随着社会的不断发展,国民经济水平不断提高,村镇地区的水环境污染日益严重,亟需解决农村排水引起的环境问题。西北地区的地理位置偏远,当地村民还未意识到环境保护的重要性,生活污水常常在未经处理的情况下直接排放到生态环境中,造成了农村水体污染严重,不仅威胁到了当地的水源,而且在一定程度上加剧了淡水资源危机,不利于当地生态环境可持续发展。由于西北地区人口量小且分布较分散,污水量小且波动大,导致目前适应西北农村小型污水处理的工艺及设施都比较匮乏的。想要满足污水处理技术的科学性和有效性,必须要结合当地实际情况,因地制宜的选择合理的方案,工程基建投资大、运行费用高、操作难度大等问题,都会直接影响到污水处理效果。
一、农村污水水质特点
农村地区污水的产生主要来自于居民的日常生活,如厨房用水、洗涤用水及冲厕用水等,具有污染物浓度高、排放量小、波动大、分布分散的特点。厨房用水主要由清洗废水及厨余废水组成,主要成分包括蔬菜、米面残渣及油水混合物等,使得废水中的SS、COD及BOD比较高;洗涤用水主要为洗漱、洗澡、洗衣等污水,主要成分包括污垢、头发、洗涤剂等,含有大量的化学物质,使得污水中的NH4+-N及TP比较高,容易引起水体富营养化;冲厕用水含有较高的COD、N、P量及细菌、真菌、大肠杆菌和病毒等,有机物和营养物质浓度更高,是农村污水污染物的主要来源。
二、污水处理模式及出水水质要求
由于西北农村人口数量少、分布分散且污水量低波动大,可采用集中和分散相结合的处理模式。对于居住比较分散的农户采用单独收集、分散处理模式,对于居住比较集中的农户或者新农村,采用埋设污水管网收集污水,集中处理。根据国家及各地方的《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》标准,处理后污水根据排放水体的不同可分为三个档次,即一级、二级和三级,但随着对环境保护要求的不断提高,农村污水的排放标准也越来越高,往往要求达到二级或者一级标准。
三、西北农村污水处理工艺设计
根据目前西北地区气候、农村污水特点及排放要求,目前常用的处理工艺有生化处理技术、生态净化技术和生物+生化处理技术。针对西北农村地区气候及污水特点,结合已成功运营的农村小型污水处理厂案例,将传统的城市污水处理厂二级生化处理工艺小型化、一体化,应用于村镇分散式污水处理,效果比较理想。城市污水厂二级生物处理工艺大多采用活性污泥法和生物膜法。考虑到农村污水中的N、P含量较高,需要生物除磷脱氮,常用的处理工艺如下:
(一)活性污泥法
1、A2/O工艺。A2/O工艺(Anaerbio-Anoic-Oic)称为厌氧-缺氧-好氧三者结合系统。作用机理是在厌氧及缺氧的情况下进行反硝化,在好氧的情况下进行硝化作用,从而使污水中的有机物、氮和磷得到去除,达到净化污水的作用。
2、氧化沟工艺。氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠型,污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动。氧化沟类型比较多,如帕斯维尔氧化沟、三沟式(T型)氧化沟、Orbal氧化沟等。氧化沟处理效果稳定,出水水质好,具有较强脱氮除磷效果,同时有一定抗冲击负荷的能力,运行管理简单。一般村镇污水处理规模较小,为避免沟道太窄,多选用池型简单的跑道型氧化沟——帕斯维尔氧化沟。
(二)生物膜法处理工艺
1、生物转盘工艺。生物转盘处理工艺是生物膜法污水处理技术的一种,是污水灌溉和土地处理的人工强化,这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育,形成膜状生物性污泥——生物膜。生物转盘的主要组成部分有转动轴、转盘、废水处理槽和驱动装置等。生物转盘的作用机理是:转盘在转轴的作用下,交替与废水及空气接触,形成一个连续的吸氧、吸附、氧化分解过程,从而达到净化污水的作用。生物转盘不仅能够有效地去除有机污染物,而且随着膜的增厚,内层的微生物呈厌氧状态,还具有硝化、脱氮与除磷的功能。
2、一体化膜生物反应器(MBR工艺)。
MBR工艺是生物处理技术与膜分离技术相组合的新工艺。不仅可以高效地进行固液分离,得到直接使用的稳定中水,又能在生物池内维持高浓度的微生物量,从而极有效地去除水中氨氮、细菌和病毒,出水悬浮物和浊度接近于零,产生较少的剩余污泥;此工艺能耗低,占地面积小,工艺简洁,操作方便,可以实现全自动运行管理,适合缺乏专业管理人员的农村地区。但膜处理技术存在堵塞问题,会导致膜膜通量下降,需定期进行反冲洗和化学清洗,以维持MBR系统的有效使用寿命。
四、西北农村污水处理运营分析
想要实现污水处理的正常运行,必须要具备各种条件,从当前情况分析,西北农村污水处理运营方面,主要存在以下问题。
(一)西北农村污水处理运营存在的问题
1、规划设计不够科学。由于西北地区地理位置偏远,而且人口极为分散,在污水治理方面的工作起步时间相对较短,虽然目前已经有部分设备应用于污水处理,但是效果并不如意。以当地污水处理厂为例,在配套污水管网建设技术方面相对落后,而且由于农村污水日产量较少,无法实现满负荷运行的状态,导致运营成本较高,为了能够节约成本,设备经常被闲置,进而导致运营效率低下。
2、缺少污水处理运营管理人才。相对于城市地区污水,西北农村污水具有分散性、日产量少等特点。为了能够响应政府号召,在污水处理方面,主管部门数量也相对较多,如镇政府、水务站、村委会等,在污水处理问题上,很容易出现相互推诿的情况,管理效率低的问题非常突出。对于西北农村污水处理的管理人员,大多数都是从当地居民中挑选出来的,在专业水平方面相对较低,除此之外,环保意识也不高,在这种情况下,难以胜任污水处理运营的重责,这也是导致当地污水处理效果不佳的主要原因。
3、污水处理经费相对较少。想要实现污水处理工艺的普及以及运营,经费保障具有非常重要的作用。从目前情况分析,西北地区大多数村庄都缺少相应的环保设施,这些都需要经费作为保障,才能够配置齐全。当前,当地还没有合适的融资渠道,仅仅依靠政府部门的财政预算,无法实现当地污水处理工艺的推广。除此之外,在污水处理设施建设完成后,也需要维护经费予以支持,否则,污水处理工艺的有效率将会大打折扣。
(二)西北农村污水处理运营解决策略
从当前情况分析,西北农村污水处理运营的主要模式是村民兼职管理,在这种管理模式下,技术专业水平无法满足污水处理工艺推广使用及维护的需求,除此之外,这种管理模式也是导致资金匮乏的主要原因。为了能够解决以上问题,可以从管理模式着手,将污水处理经营委托给专业的第三方运营公司,并且以有偿服务的方式,解决相应的经费问题。
1、污水处理第三方运营管理模式的优点。通过第三方运营管理模式,可以明晰政府、单位以及环保三者之间的关系,进行形成相互制约、相互促进的效果。第三方运营管理模式是以市场竞争的方式确定,在确定好之后,会以协议的方式,对彼此的责任、义务以及权利进行明确,这样可以更好的问责,对提高运营管理效率具有重要作用。第三方运营管理模式在污水处理工艺设计研究方面,具有更多的经验,可以实现专业化的服务,对提高污水处理效率,减少资金浪费具有重要作用。
2、污水处理第三方运营管理模式应用。通过污水处理第三方运营管理模式,政府虽然不能够直接参与到管理中,但是却能够将竞争机制引入其中,提高公共服务质量,可以实现政府、第三方运营管理机构以及村民利益的三赢。在应用过程中,政府可以对第三方运营管理单位进行监督,确保污水处理保持高效状态运营。对于第三方运营管理单位而言,通过以上污水处理工艺,可以最大程度的降低前期投入,而且后期会采取有偿服务的方式收费,经营风险相对较低。对于村民而言,日常生活中的污水可以实现有效的净化,对维护当地环境具有重要作用,可以为村民提供一个良好的生态环境。
综上所述,西北农村污水具有污染物浓度高、排放量小、波动大、分布分散的特点,这是西北农村小型污水处理的工艺及设施都比较匮乏的主要原因。在本文研究中,针对其污水特点,进行了相应的水质水量及处理工艺分析,并且提出了运营管理手段,不仅对提高当地污水处理技术水平、治理农村面源污染具有重要作用,同时也期望实现提高当地的生态环境质量的目的。
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