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净化槽在农村生活污水处理中应用

      随着农村、农业经济的快速发展和农民生活水平的提高,广大农村生活污水的排放量不断增加。众所周知,我国农村的生活污水基本上是直接排放,很少能够做到集中处理。如果得不到适当处理,一方面会影响环境卫生,滋生蚊蝇,传播疾病;另一方面,由此而产生的面源污染,会对邻近的江河、湖泊水质造成较大影响。针对农村生活污水的排放特点,开发适合我国广大农村的污水处理技术,对于我国的环境保护和新农村建设具有重要意义。
1农村生活污水处理技术现状与要求
     资料显示,近年来农村生活污水的排放量呈逐年上升趋势。预计到2010年,中国农村(包括乡镇)污水排放量约270亿t,然而,我国对农村生活污水处理能力低、处理方式较为落后,还远远不能满足农村、农业经济发展的需要。
     近年来,国内研究人员采用上流式厌氧污泥床(UASB)、序批式生物反应器(SBR)、膜生物反应器和地埋式接触氧化池等技术处理农村生活污水,但都由于投资大、能耗高、运行费用高、管理难度大等原因难以在农村推广应用。而目前研究较多的人工湿地技术及在其基础上发展而来的人工复合生态床等处理技术也存在有机负荷较低、处理效果受季节影响较大和日常维护难的缺点,也难以适用大规模推广。
针对我国目前的农村生活污水处理情况,选择工艺应该满足以下要求:(1)应抗冲击负荷能力强,且宜就近单独处理;(2)应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗;(3)工艺应运行管理简单,维护方便[1]。
     近年来,日本研究者开发了一种称为“净化槽”的处理设施,根据多年的实践表明该设施具有较强的实用性,特别适合农村生活污水的处理。
2净化槽技术简介
     净化槽是一种应用物理和生物过程对家庭生活污水进行净化处理的设施。该设施不但能对独家独户的排放污水作单独处理,也能对独立社区的排放污水作集中处理。根据净化槽的构造,其处理工艺由5部分构成(图1)。
     净化槽的主要工艺是水解和接触氧化,也可以配合投加有效微生物(EM)菌液。固形物的去除是通过沉淀分离槽、厌氧过滤槽来实现。它对污水起预处理作用,主要沉淀无机固形物、寄生虫卵及相当部分悬浮有机物,以减轻后继生物处理工艺的负荷;过滤槽装有塑料填料,填料上长有厌氧的生物膜,去除可溶性有机物。污染物的分离去除通过曝气槽或接触曝气槽、回转板接触槽来实现,其原理是采用接触氧化工艺,集曝气、高滤速、截留悬浮物和定期反冲洗等特点于一体,依靠反应器上所附着生物膜中微生物的氧化分解、吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食及厌氧段的硝化作用,来进一步降低污染物的含量。处理后的废水经过沉淀槽进一步沉淀,在其末端设置消毒盒,内部填装有固体氯料,出水经消毒盒与固体氯料接触完成对污水的消毒作用。最终剩余污泥可进行回流,另外一部分经过浓缩运送至填埋厂达到污泥减量化。
     净化槽具有高效去除有机物、营养盐的能力,有利于处理水在当地的再利用的能力。通过装置的运行,其基本性能达到国家规定标准:BOD在10mg・L-1以下,COD在15mg・L-1以下,TN在10mg・L-1以下(因处理工艺而定),TP在1mg・L-1以下。并且安装方便、操作简单,抗击冲击负荷能力强,有利于保持设置地的水质水量,具有较大的推广价值。
3净化槽在日本应用实例
     日本净化槽的设置数量逐年上升,到2005年,净化槽服务人口数约达1093万人,占其全国人口的10%左右,比起1995年,增长近乎一倍。厚生省长期采取国库补助制度对净化槽装置进行整备,进一步加快了净化槽的发展[2]。日本诸多机构都对净化槽的使用情况进行了调查。例如,神奈川县小规模净化槽非常普及,为考察其对生活污水的处理效果,在县内设置了处理人员数量为5 ̄8人的合并处理净化槽12座。检测结果表明,在被调查的净化槽中,50%净化槽的出水BOD低于11mg・L-1,75%出水BOD低于19mg・L-1,84%出水低于25mg・L-1。调查结果表明,净化槽具有较强的处理能力。若要进一步增强净化槽的处理效果,可对净化槽进行一定的改造,比如在单位装置后追加砂滤装置、活性炭吸附装置和膜分离装置等3次处理装置或采用投加铁盐和铝盐的强化除磷工艺等。
4国内应用存在的主要问题及前景分析
     净化槽技术在日本经过50多年的发展,已经较为成熟。相对于传统工艺而言其优势主要表现在节省动力,管理操作简便,实现了污水和污泥一体化,常年不排泥,高效脱氮除磷的优良特点;运行期间较稳定且无需专人管理,造价低;安装不受地形影响,工程期短,设计灵活,处理效果显著等,可以达到经济上和技术上的可行性。但是,净化槽在国内的推广应用及国产化方面还存在一些问题:(1)开发设计过程中还需要进行大量的研究,以确定其设计参数。(2)该净化槽出水磷指标未达到国内GB8978—96《污水综合排放标准》一级标准,还需考虑在净化槽后用植物吸收除磷或其他脱磷措施。(3)在净化槽的国产化过程中,需要解决配套设备如风机及填料等的有关问题。(4)无国家和行业标准,缺乏规模经济效益,未建立维护管理系统,无国家级的技术评价系统等。针对上述存在的问题,我们需要加强与日本环境界的科技合作,根据中国农村生活污水的特征,开发适合我国国情的净化槽技术[3],大力推广,使其在进一步推动我国农业、农村经济快速发展中发挥积极作用。
5结论与展望
     农村生活污水已经成为我国社会主义新农村建设的瓶颈之一,开发经济、技术可行的处理技术迫在眉睫。相对于传统处理工艺,净化槽具有高效、一体化、污泥少和出水可循环利用等优点,建议在此装置的基础上改造和研制出符合我国国情的生活污水处理装置。