio-reactor)是20世纪末发展起来的高新技术,它是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合,其高效的固液分离使出水水质良好,悬浮物和浊度接近于零,生活污水处理后可直接回用。
污水首先经化粪池厌氧消化,降低有机物负荷。化粪池安置在农户庭院附近,化粪池的出水经过管道收集至污水处理站。经格栅去除杂质后自流进入调节池,调节池中设提升泵将污水提升至膜池,膜池里包括细格栅和反应器,最终由抽吸泵将处理水排出系统。整个系统采用自动化一体式设备,操作简单方便,具有如下优点:
(1)出水水质优良、稳定。
(2)工艺简单。由于膜的高效分离作用,不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。
(3)占地面积少。处理单元内生物量可维持在高浓度,使容积负荷大大提高,同时膜分离的高效性,使处理单元水停留时间大大缩短。
(4)污泥排放量少,只有传统工艺的30%~50%,污水处理费用较低。
(5)膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质,可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大污水回用范围。
(6)系统抗冲击性强,适应范围广。
(7)较好的设备化和自动化,管理简便。
4.2人工湿地工艺
农村生活污水经化粪池处理后,上清液通过集水管道进入进水井,经过格栅流入沉淀池,经沉淀的上清液用泵扬入一级人工湿地,而后再进入二级人工湿地,二级人工湿地的出水回流至清水池,可供绿化、灌溉,也可溢流至附近坑塘。
该系统主要是利用有机质、砾石、沙以及矿物质等人工介质分层填充,表面栽种处理性能好、成活率高、耐水性强、成长周期长的植物芦苇,形成一个独特的生态系统。稳定运行后,填料和植物根系以及附着生长的微生物形成复杂的根脉生态系统。通过物理的沉降、过滤,化学的沉淀、吸附和分解,微生物降解代谢,植物的吸收等过程进行去除污染物。具有效率高、投资和运行费用低、维护管理简便等特点,在高程合适的条件下可以实现零能耗。
我国地域发展不平衡,不同地域间农村差别较大,加之农村地区长期以来形成的居住方式、生活习惯等方面的差异,使得污水处理模式不能过于单一,因此要根据农村具体现状、特点、风俗习惯以及自然、经济与社会条件,因地制宜地采用多元化的污水处理模式。
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