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            農村水環境治理及人工濕地處理技術可行性分析

            來源:環保新聞網|上海市環境保護產業協會(滬環協)官方網 作者:環保新聞網|上海市環境保護產業協會(滬環協)官方網 發布時間:2012-01-03 查看次數:1314

            農村污水是指農村地區居民在生活和生產過程中形成的污水。農村生活污水是指居民生活過程中廁所排放污水、洗浴、洗衣服和廚房污水等。農村生污污水量大面廣,2001年,全國農村生活污水排放量約為83.2億t,生活污水中大量的污染物質加重受納水體的污染,造成水體水質惡化,特別是污水中含有大量氮、磷,會使水體富營養化,這個問題引起了人們的普遍關注[1]。

            1 農村水環境和污水治理現狀

            1.1農村水環境現狀

            20世紀80年代以前,我國農村水環境總體狀況良好,水污染問題是局部性的。1980年以來,我國農村水環境質量不斷惡化,目前農村水環境問題主要表現在:①排污河兩岸、污水灌溉農田及地下水污染嚴重,許多清水河變成了排污河;②鄉鎮企業布局分散、生產工藝落后,排污種類多、濃度高,往往是一個企業污染了一條小河、一個池塘、一片農村,對農村水環境造成了嚴重威害;③城郊集約化畜禽養殖場和農村生活排污問題日益突出,大量的糞便就地堆放、污水就地排放,污染了農村內部及周邊水環境和衛生環境,使鄉村小河、池塘變成了臭水溝、臭水塘;④農業內部化肥和農藥的大量使用、流失,已成為農村地下水和大江、大河及湖泊污染的主要原因[2]。

            農村水環境狀況將面臨一個非常嚴峻的問題,灌溉水污染嚴重,地下水超采,污染嚴重,地表水呈不斷惡化趨勢,逐漸喪失其原有的生態環境功能[1]。

            1.2農村污水治理現狀

            目前,特別是在湖北省中西部農村及鄉鎮基本沒有污水集中處理設施,村民產生的生活污水處理率基本為零,人畜糞便因得不到妥善處理,糞便污染物會隨著雨水徑流間接排入附近水體,嚴重污染當地農村的水源環境,這也是導致農村疫病流行的重要因素。據調查,農村周邊已很少有3類水質以上水體,一些養殖業比較發達的的鄉鎮,周邊水體甚至為劣5類水體,農村濕地生態系統已遭受嚴重破壞,喪失了原有水體自凈的功能。污染嚴重的個別地區,農民飲用水的主要水源淺表層地下水也已不同程度的受到污染。農村人口居住分散,規劃滯后,農村污水處理工作難度特別大。過去,我們一直把環保工作重點放在大中城市,而忽視了占全國總面積近90%的廣大農村。從而致使農村環境問題日益惡化,而水污染環境問題尤為突出,呈現出迅速惡化趨勢[2]。

            目前農村污水治理工作尚屬起步階段,仍存在許多困難和問題。一是建設資金嚴重缺乏。農村生活污水治理設施屬于公益性項目,需要大量公共財政資金投入,由于各地財政比較困難,加上大部分鄉鎮經濟薄弱,資金投入嚴重不足,導致治污項目很難開展;二是認識不到位,農村污水治理尚未引起人們的足夠重視。所以就湖北省而言,特別需要研究開發建設成本低、處理效果好、運行無費用或低費用、適合分散型處置的處理技術對農村水污染問題進行治理。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

            1.3農村水污染治理的對策

            湖北是水資源相對充足的省份,所以在充分利用水資源的同時也應積極保護水資源,對農村水污染進行治理。在制定水環境保護措施時,結合自身的經濟、環境特點,因地制宜地尋找適合湖北省農村水環境治理與保護措施,達到治理和保護農村水環境的目的。

            農村水污染治理應著眼于長遠,做好村鎮建設的規劃,目前湖北省農村普遍存在規劃滯后、規劃不科學等問題。要加強村鎮規劃工作,將農村污水和生活垃圾處理等作為重要內容納入其中。因地制宜,采用分散治理和集中治理相結合的方式進行。①對于畜牧業較發達的農村,宜采用沼氣處理技術,結合改廁、改廚、改欄,綜合處理畜禽糞尿和生活污水;②另外積極推廣生活污水濕地處理模式,充分利用農村池塘、水田的自凈能力,結合農村景觀建設,開展清淤清潔、養魚養萍行動,恢復和重建濕地生態系統。

            2 利用人工濕地治理農村生活污水

            2.1 人工濕地污水處理工藝簡介

            人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面,將污水、污泥有控制的投配到經人工建造的濕地上,污水與污泥在沿一定方向流動的過程中,主要利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用,對污水、污泥進行處理的一種技術。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。

            人工濕地對廢水的處理有十分復雜的凈化機理,人工濕地運行穩定后,填料表面吸附了許多微生物形成的大量生物膜,植物根系分布于濕地表面,人工濕地依靠物理、化學、生物的協同作用完成污水的凈化過程,強化了自然濕地生態系統的去污能力[3]。

            2.1.1 人工濕地對SS的去除

            污水中可沉降的SS主要依靠濕地系統中物理沉降作用去除。由于濕地水流極其緩慢,水淺,加上植物莖桿的阻擋作用,SS在進水口幾米內能有效地去除。實驗表明,所有的固體物在系統最初的20%面積處得到去除。膠體狀的SS主要依靠微生物的作用、填料滲濾作用去除。

            2.1.2 人工濕地對有機物的去除

            人工濕地對有機物有著較強的降解能力,污水中不溶有機物通過濕地的沉淀、過濾作用,可以很快地被截留而被微生物利用,而污水中的可溶有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程被分解去除,因此濕地床對有機物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的結果。反應過程中主要氧源來自水面復氧和植物向根區的過量氧傳導。濕地系統對BOD5的去除可達80%以上。有研究表明,污水在濕地床內流動時,污水COD的降解速率會隨著遷移距離的延長,呈現逐漸減慢的趨勢,關于這一現象還有待研究。

            2.1.3 人工濕地對氮的去除

            氮是植物生長不可缺少的一種元素,污水中的無機氮通常包括NH3-N和NO3-N,它們均可以被濕地中植物吸收。合成植物蛋白質,最終通過植物的收割從濕地中得到去除。另外,人工濕地中的填料也可通過一些物理和化學的途徑如吸收、吸附、過濾、離子交換等去除一部分污水中的氮 。

            但是,濕地系統中氮的去除是主要的還是通過濕地中微生物的硝化和反硝化作用。人工濕地中種植的水生物植物的重要功能之一就是將氧氣從上部輸送至植物根部,從而在植物根區附近形成一個好氧環境,而隨著離根系距離的逐漸增大,濕地中依次出現缺氧、厭氧狀態。這樣的條件有利于硝化菌和反硝化菌的生長。為硝化反應和反硝化反應的進行提供了條件。

            2.1.4 人工濕地對磷的去除

            污水中磷的存在形態取決于污水中磷的類型。最常見的有磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷酸鹽等。人工濕地對磷的卻除是通過植物的吸收、微生物的去除作用和填料的吸收過濾等幾方面的作用共同完成的。

            2.2 人工濕地處理農村生活污水的可行性

            2.2.1 經濟可行性

            我國廣大農村居住比較分散,農村生活污水具有水量小,不利于生活污水的集中收集和處理,且有機物濃度偏高、日變化系數大等特別。大多數農村地廣人稀,經濟發展一般,還沒有能力在環境治理方面投入較大的資金,需要一種投資相對小,運行穩定,運行費用低的污水處理工藝。目前我國普遍采用二級生化工藝來集中大規模處理居民的生活污水,與之配套的是龐大的管網投資,而建造中小型人工濕地污水處理設施,從一定程度上可以緩解水污染目益增多與資金短缺的矛盾。故人工濕地這種古老的污水處理工藝,將在新時代重新發揮更大的作用[4]。

            2.2.2 技術可行性

            從 1974 年德國的第一個人工濕地試驗開始 ,美國、英國、澳大利亞、捷克共和國等國家相繼在此領域進行了大量的研究,均得到了較為滿意的效果,出水水質可以達到二級污水排放標準的水質要求。通常情況下,對 COD,BOD5,SS的處理效率均可達到 70 %~90 %;對細菌性污染物的處理效果可以達到 99 %;對 N 的凈化效果一般也可達到 50 %;P的凈化效果比 N 稍差一些。有廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

            與國外相比,我國人工濕地處理廢水的研究較晚,最早是在1987 年天津市環保所建成了我國第一個占地 6 hm2、處理規模為 1 400 m3/ d 的蘆葦床濕地工程 ,標志著我國人工濕地廢水處理系統的應用研究正式開始[5 ];1990 年 7 月又在深圳建設了白泥坑人工濕地污水處理系統。隨后在北京、沈陽、山東濰坊、新疆阿圖什等地也相繼建造了一批人工濕地廢水處理系統,取得了許多重要的試驗數據和系統運行參數,為我國人工濕地系統的研究奠定了良好的基礎。大量的小試和中試研究結果表明,在我國大部分地區應用人工濕地污水處理技術是可行的[6]。

            2.2.3 環境可行性

            人工濕地系統能較充分地利用濕地植物以及基質的自然凈化能力,并在污水凈化過程中促進生物的生長,增加綠化面積,利用人工濕地處理系統處理生活污水的同時,也可以做到美化環境,為市民、游人創造了良好的生態人居環境,取得了顯著的社會效益、環境效益和經濟效益[7]。

            3 人工濕地的建設策略

            一要注意采取綜合措施,實施綜合治理。由于農村水環境問題情況十分復雜,污染源分散、種類繁多,即有點源污染又有面源污染,既有農村內部的問題也有來自工業和城市的問題,而且涉及多個部門和領域,因此農村水環境改善工作必須采取綜合措施,綜合治理,包括法律制度措施、工程技術措施和個人行動規范措施。在工程技術措施上,要綜合采取減少污染源措施(如清潔生產、節約用水)、提高農田及水環境自凈能力措施以及人工污水處理措施,僅僅采取人工處理措施是十分有限的,而且在經濟上難以承受[8]。

            二要充分利用和提高農村地域的自然凈化能力。即充分利用農村周邊的河流、渠系、池塘、農田和荒地等,開展土地污水處理、污水灌溉,建設氧化塘或自然濕地,構建水循環系統和水生植物與荒地結合的生態凈化系統,以及建設生態農業等措施。

            4 結語

            隨著國民經濟的發展,農村污染問題日益嚴重,針對農村人口分布分散和資金短缺情況,采用合理的、行之有效的污水處理技術對農村污水進行處理是可行并且非常必要的。

            ⑴農村污水COD,BOD5,SS等濃度較低,經過人工濕地處理后,完全可以保證出水達到二級污水排放標準的水質要

            求。

            ⑵農村經濟發展一般,還沒有能力在環境治理方面投入較大的資金,人工濕地建成后運行費用基本為零,且使用壽命較長,解決了農村因為資金問題而無法投資建設污水處理設施的問題。

            ⑶人工濕地系統在污水凈化的同時增加綠化面積,達到美化環境的目的,為市民、游人創造了良好的生態人居環境。(作者: 施昌平 肖磊 張興爾 何曉晶)

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