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羅安程:長三角區(qū)域農(nóng)村生活污水治理的技術(shù)需求及思路

訪問量:2518   發(fā)布時間:2020-09-18 16:50:15 字號+  字號-
2020年9月11日,“第十屆中國農(nóng)村和小城鎮(zhèn)水環(huán)境治理論壇暨第四屆村鎮(zhèn)環(huán)境平臺---中關(guān)村中科水環(huán)境保護技術(shù)創(chuàng)新推廣水中心論壇”在廣州召開。浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院資源科學(xué)系教授羅安程作題為《長三角區(qū)域農(nóng)村生活污水治理的技術(shù)需求及思路》的報告。


浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院資源科學(xué)系教授羅安程

我國早期的農(nóng)村污水處理重點是以糞便無害化處理、人糞尿的合理施用、疫病防治為重點,對于COD、氮磷等污染并不關(guān)注。在醫(yī)療衛(wèi)生、藥品等發(fā)展后,常見傳染病不再成為農(nóng)村主要環(huán)境問題時,污水治理不再是農(nóng)村工作的重點。在70~80年代,農(nóng)村生活污水處理幾乎無人研究。

農(nóng)村污水的規(guī)模化達標(biāo)治理工程始于本世紀(jì)初的安吉縣。典型工程為浙江省環(huán)科院在山川鄉(xiāng)設(shè)計的“阿科蔓”污水處理工程,首開我國規(guī)模化治理農(nóng)村污水之先河。安吉縣為全國第一個生態(tài)縣,在生態(tài)縣創(chuàng)建中,從2001開始,以每年10-20個村的速度推進。

從2003年浙江省提出社會主義新農(nóng)村建設(shè)和生態(tài)省建設(shè)開始,開展農(nóng)污治理達17年之久,農(nóng)村生活污水處理設(shè)施經(jīng)歷了數(shù)量從無到有、從少到多,技術(shù)不斷更新迭代,治理經(jīng)驗不斷積累豐富的進程。2003年、2006年、2010年、2013年、2014-2016年是浙江省農(nóng)村生活污水治理的關(guān)鍵節(jié)點。2013年11月,作出了“五水共治”重大決策。2014-2016年,全省共投入約400億元資金用于農(nóng)村生活污水治理。

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施存在問題分析

經(jīng)過對浙江某縣農(nóng)村污水處理系統(tǒng)(總數(shù)2000余座)進行核查后發(fā)現(xiàn)總結(jié),主要存在三方面問題:
設(shè)計階段:存在問題占40%或更高。主要包括工藝缺陷、設(shè)備設(shè)計錯誤、選址不合理等。
建設(shè)階段:存在問題占80%。包括漏水、無出水、開裂、無電、處理設(shè)施破損等。
運維階段:占40%。部分運維不佳的原因是工藝與費用的問題。

一、設(shè)計階段存在問題

通過對浙江省各地區(qū)工藝類型分布進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)。厭氧+人工濕地工藝應(yīng)用最多,其設(shè)施占比達到了34.3%;浙江省內(nèi)應(yīng)用范圍最廣的為A2O工藝,在80%的調(diào)研地區(qū)內(nèi)均有分布,設(shè)施點位占比為32.7%;厭氧+生物轉(zhuǎn)盤、厭氧+生物濾池、A2O +人工濕地工藝占比在5%-10%。各工藝特點及使用情況如下:

(1)A2/O池(罐)
A2/O工藝設(shè)計成熟,占地面積較小;施工方便、利于招標(biāo)。但受出水水質(zhì)的影響因素較多,如pH、DO、溫度、污泥濃度、污泥泥齡、水力停留時間及二沉池的沉淀效果等。單獨使用A2/O工藝需要有良好的運維管理,否則達標(biāo)率很低。針對農(nóng)村村生活污水處理規(guī)模較小的特點,當(dāng)前也有部分成套化、裝備式A2/O反應(yīng)器應(yīng)用。
(2)A2/O池(罐)+人工濕地、生物濾池、氧化塘、土地滲濾
在A2/O工藝加了后段人工濕地后,出水穩(wěn)定性大大提高,尤其是總氮、總磷、SS,同時運維管理的便捷性提高,達標(biāo)率增加明顯。但需要注意后段人工濕地的設(shè)計負荷、布水方式、管理質(zhì)量。
(3)厭氧池(罐)+人工濕地、生物濾池、氧化塘、土地滲濾
厭氧工藝設(shè)計成熟,無能耗,管理方便。加了后段人工濕地等后,出水進一步凈化,同時運維管理便捷,可達標(biāo)排放。關(guān)鍵是厭氧HRT及后段人工濕地等設(shè)計負荷、布水方式、管理質(zhì)量。人工濕地的水力負荷不高于0.08m3/m2/d,其它后段處理負荷要明顯低于AO/A2O+,不然難以達到處理效果。
(4)人工濕地
人工濕地工藝總體來看,出水水質(zhì)達標(biāo)率不高。原因不是因為人工濕地處理能力不足,而是設(shè)計負荷過大、布水方式不正確、基質(zhì)類型與填充方式有問題。此外農(nóng)村污水處理設(shè)施應(yīng)進出水口同時采樣,分析數(shù)據(jù)會出現(xiàn)負值問題。
(5)穩(wěn)定塘技術(shù)
利用天然水體中的好氧、厭氧微生物和藻類物質(zhì),對廢水中的有機物進行好氧、厭氧生物處理的人工或天然池塘的總稱。在有條件的地方,是一種良好的污水處理工藝。 建議與厭氧、AO等工藝組合。
(6)MBR
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor),是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。處理后水質(zhì)較好,尤其是感觀上,清澈透亮。在經(jīng)濟條件好、水質(zhì)要求高的地方有運用。

二、施工建設(shè)階段存在問題

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施施工建設(shè)階段的問題主要有:

(1)地面沉降及其問題.

(2)出水井缺失問題:出水井缺失時,污水經(jīng)處理后直接下滲可能會污染地下水,也會引起終端沉降等問題。

(3)電力供應(yīng)問題:終端在建設(shè)期沒有接通電力或電力損壞,終端內(nèi)設(shè)備都無法正常運行,罐體只能維持厭氧環(huán)境,處理效率低下。

(4)格柵安裝問題:例如沒有裝配格柵或者格柵安裝不規(guī)范或用材材質(zhì)有問題。

(5)罐體問題:典型罐體問題包括罐體內(nèi)各個區(qū)域連通、區(qū)域順序錯誤、罐體破裂、罐體結(jié)構(gòu)不合理造成短流、曝氣位置錯誤等。

(6)填料填充度問題:在調(diào)查的650個前端工藝為A/O的終端中,厭氧池、好氧池填料填充度能同時達到適量的終端僅37個,占比5.7%;在1424個前端工藝為A2/O的終端中,厭氧池、兼氧池、好氧池填料充滿度能同時達到適量的終端僅171個,占比12.0%。廣泛存在著填料量不足的情況。

(7)風(fēng)機安裝問題:在設(shè)置了好氧區(qū)的工藝中,維持好氧池環(huán)境需要長期保持一定的曝氣。在對2374個設(shè)置了好氧區(qū)的終端核查后,發(fā)現(xiàn)有65個終端沒有為好氧區(qū)裝配風(fēng)機。

(8)回流設(shè)備安裝問題:A/O、A2/O工藝中,共計606個終端裝配率回流泵,832個終端加入了氣提回流的管道,裝配率為81.6%。

(9)管網(wǎng)建設(shè)問題:共明確判定67個終端的進水管網(wǎng)有問題,包括管網(wǎng)破裂的終端38個、管網(wǎng)未合理接入終端的29個;核查有進水的2326個終端中,共計651個進水感官判斷為雨污混流,占比27.9%,造成此現(xiàn)象的主要原因也是管網(wǎng)建設(shè)問題。

(10)滲漏現(xiàn)象:在核查過程中,發(fā)現(xiàn)人工濕地有明顯的滲漏情況。除此以外,核查人員還通過水位、水量、構(gòu)筑物的觀測,確定了64個有滲漏問題存在的終端,包括出水井滲漏20座、罐體滲漏29座、化糞池滲漏15座。另外,在全部終端中,共計182座終端有進水進入,卻表現(xiàn)沒有出水,這些終端疑似滲漏。

三、運維階段存在問題

(1)運維管理交接問題
農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)完成后的交接目前存在許多問題:例如驗收交接前的工程質(zhì)量如何認(rèn)定、交接資料是否完整等等。目前存在許多污水治理工程 “被”交接或者工程驗收“合格”而交接時不合格的情況。
(2)污水水源問題
農(nóng)村污水處理設(shè)施運行過程中,哪些來水應(yīng)該被接納是一個很大的問題。設(shè)施運行中,本應(yīng)該以合同約定、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容為準(zhǔn),但在實際運營過程中會出現(xiàn)許多難以預(yù)料的問題。例如有些因建設(shè)時期未考慮到的污染源的出現(xiàn),如果遵循實事求是的精神,改造原有污水處理設(shè)施或截除污染源,則資金問題又難以解決。
(3)運維成本問題
農(nóng)村生活污水第三方運維的成本構(gòu)成與污水處理廠有極大不同。如果配件、材料另算,主要成本構(gòu)成如下:人力成本,約占50-60%;電費成本,與工藝有關(guān),通常占20-30%;交通成本,約占20%左右。浙江省第三方運維價格戶均100-150左右,實際需要支出(含管網(wǎng)運維)250-300元。A2O、MBR等需要大量有經(jīng)驗的技術(shù)人員,人員工資是最大的一塊支出。

幾點思路

1.選擇合適的工藝或工藝組合

不存在“包打天下”的“好技術(shù)”。企業(yè)在推廣自己技術(shù)的同時,也要考慮到業(yè)主方的需求,盡可能減少業(yè)主的負擔(dān),尤其是運維的便捷便利性。在有條件的地方應(yīng)該盡量采用無動力、少動力的生態(tài)方式處理。隨意提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),盲目強制性提高能耗不值得提倡。

2.加強農(nóng)村生活污水資源化利用的研究與技術(shù)推廣

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的第三方運維產(chǎn)生的經(jīng)濟負擔(dān)極其巨大。從生態(tài)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益多方面考慮,農(nóng)村生活污水的資源化利用是唯一的出路所在。浙江通過實地采樣和問卷調(diào)查后發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)剞r(nóng)村群眾對生活污水資源化利用的可接受度其實很高,但也存在對污染物性質(zhì)認(rèn)識不夠或者認(rèn)為資源化產(chǎn)物不如肥料“有勁”等情況。
基于此,浙江大學(xué)特對農(nóng)村生活污水資源化利用進行了可行性分析,認(rèn)為應(yīng)著重解決三方面的問題。一是安全問題:特別需要重視農(nóng)村生活污水資源化利用過程中污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險評價,尤其是微量污染物的遷移規(guī)律。二是技術(shù)問題:要大力研究農(nóng)村生活再生水灌溉高效利用與安全調(diào)控技術(shù)。三是方法問題:主要是農(nóng)村生活污水處理與安全利用相關(guān)設(shè)備的研發(fā)。
目前,浙江大學(xué)研究組已經(jīng)研究出多項農(nóng)村生活污水水肥資源差別化利用技術(shù),包括:
(1)基于灌溉的農(nóng)村生活污水保氮保磷處理技術(shù)研究
在灌溉用水期,結(jié)合灌溉對養(yǎng)分資源需求,重點研究能夠高效去除有機污染物、且最大限度保留污水中的氮磷養(yǎng)分資源的生物膜工藝。研發(fā)出滿足灌溉安全的污水水肥資源利用技術(shù)。
(2)基于膜生物反應(yīng)器的農(nóng)村生活污水再生處理技術(shù)研究
在灌溉間歇期,研究去除有機物、氮、磷等污染物的高效低耗膜生物反應(yīng)器工藝,將出水利用多功能生態(tài)塘深度處理后存儲備用。重點開展膜孔徑(微濾膜和超濾)、膜材質(zhì)(聚乙烯中空纖維膜和陶瓷膜)、操作方式、水力特性等對膜生物反應(yīng)器出水水質(zhì)與通量的影響研究。
(3)農(nóng)村生活污水新型聯(lián)合消毒系統(tǒng)研究
開展臭氧、電化學(xué)和紫外消毒技術(shù)及新型聯(lián)合消毒技術(shù)研究,通過測定大腸桿菌和抗生素的去除率,確定最佳條件,評價消毒效果。
(4)生態(tài)攔截-基質(zhì)強化脫氮-微納米曝氣-健康水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)研究
研究多功能生態(tài)塘中水生植物的適配種植模式、強化脫氮基質(zhì)配方與級配方式、曝氣方式與時間以及水下森林-水生動物健康水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建。研發(fā)適用于灌溉間歇期的再生水處理與水資源蓄存利用技術(shù),為灌溉、生態(tài)環(huán)境補水提供再生水源。
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