太湖流域農(nóng)村生活污水組合處理與滲濾處理系統(tǒng)研究

太湖流域農(nóng)村生活污水組合處理與滲濾處理系統(tǒng)研究

淀山湖位于江蘇省和上海交界處，橫跨江蘇省昆山市和上海市青浦。它是太湖流區(qū)洪水下入該區(qū)域的主要渠道和重要水資源的儲(chǔ)水設(shè)施。此外，它也是一個(gè)重要的省級(jí)生態(tài)緩沖區(qū)，是上海黃浦江上游重要的飲用水水源保護(hù)遺址。環(huán)淀山湖周邊有廣大的農(nóng)村地區(qū),江蘇省轄淀山湖鎮(zhèn)、千燈鎮(zhèn)、錦溪鎮(zhèn)、周莊鎮(zhèn),上海市轄金澤、練塘及朱家角三鎮(zhèn)(下稱(chēng)青西三鎮(zhèn))。2007年以前,區(qū)域內(nèi)大部分農(nóng)村生活污水就近直排,對(duì)淀山湖及其周邊水造成嚴(yán)重污染。在太湖流域污染治理被日益重視的今天,對(duì)環(huán)淀山湖區(qū)域農(nóng)村生活污水的治理技術(shù)及其成效進(jìn)行研究,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此,筆者在分析了青西三鎮(zhèn)的農(nóng)村生活污水排放現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題后,有針對(duì)性的選擇了復(fù)合濾池-人工濕地組合處理系統(tǒng)和地下土壤滲濾處理系統(tǒng)2種方法對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理,并對(duì)出水效果進(jìn)行了分析和監(jiān)測(cè),以期能為農(nóng)村生活污水處理提供借鑒,也為我國(guó)其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染整治提供參考。1青西三個(gè)城市農(nóng)村生活污水的排放和存在的問(wèn)題1.1污水的排放與生活方式、勞動(dòng)時(shí)間的關(guān)系青西三鎮(zhèn)人口17.587萬(wàn)(含戶(hù)籍人口和外來(lái)人口),按人均污水排放量105L/(p·d)計(jì)算,該區(qū)域農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水約674萬(wàn)m3。據(jù)筆者現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),青西三鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水主要來(lái)自洗滌、沐浴和部分衛(wèi)生潔具排水,具有量少面廣、有機(jī)物濃度相對(duì)偏高、日變化系數(shù)大、間歇排放、分布不均等特點(diǎn)。一般來(lái)講,青西三鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水的排放與居民的生活方式、作息規(guī)律具有密切關(guān)系。污水排放量一般在飯時(shí)(12:00前后、18:00-20:00)達(dá)到峰值,夜間排放量較低。且流量與污染物濃度呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系,即流量大時(shí)濃度相對(duì)較低。青浦河網(wǎng)密布,水資源豐富,青西三鎮(zhèn)農(nóng)村用水一般為河水、井水和自來(lái)水結(jié)合使用,其中自來(lái)水為飲用水,河水、井水多用于衣物洗滌、沖刷地面、飼養(yǎng)家禽等。1.2存在的問(wèn)題青西三鎮(zhèn)村落尚未大范圍開(kāi)發(fā),布局隨意而缺乏規(guī)劃,生活用具及生活方式多沿襲舊制,缺乏清潔性、生態(tài)性。1.2.1住宅建設(shè)隨意性青西三鎮(zhèn)的農(nóng)戶(hù)住宅多為因地形地勢(shì)而自然形成,住宅建設(shè)的隨意性很大。同時(shí),部分村落住宅分布集中,但間距狹小,污水就地就近排放入周邊河流,形成嚴(yán)重的面源污染。1.2.2生活污水的處理需要填埋青西三鎮(zhèn)較大區(qū)域的農(nóng)村生活污水未經(jīng)任何處理便直接排放,對(duì)村莊生活環(huán)境及地表水造成污染。1.2.3環(huán)境分析方面①舊制設(shè)施污染嚴(yán)重。青西三鎮(zhèn)少量農(nóng)家依然沿用傳統(tǒng)的糞桶和料池來(lái)囤積糞便。目前對(duì)農(nóng)家肥使用量需求較少,料池處理不及時(shí)或暴雨期間經(jīng)常出現(xiàn)溢流現(xiàn)象,污染周邊環(huán)境。②簡(jiǎn)易化糞池易造成污染。不少農(nóng)戶(hù)在新建、改建房屋時(shí)依然選擇建設(shè)簡(jiǎn)易化糞池,該方法屬少量土壤滲濾吸收、大量污水直排方式,不僅嚴(yán)重污染了周?chē)乃w,還為蚊蠅孳生提供了場(chǎng)所。③凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理,缺少全局觀念。少量村莊已建有三格式化糞池及納管凈化系統(tǒng),雖對(duì)本村生活污水集中較好,但由于設(shè)計(jì)不夠科學(xué),施工缺少規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),污水處理效果不理想,對(duì)下游及周邊水系污染較大。2農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的選擇2.1對(duì)地制宜的一般技術(shù)目前,農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)頗多,但如何因地制宜的選擇適合本地實(shí)際狀況的技術(shù),是處理中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。為較好的提高有害物質(zhì)去除率,選擇農(nóng)村生活污水處理技術(shù)時(shí)需重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)。2.1.1因地制宜的農(nóng)村污水收集處理方式需結(jié)合農(nóng)村地區(qū)的地形地勢(shì)、道路交通、居民住宅建設(shè)布局及未來(lái)規(guī)劃等具體情況,探索因地制宜的農(nóng)村污水收集處理方式,要求既能滿(mǎn)足當(dāng)前排放標(biāo)準(zhǔn)要求,還能適應(yīng)日后發(fā)展需要。2.1.2經(jīng)濟(jì)的適用性2.1.3運(yùn)營(yíng)和維護(hù)流程簡(jiǎn)單針對(duì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、從業(yè)人員技術(shù)水平和管理水平較低的地區(qū),應(yīng)優(yōu)先選用簡(jiǎn)便易行、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)管理方便的技術(shù)。2.2生活污水站由于青西三鎮(zhèn)的城市化進(jìn)程相對(duì)較低,農(nóng)村生活污水處理還剛剛起步,大部分農(nóng)村地區(qū)還不具備將生活污水集中收集并接入市政污水管網(wǎng)的條件。因此,農(nóng)村生活污水可以以自然村為單位,分別設(shè)置污水處理站進(jìn)行處理。根據(jù)青西三鎮(zhèn)的具體情況、特點(diǎn),經(jīng)過(guò)分析研究,選用“復(fù)合濾池-人工濕地組合處理系統(tǒng)”和“地下土壤滲濾處理系統(tǒng)”2種方法,對(duì)該區(qū)域的農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理。2.2.1金澤鎮(zhèn)人工自然技術(shù)研究復(fù)合濾池-人工濕地組合處理系統(tǒng)屬于污水集中處理模式,適用于居住相對(duì)集中且有閑置荒地的村莊,尤其適用于有地勢(shì)差或?qū)Φ兹コ筝^高的村莊。該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于青浦區(qū)金澤鎮(zhèn)的謝莊、羅天浜以及練塘鎮(zhèn)的前灣、北王浜、金田村等5個(gè)自然村。該工藝采用了特殊的組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和復(fù)合濾料,屬于新型生物膜處理工藝,其核心由濾池(濾床與濾料)、布水裝置和排水系統(tǒng)組成。該處理系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn):運(yùn)行費(fèi)用低、系統(tǒng)殘?jiān)?、處理效率高[反應(yīng)器處理負(fù)荷可達(dá)3kgCOD/(m3·d)]、自動(dòng)化程度優(yōu)、無(wú)噪音及氣體污染等。由于采用了集中處理模式,單位農(nóng)戶(hù)分?jǐn)傉嫉剌^小,但管網(wǎng)收集系統(tǒng)費(fèi)用較大。2.2.2生活污水深度處理地下土壤滲濾處理系統(tǒng)屬于污水分散處理模式,適用于居住相對(duì)分散、村莊規(guī)模較小、地形條件復(fù)雜、村內(nèi)河道較多等原因,造成的污水不易被大規(guī)模集中收集的村莊,在用地條件許可且具備施工條件的情況下,可采用分散處理模式。該項(xiàng)技術(shù)試點(diǎn)時(shí)選擇的村莊較多,主要應(yīng)用于青浦區(qū)朱家角鎮(zhèn)安莊等10個(gè)自然村,金澤鎮(zhèn)尤浜村、張聯(lián)村等21個(gè)自然村。該工藝基于自然生態(tài)原理,以節(jié)能、省資源為指導(dǎo)思想,予以工程化、實(shí)用化而創(chuàng)造的一種新型小規(guī)模的污水凈化工藝,綜合利用土壤-填料-微生物-植物共同作用處理生活污水的復(fù)合凈化技術(shù)。其處理技術(shù)主要有以下特點(diǎn):整個(gè)處理裝置埋在地下、不占用地表面積,受外界氣溫影響較小,對(duì)進(jìn)水負(fù)荷的變化適應(yīng)性強(qiáng),在降低生化需氧量(BOD)的同時(shí)能去除氨和磷,基建投資少、運(yùn)行費(fèi)用低,污泥產(chǎn)生少,污泥設(shè)置或處理費(fèi)用低等。該工藝的缺點(diǎn)是需要流轉(zhuǎn)土地稍多。3復(fù)合濾池/人工濕地組合系統(tǒng)指標(biāo)分析為了檢驗(yàn)青西三鎮(zhèn)選擇的農(nóng)村生活污水處理工藝的實(shí)際效果,采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行的處理裝置出水進(jìn)行了采樣及分析(表1)。由表1可知,復(fù)合濾池-人工濕地組合處理系統(tǒng)出水CODCr、BOD5、NH3-N、TP等指標(biāo)4個(gè)采樣站8次均值分別為34.3、4.2、3.3及0.3mg/L;地下土壤滲濾處理系統(tǒng)出水中,上述4項(xiàng)指標(biāo)的含量與復(fù)合濾池-人工濕地組合處理系統(tǒng)相近,均值分別達(dá)35.4、4.8、3.4及0.4mg/L。將2種處理工藝的出水污染物含量與《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》比較發(fā)現(xiàn),2種工藝的出水均低于一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)(一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)要求處理后排水中CODCr、BOD5、NH3-N、TP4項(xiàng)指標(biāo)分別≤60、20、8、1mg/L)。4生活污水處理系統(tǒng)方案(1)青西三鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水排放現(xiàn)狀不容樂(lè)觀,需選擇科學(xué)適用的污水處理技術(shù)進(jìn)行污染物消納,并盡快進(jìn)行納管后排放。(2)小范圍試點(diǎn)采用的“復(fù)合濾池-人工濕地組合處理系統(tǒng)”和“地下土壤滲濾處理系統(tǒng)”處理技術(shù)的針對(duì)性較強(qiáng),處理效果較好,出水CODCr、BOD5、NH3-N、TP4項(xiàng)指標(biāo)達(dá)基本到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。建議可增多試點(diǎn),進(jìn)行普適性研究。知識(shí)鏈接目前污水處理系統(tǒng)主要是根據(jù)污水處理水平的要求,采用一種或幾種處理技術(shù)或工藝聯(lián)合處理污水。按照污水處理技術(shù)的適用條件,農(nóng)村地區(qū)生活污水處理系統(tǒng)可分為集中處理和分散處理兩大類(lèi)。①集中處理系統(tǒng)。集中處理系統(tǒng)主要是指(小型化)污水處理廠、人工濕地系統(tǒng)或土地處理系統(tǒng)等,通過(guò)一系列物理、化學(xué)以及生物措施減少污水中的污染物,