南方农村生活污水处理技术
2012-01-10 14:28 分类：技术应用 来源：中国污水处理工程网
随着农村经济的发展，农村地区生活水平不断提高，农村生活污水引起的面源污染问题也日益严重。而面源污染是造成湖泊富营养化重要原因之一，以前农村污染的问题在我国一直被忽略，近几年随着湖泊富营养的加剧，我们才把农村的污染治理问题逐步提到日程上来。到目前为止，处理农村生活废水的例子很少，加之广大农村的特殊性，找到适合农村生活污水处理的技术显得尤为重要和紧迫。
1 农村生活污水的水质调查
根据广州市环境保护局的统一部署，我院是第一批参与广州市农村污水、碧水工程的设计院之一。我院对广 州市有7000多个自然村，约301万农村 人口生活习惯、用水设施、用水特点进 行调查研究，发现农村多数住宅排水管出户前为雨污分流，生活污水排入市政 排水系统前均经过化粪池（简单厌氧发酵）处理。生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水等，因此生活污水主要含纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机类物质，还含有氮、磷等无机 盐类。污染物平均浓度如表1。
由于生活污水中污染物以有机物为主，同时生活污水中还含有许多微生物，对有机污染物进行分解，因而生活污水是不稳定的，生物可降解的和易腐烂的，如果不经处理直接排放到环境中会引起环境的污染。
2 农村生活污水的处理方法及工艺
生活污水中的污染物是以有机物为主，其生化性较好，通常情况下生活污水的处理都是采用生物处理的方法。根据广州市农村聚居的特点，一般都是以自然村为单位，村庄人口从几十人到几千人不等，村庄间的距离从几公里到几十公里，不同村庄的村民生活方式、经济结构等相对比较独立。我院经过长时间的调研后决定取消集中污水处理的方式，以自然村为单位结合现状排水特点进行分散处理。生污污水分散处理适用于广东地区农村现状，具有如下的特点：
（1）农村的经济结构均以自然村为单位，污水处理站的管理及设备的维护费用需由村民分担，通常是村内集体经 费支持。所以分散处理符合广东地区农村的经济方式。
（2）我国的土地政策是农村土地均属于农民所有，集中后的污水处理厂选址比较困难，更无法得到农民的支持。
（3）道路的建设落后于经济发展，富裕后农村道路已经无法满足村民出行的要求。集中处理的污水管网须在狭窄的村道上进行污水管网的施工，给村民的出行造成不便，村民极力的反对。
在对农村污水的长期投入和研究中，我们发现：农村污水处理工作必须与村民的思想方法和文化素质相结合； 污水处理站必须运行费用低，出水水质 高（不低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）的一级B标准），污水处理站须设置成绿化园林景观带。因此我院推荐人工湿地为主要的好氧处理工艺，根据进水水质情况，分别选择与厌氧发酵池、厌氧水解、接触氧化渠等相结合，常用的主要工艺流程 如下。
2.1 厌氧水解池－人工湿地
工艺流程如图1。技术特点为：通过多级厌氧池对污水中的有机污染物进行多级消化后进入人工湿地，污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。
2.2 接触氧化渠－人工湿地
工艺流程如图2。技术特点为：人工湿地技术上进行的改进，通过在厌氧水解池后增加接触氧化工艺段，提高氮磷的去除率。该技术工艺简单，无动力损耗，维护管理方便。
2.3 厌氧水解池－人工湿地－生态沟
工艺流程如图3。技术特点为：生活污水进入厌氧水解池，截流大部分有机物，并在厌氧水解作用下，被分解成小分子有机物和稳定的沉渣。厌氧水解池出水进入人工湿地，污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除；生态沟利用水生植物的生长，吸收氮磷，进一步降低有机物含量。
该工艺采用生物、生态结合技术，可根据农村自身情况，因势而建，无动力消 耗。厌氧水解池可利用现有净化沼气池改建或参照三格化粪池新建，生态沟可利 用现有河塘、沟渠进行改建。
3 农村污水工艺设计技术指标
我们对已运行的从化市、增城市、白云区农村污水进行总结，发现污水在主工艺池中停流的时间对出水的水质有重要影响。比如从化市的草埔村，总的停留时间为26个小时，出水水质：BOD5为21mg/L，CODcr为63mg/L；南沙区的芦弯村，总停留时间为28小时，出水水质：BOD5为17mg/L，CODcr为58mg/L。经过对广东 省300多个在运行的农村污水设计参数的分析，农村污水处理工艺参数建议如下：
（1）一级厌氧池（厌氧活性污泥）处理，水力停留时间24～30h，二级厌氧水解 池（厌氧挂膜）水力停留时间4～8h，污 泥清掏周期360d；接触氧化渠水力停留 时间24～2 8h；人工湿地水力停留时间 24～36h，水力负荷0.2～0.6m3/m2d。
（2）厌氧水解池水力停留时间
4～8 h，污泥清掏周期3 6 0 d；人工湿地水力停留时间2 4～3 6 h，水力负荷 0 . 2～0 . 6 m 3 / m 2 d；生态渠水力负荷 0.3～0.6m3/m2 d。
出水水质可达或高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－ 2002）的一级B标准。
4 管网设计与地形高程相结合
农村污水运行费用均要求低成本，要求采用无动力设计，因此管网设计时管道的埋深必须严格控制。广东省农村的地形多数为丘陵，给污水管网建设提供了条件，多数的房屋相对整齐，房屋的两侧有排水明沟。因此对广东省农村污水管的改建主要雨污分建 （建筑单体内污水管与雨水管一般分建，前面已述），通过改造的形式把现状的明沟改造为雨水渠，新增污水收集管网系统。此方法不但能解决污水对环 境的污染，同时也避免农村生活垃圾对污水水质的影响。从事农村污水设计几年来，通过对农村污水管网及城市市政污水管网在设计方面进行比较，有下列几方面的特点：
（1）管渠的接驳点。农村一般无独立的排污管网，住宅排污管从化粪出来后接入室外排水明沟，因此污水管网建设必须从住宅的化粪池开始，沿街坊排至污水处理站。
（2）排水管线布置原则。生活污水排放管道应根据农村建筑物的布置情况，结合排水流向、街坊、地形高程、减少埋深、自流排出的原则布置。宜沿道路和建筑物周边平行布置；主排水管道应布置在接支管较 多一侧。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
（3）排水管道管材选择。根据农村污水流量少、排放不均匀、管网施工困难等特点，排水支管一般采用U PVC或HDPE排水管，管径一般为φ150mm或φ2 0 0mm。主干管可用混凝土或双壁波纹管。
（4）排水管道流速及坡度。农村生活污水普遍为流量少，排水不均匀，管道设计为重力非满流，流速须大于淤积流速0. 6 0m/ s。最小的设置坡度，φ15 0 m m为0 . 0 0 5， φ200mm为0.004。
（5）窨井及检查井设置。生活污水排放管道在支管接入处，需设窨井；排水管道线上隔一段要设检查井，以方便维护疏通。
5 结束语
对于我国广大农村地区来说，居住分散，难以建立完备的管网系统，经济力量薄弱，缺乏污水处理专业人员。人工湿地具有造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、运行管理简单、维护方便等优点。此外，小型分散式污水处理装置具有布局灵活、施工简单、管理方便、出水水质保障等特点，也不失为解决农村分散式污水处理的有效途径。人工湿地的污水处理工艺，适合我国南方的气候特点，广东位于北回归线北侧， 年平均气温为2 0 . 7 ℃，夏季长，几乎无冬季，湿地的植物一年四季都有绿色，能有效地吸收有机物及为有机物的降解提供氧料。该处理系统工艺流程简单，出水水质好，抗冲击能力强，无需采用人工曝气、污泥回流、混合搅拌等措施，也就不存在大型的处理机械和复杂的操作控制系统，所以运行工作极为简单，不需要大量训练有素 的操作管理人员，非常适宜目前我国农村迫切需要经济、高效、节能、技术先进可靠的污水处理工艺和技术。
1 农村生活污水的水质调查
根据广州市环境保护局的统一部署，我院是第一批参与广州市农村污水、碧水工程的设计院之一。我院对广 州市有7000多个自然村，约301万农村 人口生活习惯、用水设施、用水特点进 行调查研究，发现农村多数住宅排水管出户前为雨污分流，生活污水排入市政 排水系统前均经过化粪池（简单厌氧发酵）处理。生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水等，因此生活污水主要含纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机类物质，还含有氮、磷等无机 盐类。污染物平均浓度如表1。
由于生活污水中污染物以有机物为主，同时生活污水中还含有许多微生物，对有机污染物进行分解，因而生活污水是不稳定的，生物可降解的和易腐烂的，如果不经处理直接排放到环境中会引起环境的污染。
2 农村生活污水的处理方法及工艺
生活污水中的污染物是以有机物为主，其生化性较好，通常情况下生活污水的处理都是采用生物处理的方法。根据广州市农村聚居的特点，一般都是以自然村为单位，村庄人口从几十人到几千人不等，村庄间的距离从几公里到几十公里，不同村庄的村民生活方式、经济结构等相对比较独立。我院经过长时间的调研后决定取消集中污水处理的方式，以自然村为单位结合现状排水特点进行分散处理。生污污水分散处理适用于广东地区农村现状，具有如下的特点：
（1）农村的经济结构均以自然村为单位，污水处理站的管理及设备的维护费用需由村民分担，通常是村内集体经 费支持。所以分散处理符合广东地区农村的经济方式。
（2）我国的土地政策是农村土地均属于农民所有，集中后的污水处理厂选址比较困难，更无法得到农民的支持。
（3）道路的建设落后于经济发展，富裕后农村道路已经无法满足村民出行的要求。集中处理的污水管网须在狭窄的村道上进行污水管网的施工，给村民的出行造成不便，村民极力的反对。
在对农村污水的长期投入和研究中，我们发现：农村污水处理工作必须与村民的思想方法和文化素质相结合； 污水处理站必须运行费用低，出水水质 高（不低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）的一级B标准），污水处理站须设置成绿化园林景观带。因此我院推荐人工湿地为主要的好氧处理工艺，根据进水水质情况，分别选择与厌氧发酵池、厌氧水解、接触氧化渠等相结合，常用的主要工艺流程 如下。
2.1 厌氧水解池－人工湿地
工艺流程如图1。技术特点为：通过多级厌氧池对污水中的有机污染物进行多级消化后进入人工湿地，污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。
2.2 接触氧化渠－人工湿地
工艺流程如图2。技术特点为：人工湿地技术上进行的改进，通过在厌氧水解池后增加接触氧化工艺段，提高氮磷的去除率。该技术工艺简单，无动力损耗，维护管理方便。
2.3 厌氧水解池－人工湿地－生态沟
工艺流程如图3。技术特点为：生活污水进入厌氧水解池，截流大部分有机物，并在厌氧水解作用下，被分解成小分子有机物和稳定的沉渣。厌氧水解池出水进入人工湿地，污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除；生态沟利用水生植物的生长，吸收氮磷，进一步降低有机物含量。
该工艺采用生物、生态结合技术，可根据农村自身情况，因势而建，无动力消 耗。厌氧水解池可利用现有净化沼气池改建或参照三格化粪池新建，生态沟可利 用现有河塘、沟渠进行改建。
3 农村污水工艺设计技术指标
我们对已运行的从化市、增城市、白云区农村污水进行总结，发现污水在主工艺池中停流的时间对出水的水质有重要影响。比如从化市的草埔村，总的停留时间为26个小时，出水水质：BOD5为21mg/L，CODcr为63mg/L；南沙区的芦弯村，总停留时间为28小时，出水水质：BOD5为17mg/L，CODcr为58mg/L。经过对广东 省300多个在运行的农村污水设计参数的分析，农村污水处理工艺参数建议如下：
（1）一级厌氧池（厌氧活性污泥）处理，水力停留时间24～30h，二级厌氧水解 池（厌氧挂膜）水力停留时间4～8h，污 泥清掏周期360d；接触氧化渠水力停留 时间24～2 8h；人工湿地水力停留时间 24～36h，水力负荷0.2～0.6m3/m2d。
（2）厌氧水解池水力停留时间
4～8 h，污泥清掏周期3 6 0 d；人工湿地水力停留时间2 4～3 6 h，水力负荷 0 . 2～0 . 6 m 3 / m 2 d；生态渠水力负荷 0.3～0.6m3/m2 d。
出水水质可达或高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－ 2002）的一级B标准。
4 管网设计与地形高程相结合
农村污水运行费用均要求低成本，要求采用无动力设计，因此管网设计时管道的埋深必须严格控制。广东省农村的地形多数为丘陵，给污水管网建设提供了条件，多数的房屋相对整齐，房屋的两侧有排水明沟。因此对广东省农村污水管的改建主要雨污分建 （建筑单体内污水管与雨水管一般分建，前面已述），通过改造的形式把现状的明沟改造为雨水渠，新增污水收集管网系统。此方法不但能解决污水对环 境的污染，同时也避免农村生活垃圾对污水水质的影响。从事农村污水设计几年来，通过对农村污水管网及城市市政污水管网在设计方面进行比较，有下列几方面的特点：
（1）管渠的接驳点。农村一般无独立的排污管网，住宅排污管从化粪出来后接入室外排水明沟，因此污水管网建设必须从住宅的化粪池开始，沿街坊排至污水处理站。
（2）排水管线布置原则。生活污水排放管道应根据农村建筑物的布置情况，结合排水流向、街坊、地形高程、减少埋深、自流排出的原则布置。宜沿道路和建筑物周边平行布置；主排水管道应布置在接支管较 多一侧。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
（3）排水管道管材选择。根据农村污水流量少、排放不均匀、管网施工困难等特点，排水支管一般采用U PVC或HDPE排水管，管径一般为φ150mm或φ2 0 0mm。主干管可用混凝土或双壁波纹管。
（4）排水管道流速及坡度。农村生活污水普遍为流量少，排水不均匀，管道设计为重力非满流，流速须大于淤积流速0. 6 0m/ s。最小的设置坡度，φ15 0 m m为0 . 0 0 5， φ200mm为0.004。
（5）窨井及检查井设置。生活污水排放管道在支管接入处，需设窨井；排水管道线上隔一段要设检查井，以方便维护疏通。
5 结束语
对于我国广大农村地区来说，居住分散，难以建立完备的管网系统，经济力量薄弱，缺乏污水处理专业人员。人工湿地具有造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、运行管理简单、维护方便等优点。此外，小型分散式污水处理装置具有布局灵活、施工简单、管理方便、出水水质保障等特点，也不失为解决农村分散式污水处理的有效途径。人工湿地的污水处理工艺，适合我国南方的气候特点，广东位于北回归线北侧， 年平均气温为2 0 . 7 ℃，夏季长，几乎无冬季，湿地的植物一年四季都有绿色，能有效地吸收有机物及为有机物的降解提供氧料。该处理系统工艺流程简单，出水水质好，抗冲击能力强，无需采用人工曝气、污泥回流、混合搅拌等措施，也就不存在大型的处理机械和复杂的操作控制系统，所以运行工作极为简单，不需要大量训练有素 的操作管理人员，非常适宜目前我国农村迫切需要经济、高效、节能、技术先进可靠的污水处理工艺和技术。
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