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我國對農(nóng)村污水的研究起步較晚,且規(guī)模較小。目前在太湖流域及滇池流域的農(nóng)村地區(qū)進行了農(nóng)村污水處理示范工程建設,但由于種種原因,這些研究未能大規(guī)模推廣。根據(jù)我國農(nóng)村實際情況,污水處理應“因地制宜”,采用經(jīng)濟、簡易、節(jié)能和有效的處理技術,可供選擇的有高效藻類塘、生態(tài)系統(tǒng)塘和土地處理系統(tǒng)等。其中,土地處理系統(tǒng)中的人工濕地技術應用發(fā)展較快,該工藝具有運行簡單,處理效果良好,不僅能去除COD、BOD等有機物,而且有除磷脫氮功能。
(一)環(huán)境保護意識薄弱
人們的環(huán)境意識對環(huán)境污染起著舉足輕重的作用,因為人的環(huán)境意識常常指導人的環(huán)境行為。農(nóng)村人們相比城市來講,文化水平確實存在一定差距,他們看中的往往是有形的利益,根本看不到潛在的危機,部分村民甚至對農(nóng)村生活污水治理設施存在抵觸心理。如農(nóng)村生活污水治理工程建設工程中,往往需要開挖已經(jīng)硬化的路面、地面等,存在部分村民抱怨,甚至阻止工程實施的現(xiàn)象;已建的農(nóng)村生活污水治理設施需要定期進行運行維護,否則容易造成管網(wǎng)堵塞,實際發(fā)現(xiàn),村民缺少主動運維的意識和能力,聽之任之,影響正常排水時暴力破壞。
(二)管理責任主體不清
在工程建設中,規(guī)劃涉及、資金概算、施工招標、材料采購等重大事項都由政府直接操辦,而鎮(zhèn)、村意配合協(xié)助為主,更沒有突出村集體的主體作用。因此?;鶎痈刹空J識模糊,不清楚這到底是市政工程還是村民集體工程,產(chǎn)權不清晰、職責不明確,導致在日常管理中出現(xiàn)多頭管或者無人管的現(xiàn)象。
(三)運行維護力量不足
現(xiàn)有的運行維護力量嚴重不足,主要表現(xiàn)在資金、人員、技術三個方面。從資金層面看,據(jù)調查,運維資金一般每年每戶在260元左右,而且隨著時間推移、設施老化,大量問題和矛盾將逐步顯露,后續(xù)運維管理成本和難度將會逐年加大,雖部分省、市有運維補助政策,運維資金缺口仍然較大,鎮(zhèn)、村配套資金壓力大。從人員層面看,農(nóng)村生活污水治理設施的運行維護需要掌握一定技術的專業(yè)力量解決技術問題,但基層管理人員力量,尤其是村級管理人員嚴重缺乏,往往由環(huán)衛(wèi)或電工兼任,難以進行檢測維修。從技術層面看,農(nóng)村生活污水治理技術多樣,如PKA、MBR、IBS、A/O+人工濕地等,且管網(wǎng)檢測、疏通等需要專業(yè)的設備工具,此外,運維過程中存在一定的安全隱患,如厭氧池清掏、主管網(wǎng)疏通、電器設備維修等,需要專業(yè)人員在一定的防護措施下作業(yè),技術和設備要求高。
二、加強農(nóng)村生活污水治理的對策
(一)提高村民主體責任意識
農(nóng)民既是農(nóng)村水環(huán)境污染的受害者,也是污染者,同時是農(nóng)村生活污水治理的受益者,不論是污染者還是受益者,都要承擔相應的責任。通過廣播、電視、報紙、發(fā)放宣傳單、上門普及等方式,多渠道多形式做好群眾宣傳教育工作。在工程建設和運維管理等方面,充分征求村民意見,讓其擁有充分的知情權和話語權,實行環(huán)境決策民主化,切實提高村民主體責任意識。
(二)完善農(nóng)村生活污水治理體系
建立健全考核督查機制,將農(nóng)村生活污水治理工作與各項創(chuàng)建、考評等工作緊密結合起來,對農(nóng)村生活污水治理項目的實施進度、資金管理、設備維修保養(yǎng)、臺賬記錄、監(jiān)督監(jiān)測等基本情況及農(nóng)村生活污水配套管網(wǎng)覆蓋率、污水處理率、污水處理達標排放率等實行層層監(jiān)督,健全村鎮(zhèn)干部考核機制,設置必要的懲戒和獎勵機制。
(三)規(guī)范市場準入標準
建立處理工藝技術評價制度,確保各地在農(nóng)村生活污水治理的項目設計、申報過程中能夠科學的選擇既滿足達標處理要求,又適合當?shù)刈匀慌c社會經(jīng)濟條件的最適合工藝。
(四)實行運維管理專業(yè)化
加強全程質量監(jiān)管,按照建管銜接的要求,探索第三方運維管理機構提前介入做法,組織其參與規(guī)劃涉及方案審核、施工質量監(jiān)管等,從源頭推動治理設施的達標、穩(wěn)定運行。加強信息技術支撐,運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術建立智能管理云平臺,實現(xiàn)對農(nóng)村生活污水治理設施的運程集中管理、全天候實時管理、線上線下聯(lián)動管理,提高運維管理效率。
(1)建立組織保障一是建立縣“十村示范百村整治”工程領導小組,把農(nóng)村生活污水治理工程列入縣委、縣政府重要議事日程。二是建立規(guī)劃編制工作指導組。組建由黨政分管領導牽頭,有關部門分工協(xié)作,鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)相互配合的農(nóng)村生活污水治理縣域規(guī)劃編制工作指導小組,負責規(guī)劃編制的組織、審核和業(yè)務指導。三是成立農(nóng)村生活污水治理工作辦公室。抽調財政、環(huán)保、建設、衛(wèi)生等資金整合和業(yè)務指導相關部門人員,組成縣農(nóng)村生活污水治理工作辦公室,負責綜合協(xié)調、業(yè)務指導和督查考核等工作。
(2)加強規(guī)劃引領一是科學編制縣域農(nóng)村生活污水治理總體規(guī)劃。按照浙江省農(nóng)村生活污水治理縣(市、區(qū))域規(guī)劃編制要求,制定規(guī)劃編制總體方案和規(guī)劃設計委托書,委托具有市政、環(huán)保、城鄉(xiāng)規(guī)劃等方面資質的中介機構編制總體規(guī)劃。二是因地制宜編制村莊生活污水治理專項規(guī)劃。委托市政、環(huán)保等有資質的中介機構,根據(jù)村落地理位置、人口數(shù)量、居住狀況、生活規(guī)律、排放系統(tǒng)等,選擇合適的終端污水處理模式,編制具有可操作性和可行性的農(nóng)村生活污水治理專項規(guī)劃。三是把好村莊新建區(qū)塊規(guī)劃關。對于新建或改建的農(nóng)村住房或拆遷安置房,要把生活污水處理作為建房的一個前置條件,同時配套完善周邊污水管網(wǎng)和設施,防止先建后治。
(3)強化政策激勵一是努力爭取上級資金。省里初步擬定以戶為單位,以總投資的30%+獎勵10%政策來補助。這塊資金是必須爭取到的。二是盡量配足縣級資金。縣配套資金是否充足,也是省確定重點縣的考慮因素之一。如果能爭取到省補助2.97億元,剩下的4.46億建議縣里以總投資額的30%來配套補助(包括整合資金在內),其余的30%資金由村集體和農(nóng)戶自籌。據(jù)測算,需縣配套資金約2.23億元。三是有效整合原渠道資金。
(4)適選處理模式一是進廠處理。對于少數(shù)城中村及城區(qū)周邊村莊,距離市政污水管網(wǎng)較近的,農(nóng)戶污水經(jīng)污水管道集中收集后,可統(tǒng)一接入鄰近市政污水管網(wǎng),納入城市污水處理系統(tǒng)。二是集中型生態(tài)化處理。對村莊布局相對密集,規(guī)模較大,可采用無動力厭氧處理方式集中處理,即對所有農(nóng)戶的生活污水進行集中收集,統(tǒng)一建設處理設施,統(tǒng)一處理村莊全部污水。三是區(qū)域型、聯(lián)戶型、分戶型等分散式處理。對布局分散,規(guī)模較小,地形條件復雜,污水不易集中收集的村莊,可采取分散處理模式。將農(nóng)戶污水分區(qū)收集,每個區(qū)域單獨處理,采用厭氧池+人工濕地等處理模式處理村莊污水。居住村點農(nóng)戶分布較為分散,采用區(qū)域型處理模式有困難的,可采用聯(lián)戶型處理模式。農(nóng)戶布局極度分散,接入集中處理管網(wǎng)有困難,單家獨戶的,可采用分戶型處理模式。
(5)推進長效管護一是“一池一檔”。污水治理專項整治辦公室要以“一池一檔”的原則,為每個污水處理設施建立檔案,統(tǒng)一管理,做到每個工程施工過程中的資料和照片齊全,管理人員培訓到位,及時了解每個污水處理設施的情況,一旦工程產(chǎn)生問題,即可分析原因著手整改。二是委托管護。采用農(nóng)村污水數(shù)字化監(jiān)管試點等形式,委托相應的中介機構,對少部分有條件的村實行污水數(shù)字化監(jiān)管,運用3G技術和物聯(lián)網(wǎng)技術,對小、多、散的污水處理站點進行遠程監(jiān)控、管理,實時掌控站點信息,保證設施的長效運行。三是專人管護。尚未實行數(shù)字化監(jiān)管的污水處理站點,要有專門的管理人員,定期進行清掏、維護,確保污水處理設施的正常運轉。并將運行維護措施落實情況一并納入鄉(xiāng)鎮(zhèn)、部門年終業(yè)績考核,明確農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)長效運行的獎懲辦法。
一、農(nóng)村水質污染現(xiàn)狀
三十多年來,我國經(jīng)濟得到了突飛猛進的發(fā)展,給人民生活帶來提高的同時,也給我們生活的環(huán)境帶來了巨大的壓力。大氣、水、土壤所受的污染程度各不相同,而水污染情況表現(xiàn)最為嚴重。農(nóng)村的水質污染狀況,由于之前受到的重視程度不夠,其污染發(fā)展狀況越來越嚴重。
2010年,我們對全國污染源做了第一次普查,結果顯示:涉及農(nóng)村污染源普查對象為2899638個。其中:種植業(yè)38239個,畜禽養(yǎng)殖業(yè)1963624個,水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)883891個。
農(nóng)村污染源中主要水污染物排放量:化學需氧量1324.09萬噸,總氮270.46萬噸,總磷28.47萬噸,銅2452.09噸,鋅4862.58噸。
種植業(yè)主要污染物排放情況:總氮量159.78萬噸,總磷量10.87萬噸。
畜禽養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物排放量:化學需氧量1268.26萬噸,總氮102.48萬噸,總磷16.04萬噸,銅2397.23噸,鋅4756.94噸。畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便產(chǎn)生量2.43億噸,尿液產(chǎn)生量1.63億噸。
水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物排放量:化學需氧量55.83萬噸,總氮8.21萬噸,總磷1.56萬噸,銅54.85噸,鋅105.63噸。
二、農(nóng)村水域污染的成因
過去,一直把環(huán)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(nóng)村,致使農(nóng)村環(huán)境問題日益嚴重,呈現(xiàn)出迅速惡化趨勢。具體表現(xiàn)為地表水體富營養(yǎng)化、地下水質逐漸惡化等。據(jù)統(tǒng)計,目前全國有80%以上的河流受到不同程度的污染,農(nóng)村有近7 億人的飲用水中大腸桿菌超標,1.7億人的飲用水受到有機污染。而且,由于農(nóng)藥等化學物質的廣泛使用,致使許多地方的地下水已經(jīng)不適于飲用,嚴重影響了人民群眾的身體健康和農(nóng)村經(jīng)濟的健康發(fā)展。
農(nóng)村水域污染的成因主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(一)農(nóng)村生活污水
1. 我國人口眾多,水、耕地資源匱乏
中國人口占世界人口的比重約為19.85%,而耕地面積只占世界總耕地面積的8.6%,淡水資源僅占全球水資源的6%。由于中國人口眾多,對耕地的需求又十分迫切,這樣就破壞了原有的自然生態(tài)系統(tǒng),許多河道、湖泊已不復存在。
2. 生活污水的大量排放降低了水體自凈能力
隨著人口的不斷增長,人們對居住區(qū)的需求不斷增加,致使污染面積不斷擴大。在更為廣大的農(nóng)村地區(qū),居民居住分散、環(huán)境意識差、財力有限,不可能對生活污水進行統(tǒng)一處理,由于缺乏完善的排水系統(tǒng)及對糞便廢水的處理設施,不論傳統(tǒng)的旱廁,還是水沖式廁所,都帶來了人糞尿對地表水和地下水的大面積污染。生活污水及糞便污水有95%直接排放到地下、田間、河流或者湖泊中,成為水體的污染物,摧毀了原有水域生態(tài)系統(tǒng),降低了水體自凈能力,對農(nóng)村水環(huán)境產(chǎn)生了十分嚴重的污染。
3. 生活垃圾對水體造成嚴重的污染
隨著人們生活水平的提高,農(nóng)村的生活垃圾不僅有腐爛的秸稈、菜葉、瓜果皮,還有塑料袋、廢舊電池、農(nóng)藥瓶等,垃圾中難降解的有機物迅速增加。目前,農(nóng)村并沒有廣泛地建立垃圾清運處理系統(tǒng),這些垃圾不能及時回收和有效處理,只能隨意找個空地如公路旁、江河邊、溝壑里等傾倒,任其在自然條件下分化和分解,因此,產(chǎn)生的大量酸性和堿性有機污染物及重金屬造成地表水和地下水的嚴重污染。
由于沒有合理地利用和管理措施,這些污染物隨降雨及農(nóng)戶生活用水排放到河流、湖泊或滲入地下,造成大面積的地表水的富營養(yǎng)化和地下水水質惡化,水體的自凈功能及水生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的結構被破壞。
(二)農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展
我國農(nóng)業(yè)用水量已占全國總用水量的70%,是我國第一用水大戶。而隨著人們對農(nóng)產(chǎn)品的種類及數(shù)量需求的不斷提高,為了提高糧食產(chǎn)量,提高肉類產(chǎn)品的供應量,農(nóng)民對農(nóng)作物追施大量的化肥、農(nóng)藥,對畜禽喂食大量的人工飼料。
1. 農(nóng)業(yè)發(fā)展對化肥、農(nóng)藥的依賴
從近年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身的發(fā)展來看,隨著科技的進步,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式也發(fā)生了重大變化,昔日的農(nóng)家肥等有機肥料被農(nóng)藥、化肥所取代,近20年來,我國化肥的使用量已經(jīng)超過世界平均使用量的1倍多。目前,我國農(nóng)業(yè)的化肥使用量已經(jīng)超過每年4000萬噸,農(nóng)藥的使用量達每年120萬噸以上,其中化肥有50%~70%隨農(nóng)田地表徑流和地下徑流進入水體,農(nóng)藥的流失率則達到80%~90%。并且,農(nóng)藥化肥和地膜的使用量有逐年大幅提高的趨勢,這不僅帶來了土壤的板結、酸化,土質和肥力的惡化,更重要的是化肥、農(nóng)藥等污染物通過農(nóng)田排水及地表徑流等方式進入地表水體,引起地表水體的富營養(yǎng)化,與此同時,又滲入到地下水中,嚴重影響了地表水和地下水的水質,這就是農(nóng)業(yè)面源污染。面源污染是污染地表水和地下飲用水源的最重要的因素,它對水域生態(tài)系統(tǒng)將會帶來長期和潛在的污染問題,從而引發(fā)水環(huán)境的全面退化。
2. 畜禽養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的大量的養(yǎng)殖廢水
農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)也會帶來水環(huán)境的污染,每年全國畜禽糞便排出量是17.3億噸,而流失率就達到30%~40%。養(yǎng)殖1頭牛產(chǎn)生的廢水超過22個人生活產(chǎn)生的廢水,1頭豬產(chǎn)生的污水相當于8個人產(chǎn)生的廢水。并且,近年來畜禽養(yǎng)殖業(yè)從農(nóng)戶的分散養(yǎng)殖轉向集約化、工廠化養(yǎng)殖,畜禽的養(yǎng)殖量不斷提高,養(yǎng)殖廢水量也不斷增加。而對養(yǎng)殖廢水的處理措施,卻停留在原來的水平。據(jù)環(huán)保部在全國23個省市的調查,90%的規(guī)?;B(yǎng)殖場沒有經(jīng)過環(huán)境影響評價,60%的養(yǎng)殖場缺乏必要的污染防治措施,相關的屠宰場、孵化場往往直接將動物血、廢水、牲畜的糞便、蛋殼等傾倒入附近的水體,導致大量的氮、磷流失。致使河道的水體富營養(yǎng)化嚴重,甚至發(fā)黑發(fā)臭。
3. 集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展
集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的有機物主要由殘餌及養(yǎng)殖水產(chǎn)品的排泄物分解產(chǎn)生,水體中有機物含量過高時常造成水質惡化。各種水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中,以飼料或營養(yǎng)元素的形式投入到養(yǎng)殖水體中的氮和磷,分別只有25%和17.4%左右被轉化成魚肉。水體中氮的負荷就是由魚類攝食以后的排泄物和沒有被消耗的飼料降解造成的。
解決農(nóng)村的水環(huán)境污染問題,要從根本上建立肥料等資源利用方式上的良性循環(huán)模式,提高各種資源的利用率,把原本造成水污染的“污染物資源”,再利用為農(nóng)作物生長的“營養(yǎng)物資源”。
三、水體生態(tài)治理理論基礎
在自然條件下,水體中主要組成部分為固體無機懸浮物、溶解鹽、溶解在水中的氣體、有機碎屑、生物群體。以上五項,除第一項外,其余物質都能通過生物的食物鏈進行循環(huán)。在沒有外來污染進入時,水體氮、磷等物質在生態(tài)系統(tǒng)中的各條食物鏈、食物網(wǎng)進行轉化,并通過不同層次的生物量自身調節(jié)達到平衡,并能形成一定的自凈功能。
當有超出水體自凈能力的污染物進入水體時,水體生態(tài)平衡便遭到了破壞,水生動物和高等水生植物數(shù)量劇減,營養(yǎng)物質向浮游生物和微生物等生命周期短暫的低等生物方向積累,水體物質循環(huán)加快。隨著藻類的不斷繁殖,水體透明度不斷降低,沉水植物因得不到陽光而徹底消失。沉水植物的消失,改變了底棲生物的生活環(huán)境,從而也使它們消亡,上游食物鏈的斷裂會使大型水生動物食物減少,也使其數(shù)量遞減甚至消亡。浮游動物也因缺氧或細菌產(chǎn)生的有毒物質而逐漸死亡。當死亡的生物被微生物分解,營養(yǎng)物質又全部釋放到水體當中,這必然進一步導致某種藻類的大爆發(fā),形成“水華”。當水華爆發(fā)到極限,便是藻類快速的大量死亡,死亡藻類產(chǎn)生的膠質將尚存活的藻類、細菌及其他懸浮物粘結在一起,形成絮凝體,活藻類光合作用產(chǎn)生的氧氣,使絮凝體變輕而飄浮在水面,形成大塊片狀,覆蓋在水體表面,嚴重影響水體景觀。最后藻類的生命也走向終結,并將營養(yǎng)物質交由各種細菌等微生物之間進行循環(huán),水體最終也會變成一潭臭水。
氮和磷是植物生長所需主要營養(yǎng)元素,人類活動對氮、磷循環(huán)的影響很大,過多地施用氮肥、磷肥等會使水體和土壤中的氮、磷含量增多,過多的氮、磷流入水體可能造成“水體富營養(yǎng)化”,使藻類過度繁殖,進而導致生態(tài)系統(tǒng)被破壞。
根據(jù)水體富營養(yǎng)化及水域生態(tài)平衡被破壞的原理及過程,我們要保持一個良好的水環(huán)境,首先要保持水體的生態(tài)平衡,各食物鏈必須保持完整。將水體中的氮、磷及生物量向高等的水生植物、水生動物上轉移,抑制浮游植物的大量繁殖,同時盡量減少氮、磷向河道湖泊的排放。
引起水體富營養(yǎng)化的元素主要是氮和磷。以氮為例:地表中氮的增加來源有兩個,一是固氮菌將空氣中的氮氣轉化成生物中的氮,另一種就是人為的化肥生產(chǎn)和使用所造成的。
目前減少化肥的生產(chǎn)是不可能的,而農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖也需要發(fā)展,人類的食用也必不可少。在這些環(huán)節(jié)中,目前我們尚無法通過減少其用量來控制地表中氮素的增加。因此我們只能從生活污水、養(yǎng)殖廢水及河道湖泊中采取措施,加強氮素的轉化,最終將由化肥生產(chǎn)所固定的氮通過微生態(tài)系統(tǒng)的作用,將其變成氮氣回到大氣中,最終達到大氣與地表的氮循環(huán)的平衡。
四、農(nóng)村生活污水生態(tài)治理技術與方法
將生活污水及養(yǎng)殖廢水都納入化糞池或沼氣池,有利于微生物的硝化和反硝化作用的交替進行。硝化需要有氧的水體環(huán)境,大量的生活污水和沖刷的養(yǎng)殖廢水都屬于富氧水,有利于硝化細菌的生長,經(jīng)過一段時間以后,氧氣減少又有利于反硝化細菌的繁殖。這樣不斷交替,能去除水中大量的氮素。經(jīng)化糞池或沼氣池處理后的上清液,再通過潛流濕地凈化、河道凈化、湖泊全生態(tài)系統(tǒng)凈化處理,最終使凈化后的水體可作為生活回用水源。
(一)化糞池、沼氣池的選用
化糞池是處理糞便并加以過濾沉淀的設備。其原理是固化物在池底分解,上層的水化物體,進入管道流走,屬于初級的過渡性生活污水處理構筑物。生活污水中含有大量糞便、紙屑、病原蟲,懸浮物固體濃度為每升100~350毫克,有機物濃度BOD5(五日生化需氧量)在每升100~400毫克之間,其中懸浮性的有機物濃度BOD5為每升50~200毫克。污水進入化糞池經(jīng)過12~24小時的沉淀,可去除50%~60%的懸浮物,沉淀下來的污泥可作為肥料。
沼氣發(fā)酵又叫厭氧消化,是指利用人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密封的沼氣池內,在厭氧條件下,被種類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉化,最終產(chǎn)生沼氣的過程。在這個過程中微生物是最活躍的因素,它們把各種固體或溶解狀態(tài)的復雜有機物,按照各自營養(yǎng)需要,進行分解轉化,最終生成沼氣。沼氣可用作燃料和用于照明,用沼氣代替汽油、柴油,發(fā)動機器的效果也很好。將它作為農(nóng)村的能源,具有許多優(yōu)點。例如,修建一個平均每人1~1.5平方米的發(fā)酵池,就可以基本解決一年四季的燃柴和照明問題;人、畜的糞便以及各種作物秸稈、雜草等,通過發(fā)酵后,既產(chǎn)生了沼氣,還可作為肥料,而且由于腐熟程度高使肥效更高,糞便等沼氣原料經(jīng)過發(fā)酵后,絕大部分寄生蟲卵被殺死,可以改善農(nóng)村衛(wèi)生條件,減少疾病的傳染。
化糞池和沼氣池都有成熟的技術,其具體大小、形狀、結構,根據(jù)水量的多少、固化物所占的比例等視具體情況而定。
是選用化糞池還是沼氣池也要視污水的性質和水量而定。對于一般的單個家庭或小區(qū)廢水量不大或有機含碳不高的污水,適合用化糞池。而對于量大的畜禽養(yǎng)殖廢水或燃料緊張的地區(qū)則適合用沼氣池。
(二)潛流濕地的構建
潛流濕地是利用土壤、過濾介質、植物、微生物的協(xié)同作用,對水體進行凈化處理的技術。它的最下層是水體收集管道,上面是各種濾料(碎石沸石、煤渣、活性炭等),再上面是進水管道,管道上覆土壤,在土壤中栽種各種植物或農(nóng)作物。當經(jīng)過化糞池處理后的水隨管道流入濾料中時,濾料首先截獲其中的有機質,微生物再利用這些有機質生長繁殖,而在濾料表面和縫隙中形成一種微生物膜狀的群體結構,從而更進一步地把流經(jīng)水體中的有機質分解成無機物,分解的無機物被栽種在上面的植物吸收,從而達到對水質污染物去除的目的。
五、河道、湖泊生態(tài)治理技術與方法
河道、湖泊的生態(tài)治理主要是靠營造水域全生態(tài)系統(tǒng),使水體產(chǎn)生自凈的效果。當河道、湖泊的水質已經(jīng)被嚴重污染時,還必須采取一些輔助手段,先將水體的透明度提高到水生植物能夠生長的要求,再進行水生植物的種植或修復,進而完善全生態(tài)系統(tǒng)。輔助的方法有:設置生態(tài)浮床、構建多功能凈水生態(tài)漂浮濕地、生物滅藻等。
(一)全生態(tài)系統(tǒng)去水體富營養(yǎng)化技術
目前,我國的大部分河道、湖泊的生態(tài)系統(tǒng)都遭到不同程度的破壞,生物鏈變短,缺乏生物多樣性,我們必須根據(jù)生物鏈的破壞程度,完善生態(tài)系統(tǒng)所需的生物環(huán)境及營養(yǎng)級聯(lián)關系,需要人工構建配合水系景觀的生態(tài)系統(tǒng),運用生態(tài)操縱技術有效進行水質凈化,并通過調整使生態(tài)系統(tǒng)長期保持穩(wěn)定狀態(tài)。
構建全水生生態(tài)系統(tǒng)是根據(jù)水生生物食物鏈的數(shù)量金字塔和能量金字塔模型,人為地建立各個營養(yǎng)環(huán)節(jié),應包含種類及數(shù)量恰當?shù)纳a(chǎn)者、消費者和分解者。各種群之間相互依存、相互制約、環(huán)環(huán)相扣,種群的類型和數(shù)量相對穩(wěn)定,處于生態(tài)平衡狀態(tài)。全生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)功能不同又被分成微生態(tài)系統(tǒng)、沉水植物系統(tǒng)、景觀濕地系統(tǒng)、浮游動物系統(tǒng)、水生動物系統(tǒng)。
1. 微生態(tài)系統(tǒng)
水中微生物群體之間的相互關系以及微生物與有機碎屑之間的相互作用而形成的微生態(tài)系統(tǒng),水質的變化與其直接相關。水質凈化過程中,主要根據(jù)水中有機質的變化來選擇不同的微生物來進行調節(jié)。常用的有光合細菌、芽孢桿菌群、嗜酸乳桿菌群、雙歧桿菌、乳酸菌群、酵母菌群、硝化與反硝化細菌、糞鏈球菌等。根據(jù)水質的情況,使用不同的微生物群體搭配,能迅速改善水質,消除水體中的有機質,使水質鮮活、嫩爽。
2. 沉水植物系統(tǒng)
沉水植物是指植株全部或大部分沉沒于水下的植物,是水體生物多樣性賴以維持的基礎。它的恢復是水生態(tài)修復的關鍵,其所產(chǎn)生的環(huán)境效應是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和水環(huán)境質量改善的重要依據(jù)。沉水植物在水質凈化方面的四個作用機理:①直接吸收水體中的氮、磷、重金屬,降低水體污染物含量;②附著于植物體表的微生物形成生物膜系統(tǒng),凈化水質;③同生態(tài)位的競爭,釋放生物因子,抑制藻類的生長;④強光合作用,能使水中有機質絮凝,并形成氣浮效應,使其快速氧化分解,降低BOD5(五日化學需氧量)、COD(化學需氧量)。
3. 景觀濕地系統(tǒng)
景觀濕地系統(tǒng)由挺水植物、浮葉植物和漂浮植物構成。
挺水植物是指莖、出水面的植物,沿湖岸帶的挺水植物形成的濕地系統(tǒng)不但對水質凈化有良好的作用,還是多種生物的棲息地,同時搭配周邊景觀,配合各種駁岸類型,能極大程度地提升水域景觀品質。而且對暴雨沖刷還具有攔截作用,阻截外源污染。根據(jù)實驗及工程經(jīng)驗得出:挺水植物對污水中TN(總氮含量)的凈化效果比較,按凈化率排序為:菖蒲>水蔥>花葉水蔥>野慈姑>慈姑>蘆葦>菰>千屈菜>黃菖蒲>澤瀉>花葉菖蒲>小香蒲。挺水植物對污水中TP(總磷含量)的凈化效果比較,按凈化速率排序為:千屈菜>野慈姑>慈姑>黃菖蒲>蘆葦>菰>菖蒲>花葉菖蒲>澤瀉>水蔥>花葉水蔥>小香蒲。
浮葉植物是指根長在水底土壤中,莖在水中,而葉片浮在水面的水生植物。如睡蓮、芡實、菱、萍蓬草、荇菜、莼菜等。適量配植浮葉植物不但能增添水體景觀效果,很多浮葉植物還具有很高的經(jīng)濟價值。
漂浮植物是指根生長在水中,植株漂浮在水上的植物。如水葫蘆、浮萍、滿江紅、槐葉萍等。浮葉植物對水質改善有良好的作用,也有一些景觀效果。但由于它們可隨風向和水的流動四處漂移,在無法控制的污染水域慎重使用。
4. 浮游動物系統(tǒng)
浮游動物是指生活在水中的各種原生動物、輪蟲類、蚤類、枝角類。有一些肉眼可見,而更多的只有在顯微鏡下才能看到。浮游動物能夠直接攝食藻類和有機碎屑,同時一些大型浮游動物又攝食小型浮游動物形成食物鏈。它們能夠直接改善水質,抑制藍藻水華的爆發(fā)。它們在一般的自然水體中都存在,但如果水中藍藻大量爆發(fā)時,可通過培養(yǎng)專食藍藻的大型蚤,進行人工投放,從而控制水體藍藻的生物量。
5. 水生動物系統(tǒng)
水生動物包括水生昆蟲、底棲動物及各種魚蝦。水生動物依據(jù)大小、食性形成了水體食物鏈,構成生態(tài)網(wǎng),其多樣性更有利于水體的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。適時適量合理地向水域中投放和養(yǎng)殖各種水生動物,使其與水體中的原生動物、浮游生物、底棲動物、細菌、藻類之間建立相互協(xié)調,相互控制的“食物鏈”,構成復雜的生態(tài)系統(tǒng),既能強化水質,又能使水體中的氮磷向大型的水生動物體上轉移。
水域全生態(tài)系統(tǒng)中,各種不同生物都占據(jù)著自己的生態(tài)位,尤其是各種不同習性的植物,它們對水深都有各自的要求,因此,要構建不同水深的駁岸環(huán)境為各種生物創(chuàng)造有利的生境。針對河道與湖泊的結構和功能不同,可以采取不同的駁岸形式,既保證了各自的功能需要,又為各種生物的生長繁殖提供了良好的生活環(huán)境,同時起到了很好的景觀效果和水質凈化作用。
(二)生態(tài)浮床與漂浮濕地技術
1. 生態(tài)浮床
生態(tài)浮床的結構為一個能提供浮力的漂浮載體,在載體中設植物種植籃,在種植籃中種植水生植物或水生蔬菜。浮床具有造價低廉、運行簡便、改善景觀環(huán)境等優(yōu)點,可作為改善富營養(yǎng)化水體水質的有效方法之一。通過植物的吸收作用直接吸收水中的氮、磷,而降低污染。同時浮床的遮蔽光照的作用及分泌克藻化學物質,可抑制藻類的生長繁殖。生態(tài)浮床除凈化污染水體之外,還可為水生動物、植物和鳥類提供良好的棲息場所,有利于增加生物多樣性,促進水域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
對于污染較為嚴重的河道,為了提高水質凈化能力,可利用組合式生態(tài)浮床,即在傳統(tǒng)的浮床下面懸掛兼具軟性及半軟性填料特征的高效人工介質,以富集微生物,形成生物膜凈化區(qū),該區(qū)域有著極強的有機質吸附能力,起到很好的水質凈化效果。
最初生態(tài)浮床是利用泡沫板作為漂浮載體。現(xiàn)今則多用PVC等塑料制成中空的模塊來提供浮力,并可以拼成各種圖案。
2. 多功能凈水生態(tài)漂浮濕地
多功能凈水生態(tài)漂浮濕地是將生態(tài)浮床和潛流濕地兩者功能結合在一起的裝置。潛流濕地中用的濾料都是比重大于1的各種石材或礦材。而漂浮濕地利用了比重小于1的由天然材料加工的可漂浮顆粒。它既為漂浮濕地提供了浮力,又為種植在上面的植物提供了根系附著點,同時從流水中截獲有機質,分解成無機物,并供其上的植物吸收。上面不但能栽種水生植物,還可以栽種部分陸生植物,很多農(nóng)作物也能在其上種植。所以能夠解決冬季浮床上蒼涼的景象。
(三)河道、湖泊水質凈化的步驟
河道湖泊的水質凈化步驟,要根據(jù)水域及水質的實際情況進行深化設計。對于新開挖的或是能夠降水的水體,可以直接采取構建全生態(tài)系統(tǒng)的方式。對于污染非常嚴重的河道、小型湖泊,可先利用生態(tài)浮床或漂浮濕地將水質凈化到具備一定的透明度,再進行植物栽種、構建全生態(tài)系統(tǒng)。對于大型的湖泊主要采取生態(tài)逐步修復的方式。
對于可控的、有大量藍藻爆發(fā)的水體可采取以下步驟進行:
1. 滅藻處理
當水體中有大量藻類生長時,水體透明度較低,沉水植物無法生長,必須要先進行滅藻處理。為了不帶來二次污染,所用的滅藻劑不能用化學試劑,而是利用生物酶來破壞藻體細胞,使藻類快速死亡。當大量的藻類死亡后,自然界的微生物大量的繁殖并分解死亡藻體,形成很多的有機絮凝體,有的沉淀下去,有的會浮到水面。此時,水質看上去有惡化的感覺。
2. 微生物的投放
自然界的微生物種類繁殖是無序的,為了讓水質更快地凈化,迅速地消除有機質,需要人為地投放有益微生物菌種,引導水質向凈化的方向發(fā)展。此時各種芽孢桿菌、光合細菌、硝化與反硝化細菌都是良好的選擇。當微生物將死亡藻體形成的有機質分解殆盡時,要投放噬菌體來消滅細菌,使水質進一步澄清。
3. 沉水植物的種植
當消滅了藍綠藻類,水體達到一定的透明度后,便可以進行沉水植物的種植。沉水植物的種植一般可不修剪,但對于根系比較發(fā)達的沉水植物也可剪去三分之二的莖葉后種植。而輪葉黑藻、金魚藻等折斷后,不需帶根就可以分段種植。種植的品種和水深視具體情況而定。對于水深不超過50厘米的區(qū)域可以種植低矮的苦草品種,形成水下草坪的景觀。
4. 浮葉、挺水植物的種植
挺水植物移植時,為提高種植的成活率,應進行適度修剪。修剪時應在保證苗木成活的前提下,盡量照顧不同品種植株自然生長規(guī)律。修剪的剪口必須平滑,不得劈裂并注意留芽的位置。對于爆芽期的挺水植物不必修剪。
挺水植物種植前,對種植土壤進行摟平、耙細后,用工具先掏出種植穴,種植穴的大小根據(jù)所種植的挺水植物根系的大小和形狀來定,標準為植物放下去后不窩根。
5. 水生動物的放養(yǎng)
針對底棲動物螺蚌類的投放比較簡單,只要均勻投放即可,不能堆積在某一區(qū)域。而對于魚蝦類的放養(yǎng)在挑選時要嚴格把關,不能帶入有病及傷殘個體;選擇活潑健康的魚蝦有利于提高成活率。運輸時應在低溫晴好天氣,如在夏季要避開高溫時段,選擇早晚進行。運輸過程中應不間斷充氧。
放養(yǎng)前在充氣運輸車箱內或池塘集魚網(wǎng)箱內,用0.5%的食鹽水對即將投放的水生動物進行消毒處理30分鐘。投放時,先進行小規(guī)模試養(yǎng),以確定該種類能在本水體成活。放養(yǎng)時要隨暫養(yǎng)水體一起進入水中,做到輕拿輕放,不要損傷個體。
6. 生態(tài)系統(tǒng)維護
水體生態(tài)系統(tǒng)建立后,每年都要做適當維護,維護的程度和成本根據(jù)水體的實際功能而有所區(qū)別。如對于景觀類的河道湖泊,為了保持景觀效果和水質的清澈,必須花大力氣維護,日常的垃圾收撈必不可少,挺水景觀植物要適時修剪。而對于一些大型湖泊或農(nóng)村生態(tài)河道,可采取粗放型的維護管理模式。其維護的目的主要是保持已建立好的水生態(tài)平衡,并進入良性循環(huán)。水域生態(tài)系統(tǒng)的維護主要工作是對水生植物的收割和補種,對水生動物的捕撈與放養(yǎng)。
(1)水生植物維護
對水生植物的維護包括景觀維護和生態(tài)維護兩個方面。景觀維護主要是對挺水植物的修剪、浮葉植物的控制和對長到水面的沉水植物收割。生態(tài)維護主要是從水體功能和生物量方面來考慮。如果是景觀水體,在構建生態(tài)系統(tǒng)的時候,就考慮到要保持水的清澈,水生植物的種植量都較大,因此在夏秋季必須進行收割。當收割植物的氮磷含量大于每年流入水體的氮磷含量,水質就會越來越好。如果收割量達不到流入量,而讓其腐爛在水里,第二年水質就會惡化或造成沉水植物的瘋長。景觀水體是靠沉水植物來調節(jié)水體的透明度,它甚至可以讓水的透明度達到2米以上。對于非景觀水體,如大中型的湖泊,只要能夠保證沉水植物的量,并不需要精心維護,就能保持水體生態(tài)平衡。
今年,江蘇省人大常委會把檢查《江蘇省水資源管理條例》實施情況作為監(jiān)督工作的重點,9月底召開的常委會第25次會議專門聽取和審議執(zhí)法檢查報告,大家對水資源管理工作尤其是農(nóng)村水環(huán)境問題給予了極大的關注,提出了不少好的意見建議。對農(nóng)村生活污水治理問題,我在南京、蘇州工作時就很重視,這次利用帶隊開展執(zhí)法檢查的機會,又專門走訪了蘇州、徐州、南通等市部分縣區(qū),實地調研江蘇農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀,參觀考察一些治理設施和項目,座談聽取部分企業(yè)和基層干部群眾的意見建議,親身感受到治理后的明顯成效。江蘇是全國推進農(nóng)村生活污水治理起步較早的省份之一,2007年就著手啟動農(nóng)村生活污水治理試點,無錫太湖藍藻事件后,結合太湖流域水污染治理、農(nóng)村環(huán)境整治、美麗鄉(xiāng)村建設等工作,農(nóng)村生活污水治理工作力度得以進一步加大。截至目前,全省已有6500多個規(guī)劃發(fā)展村莊生活污水得到有效處理,其中,太湖流域就有4000多個,說明蘇南地區(qū)在這方面走在全省前列。但總體上看,江蘇農(nóng)村污水治理仍處于起步階段,治理模式仍在不斷探索中,尤其是蘇南、蘇中、蘇北不僅經(jīng)濟發(fā)展差距較大,在農(nóng)村生活污水治理方面也呈現(xiàn)不同特點,需要及時總結經(jīng)驗、排查問題、剖析原因、找準關鍵,方能更好地推進。我認為,目前有這么幾個問題值得重視。
污水處理設施建設不到位。對農(nóng)村生活污水處理,蘇南和蘇中地區(qū)基本上能夠做到集中處理和分散處理相結合,但一些地方仍存在設施重復建設、不合理建設的現(xiàn)象,缺乏科學的、系統(tǒng)的新農(nóng)村布點規(guī)劃和農(nóng)村污水處理規(guī)劃指導。有的地方污水處理設施是建了,但配套管網(wǎng)建設跟不上,未能發(fā)揮應有的功能作用。特別是目前蘇北農(nóng)村,不少地方由于缺少資金投入,污水處理設施嚴重不足。
農(nóng)村污水收集難度大。農(nóng)村生活污水分散、量小、不穩(wěn)定,污水收集節(jié)點多、收集難。同時,農(nóng)村生活污水治理直接面對千家萬戶,項目實施必須符合村民自治的相關要求,而江蘇農(nóng)村情況又千差萬別,生活污水收集難度較大。
項目實施過程中問題多。雖然單個農(nóng)村污水治理項目投資規(guī)模小,但立項、用地、環(huán)評、規(guī)劃、招投標、施工許可等審批環(huán)節(jié)一個都不少。農(nóng)村生活污水處理設施選址一般在農(nóng)田、池塘、綠化等區(qū)域,有些因條件所限,會涉及基本農(nóng)田,需進行用地調整才能組織實施,協(xié)調難度大。農(nóng)村生活污水處理項目完全按照工程基本建設程序辦理,需辦理國土、規(guī)劃、招投標、施工許可證等,手續(xù)繁雜,周期較長。
建設運行維護不規(guī)范。目前,除國家試點縣(市、區(qū))以外,大多數(shù)地區(qū)是以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為主體建設運行維護,縣及以上予以補助和監(jiān)督考核,而鄉(xiāng)鎮(zhèn)普遍缺乏專業(yè)人才、技術力量,造成施工安裝質量缺乏有效監(jiān)管,運行維護缺經(jīng)費、缺制度支撐,導致前一階段已建設施穩(wěn)定運行比例較低。
污染物排放標準未明確。目前,農(nóng)村生活污水治理的排放標準只能參照執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》,國家和省級層面均缺乏能夠體現(xiàn)鄉(xiāng)村特色、符合農(nóng)村特點的排放標準。
面對廣大人民群眾迫切要求改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、加強生活污水治理的期盼,我們沒有任何理由觀望懈怠,應從江蘇實際出發(fā),明確目標、科學規(guī)劃,分類推進、規(guī)范管理,盡快取得重點突破,進一步美化農(nóng)村人居環(huán)境,推動農(nóng)村大地更加美麗宜居,切實增強農(nóng)村群眾對生態(tài)文明建設的獲得感。
進一步提高思想認識。2015年年底,江蘇被住房城鄉(xiāng)建設部列入全國首批村莊生活污水治理試點省份,全國首批100個試點縣(市、區(qū)),江蘇占了16個,數(shù)量最多。今年初,江蘇省委、省政府提出,到2020年,全省村莊生活污水治理得到有效推進,實現(xiàn)撤并鄉(xiāng)鎮(zhèn)集鎮(zhèn)區(qū)所在地村莊生活污水治理全覆蓋,蘇南地區(qū)規(guī)劃發(fā)展村莊、蘇中地區(qū)行政村村部所在地村莊、蘇北地區(qū)規(guī)模較大的規(guī)劃發(fā)展村莊生活污水治理覆蓋率達到90%以上。從調研情況看,我認為,結合生態(tài)文明建設要求和農(nóng)民生活方式現(xiàn)代化的迫切需求,經(jīng)過前一階段的實踐,江蘇已具備逐步擴大試點示范范圍、提升治理實效的基本條件。這方面,浙江經(jīng)驗值得認真學習和借鑒。浙江省委、省政府這幾年在水環(huán)境治理方面確定“五水共治、治污先行”的思路,提出農(nóng)村生活污水治理是打贏“五水共治”攻堅戰(zhàn)的關鍵,要求從2014年開始,全面鋪開全省有治理任務的83個縣(市、區(qū))的農(nóng)村生活污水治理工作,用3~4年時間使全省農(nóng)村生活污水治理村覆蓋率達到90%以上,農(nóng)村受益率達到70%以上。鑒于這項工作的復雜性和系統(tǒng)性,建議以江蘇省政府的名義召開全省性會議部署任務,出臺文件,傳導壓力,整體推進。各級黨委、政府要統(tǒng)一思想,全力以赴,不折不扣抓好落實。同時,要充分利用電視、報紙、網(wǎng)絡等媒介,讓廣大群眾直觀了解治理作用,爭取廣大群眾的理解支持,激發(fā)廣大群眾“自力更生、共建家園”的積極性,形成人人關心、齊抓共管的良好氛圍,使農(nóng)村生活污水治理工作成為全社會的自覺行動。
進一步突出規(guī)劃引領。搞好農(nóng)村生活污水治理,科學規(guī)劃是重要前提。省有關部門要及時指導各地開展鎮(zhèn)村生活污水排放現(xiàn)狀情況調查,全面掌握全省農(nóng)村污水管道接納現(xiàn)狀、周邊受納水體環(huán)境質量、城鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模能力等信息。在摸清家底、理清現(xiàn)狀的基礎上,堅持城鄉(xiāng)、區(qū)域統(tǒng)籌,依據(jù)優(yōu)化后的鎮(zhèn)村布局規(guī)劃,以縣(市、區(qū))為單位組織編制生活污水治理專項規(guī)劃和行動計劃,因地制宜選擇治理模式和處理技術,明確治理目標、時序、措施等。從調研情況看,可以采用以下三種治理模式:一是接管優(yōu)先模式。位于城鎮(zhèn)周邊和鄰近城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)的農(nóng)村,優(yōu)先考慮將農(nóng)村生活污水接入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)統(tǒng)一處理。蘇州常熟、張家港等地,通過編制鎮(zhèn)村生活污水治理專項規(guī)劃,打破行政區(qū)域界限合理布局鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠,如常熟市69%、張家港市95%的農(nóng)戶生活污水納入城鎮(zhèn)管網(wǎng)處理。二是相對集中處理模式。不具備接管條件、居住相對集中且排放要求較高的農(nóng)村,采取相對集中處理的模式,將一定范圍內的農(nóng)戶生活污水統(tǒng)一收集后,就近建設適宜工藝的小型污水處理設施集中處理。蘇州吳中區(qū)金庭鎮(zhèn)引進德國一體化小型獨立處理設施,尾水達到一級B標準,一部分用于農(nóng)田澆灌,一部分用于山林防火,一部分達標后排放。南通如皋市著重推進農(nóng)民集中居住點生活污水治理,已建成小型農(nóng)村污水處理設施74座。三是相對分散處理模式。居住相對分散、管網(wǎng)建設難度較大的其他農(nóng)村,采用分散處理的模式,就地就近對單戶或多戶生活污水進行收集后,通過戶用凈化槽、戶用型生活污水處理標準化模塊、生態(tài)衛(wèi)生戶廁等分散式的處理設施進行處理。常熟市引進消化日本凈化槽技術,對單戶或多戶生活污水進行處理,每臺設備費用近2萬元,每天運行成本僅需2角多,老百姓承擔的費用不算高;徐州市以省級試點示范農(nóng)村為實施重點,除已建成小型污水處理設施150余座以外,對于分散農(nóng)村采用三格式、四格式化糞池外接人工濕地處理。
進一步實施一體推進。農(nóng)村生活污水治理是一項公益性建設事業(yè),經(jīng)濟回報幾乎沒有,資金籌措壓力很大。目前,農(nóng)村生活污水治理以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為主體建設運行維護的狀況不可持續(xù),全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展狀況參差不齊,特別是蘇北地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級財力普遍缺乏。建議:一是明確實施主體。要以縣(市、區(qū))為單位,依據(jù)農(nóng)村生活污水治理專項規(guī)劃和行動計劃,統(tǒng)一優(yōu)選實施方案,采用項目總承包、PPP合作等形式,由專業(yè)化公司、機構(一個或數(shù)個)負責轄區(qū)內農(nóng)村生活污水治理設計、施工安裝、運行維護等全過程建設管理,強化農(nóng)村生活污水治理一體化推進、專業(yè)化建設、常態(tài)化管護,保證農(nóng)村生活污水應收盡收,治理后的尾水穩(wěn)定達標排放。二是擴大試點范圍。在首批16個國家試點縣(市、區(qū))基礎上,開展并逐步擴大省級試點縣(市、區(qū))范圍,每個設區(qū)的市至少有1個試點縣(市、區(qū))。三是加大獎補力度。省級財政加大對農(nóng)村生活污水治理的獎補力度,整合中央財政有關項目資金,不能各部門各搞一套,形成不了支持合力,解決不了實際問題。四是創(chuàng)新投融資機制。通過政府委托代建、購買服務等方式,因地制宜利用PPP模式,鼓勵相關企業(yè)參與建設和管理,探索農(nóng)村居民適當繳費的公用設施管護經(jīng)費保障制度,多渠道籌措農(nóng)村生活污水治理建設運行維護經(jīng)費。五是完善政策配套。支持農(nóng)村公益項目建設用地,簡化規(guī)范農(nóng)村公益項目基本建設程序,探索推行特許經(jīng)營權制度,盡量縮短項目審批時限,落實項目法人責任制、招標投標制、建設監(jiān)理制和合同管理制。
進一步嚴格督查考核。推進農(nóng)村生活污水治理工作,重在抓好落實,必須建立健全嚴格的督查考核機制。一是明確年度目標任務。要將農(nóng)村生活污水治理合格率納入城鄉(xiāng)發(fā)展一體化、全面建設小康社會的指標考核體系,作為地方政府年度責任目標考核的重要內容。開發(fā)建設覆蓋省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村級的農(nóng)村生活污水治理信息管理系統(tǒng)和處理設施遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng),實時跟蹤分析各地農(nóng)村生活污水治理工作進展情況和實施成效。二是建立協(xié)調推進機制。既明確牽頭部門,也確定各部門職責,建立協(xié)調機制,加強分工配合,共同把這項工作推向深入。三是健全績效考評制度。明確按效果付費的績效考評,在處理設施的進水端和出水端設置取樣檢測井,強化工程驗收和后期運行維護的跟蹤監(jiān)測,保證處理設施的穩(wěn)定運行。四是嚴格執(zhí)行獎懲規(guī)定。對任務完成好、成績突出的單位和個人給予表彰,對措施不力、工作進展緩慢的單位和個人給予批評。
關鍵詞:新農(nóng)村建設;生活污水;處理模式; 管理措施
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A
一、現(xiàn)狀農(nóng)村生活污水及存在的問題
(一)現(xiàn)狀農(nóng)村生活污水水質及排放特點
農(nóng)村生活污水包括洗滌、沐浴、廚房炊事、糞便及其沖洗等排水[3] 。由于農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的不平衡,各地農(nóng)村生活污水的量和質也相差較大,經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的農(nóng)村居民生活污水量遠高于欠發(fā)達地區(qū),污水中氮和磷也高于欠發(fā)達地區(qū),而有機污染物較欠發(fā)達地區(qū)的要低??偟恼f來,我國農(nóng)村生活污水具有面廣分散、來源多、增長快、污水成分復雜、水質及水量變化大[5-6] 的特征。
(二)農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀及問題
我國農(nóng)村生活污水的排放途徑主要是直接灑向地面、就近排入河道或通過下水道入河等。農(nóng)村污水排放中存在的問題主要表現(xiàn)在: 一是不少農(nóng)戶在新建房屋和舊房衛(wèi)生設施改造中,雖然建有三格式化糞池,但卻沒有排放設施,而是依靠土壤滲透,這種方法雖簡便,卻嚴重污染了周圍的地下水; 二是即使有排水系統(tǒng),絕大多數(shù)也是合流制排水,且一般采用明溝排水,由于沒有科學、合理地進行規(guī)劃,加之農(nóng)藥的大量使用、畜禽糞便隨雨水流入溝渠,一到晴天氣味難聞,嚴重污染著農(nóng)村生活環(huán)境; 三是農(nóng)村往往有灌渠貫穿其中,隨著各家各戶普遍使用沖水廁所,各種污廢水未經(jīng)處理大量排入灌渠,對農(nóng)業(yè)灌溉用水污染頗大。
二、農(nóng)村生活污水處理模式與處理技術分析
農(nóng)村地區(qū)居住相對分散,自然條件和經(jīng)濟條件千差萬別,采取統(tǒng)一的污水處理模式絕無可能,而應該因地制宜,根據(jù)村莊的具體實際來確定污水排放模式。
結合國外生活污水處理的成功經(jīng)驗和我國農(nóng)村生活污水的排放特點,總結近年來濱州一些地方的工程實例,濱州農(nóng)村生活污水處理的模式可以按照分類處置的原則加以選擇。
(一)接入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)統(tǒng)一處理模式
靠近城區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)且滿足城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)接入要求的村莊宜優(yōu)先納入城區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)污水收集系統(tǒng),所有的生活污水集中收集后,送入到城鎮(zhèn)污水處理廠集中處理(見圖1) 。這種模式適用于距離中心城、衛(wèi)星城、建制鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)較近(5 km以內),符合高程接入要求的村莊。由于城鎮(zhèn)污水處理廠相對運行規(guī)范、管理完善,而且污水處理的運行較為經(jīng)濟,污水處理的效果也更有保障,有條件的村莊應優(yōu)先考慮這種污水治理模式。
(二)分散式農(nóng)村生活污水處理模式
對于距離城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)比較遠,或者接入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)的投資較大的村莊,不可能把污水收集后輸往就近的污水廠去處理,只能走小型化、就地化、分散式處理的道路。
1、農(nóng)村生活污水沼氣凈化池處理模式
在當前農(nóng)村生活污水處理的實踐中,最通用、節(jié)儉、能夠體現(xiàn)環(huán)境效益與社會效益結合的生活污水處理方式是沼氣池。沼氣凈化池處理模式采用“多級發(fā)酵技術、多種好氧過濾和多層次的凈化”逐段降解,根據(jù)水質確定工藝流程,使其達到排放標準。工藝流程主要結構有預處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、兼氧發(fā)酵系統(tǒng)和后處理好氧過濾系統(tǒng)。使經(jīng)處理的出水水質能較穩(wěn)定地達到糞便無害化和污水排放標準,用于農(nóng)田灌溉或水產(chǎn)養(yǎng)殖。污水沼氣凈化池處理模式有分流和合流兩種工藝流程。分流式適用于糞便污水和其它生活污水分流進入池內,合流式適用于糞便污水和其他生活污水合流進入池內。
2、高效厭氧(ABR) -生態(tài)組合處理模式
高效厭氧(ABR) -生態(tài)組合處理模式將高效厭氧技術(ABR——厭氧折流板反應器) 與改良的人工濕地串連起來(也可以采用穩(wěn)定塘、復合床等) [10],ABR 作為強化預處理技術,投加懸浮有機填料和優(yōu)勢微生物,高效降解污水中有機污染物,厭氧單元在較大程度上發(fā)揮了將顆粒有機物轉化為溶解性有機物的作用,為后續(xù)濕地處理提供了有利的條件。改良的人工濕地主體為多孔的無機填料、砂石和微生物組成填料床,并在床體表面種植具有處理性能好、耐水性好、適應能力強、根系發(fā)達且美觀的植物,并以升流式和降流式進行組合,通過生物處理和人工生態(tài)系統(tǒng)中植物-微生物的協(xié)作作用,實現(xiàn)污水的凈化處理。工藝流程見圖4。
該處理模式將厭氧技術與生態(tài)技術有機結合,污水在處理的同時被作為一種資源加以利用,同時加入了景觀設計的理念,系統(tǒng)運行無需其他動力,管理維護簡單,因此,適用于具有自然坡度且有豐富土地資
源的村莊,可建于地下。
3、厭氧-好氧組合一體化設備處理達標排放模式
厭氧-好氧組合一體化設備是在吸收了傳統(tǒng)流化床、活性污泥法和生物接觸氧化法優(yōu)點的基礎上開發(fā)的一種高效、穩(wěn)定的生化處理裝置,由厭氧懸浮床、移動循環(huán)床和好氧固定床組成。其核心技術是應用懸浮生物載體形成移動床和投加高效微生物優(yōu)勢菌,充分提高反應器中微生物濃度。該裝置可在好氧、缺氧、厭氧環(huán)境下,實現(xiàn)懸浮載體與污水流化狀態(tài)下充分接觸,利用微生物的生物活性進行有機物的水解、生物降解、氮的硝化和磷的生物沉淀。沉淀出水能達標排放,無需采用砂濾或其他過濾材料。系統(tǒng)通過自動控制實現(xiàn)全程自動化運行和管理。工藝流程見圖5。
該處理模式將厭氧、缺氧、好氧技術有機結合為一體,實現(xiàn)A2/ O 工藝流程,污染物去除效率高,處理后水質好且穩(wěn)定,但由于一體化設備購置成本較高,日常運行管理要消耗電能,因此適合于經(jīng)濟條件較好,周邊既無一定規(guī)??盏?,又對出水水質要求較高的農(nóng)村地區(qū),可建于地下。
三、農(nóng)村生活污水處理的管理措施
(一)制定農(nóng)村生活污水處理的建設規(guī)劃
在推進新農(nóng)村建設過程中,應充分利用國家新農(nóng)村建設的良好政策環(huán)境,加強農(nóng)村生活污水處理規(guī)劃的制定,根據(jù)規(guī)劃來系統(tǒng)地開展污水治理工作?;谵r(nóng)村生活污水污染產(chǎn)生的多方面原因,結合新農(nóng)村建設中改廁、改廚和改圈的工作,配套建設污水處理設施。建立與各地農(nóng)村經(jīng)濟水平、自然條件、環(huán)境目標相適應的生活污水處理工藝和行之有效的運行管理模式。
(二)制定農(nóng)村生活污水處理工程技術規(guī)范
目前沒有農(nóng)村生活污水處理工程規(guī)劃設計與施工技術的地方、行業(yè)和國家相關標準。農(nóng)村生活污水處理工程規(guī)劃設計與施工技術規(guī)范,應針對農(nóng)村生活污水的水質、水量特點,結合農(nóng)村目前的經(jīng)濟和社會發(fā)展水平,在現(xiàn)有分散和集中處理技術的基礎上,獲取經(jīng)濟有效的農(nóng)村生活污水處理技術、設備和集成模式,提出農(nóng)村排水工程規(guī)劃設計與施工技術標準,分類指導工程設計和建設。技術規(guī)范應包括不同地區(qū)農(nóng)村生活污水排水工程設計和施工技術規(guī)范以及農(nóng)村生活污水排水工程管理、運行、維護規(guī)范等。
(三)建立有效的資金保障機制
農(nóng)村生活污水處理具有較強的公益性,需要一定規(guī)模的資金投入。調查結果顯示,目前村委會和村民對污水處理費雖有一定的承受能力,但都不愿意承擔,多數(shù)區(qū)縣運行費用來源不清。各地方政府應結合新農(nóng)村建設的實踐,采取國家扶持、地方補助、農(nóng)民支持和企業(yè)參與等方式,廣泛籌集資金,形成多元化投入、多渠道動員的參與機制; 也可以參照美國滾動基金[11] 的運營模式,保障農(nóng)村污水治理設施建設和運行的資金需求;還可以推行農(nóng)村污水治理的優(yōu)惠政策,如利益優(yōu)惠、稅收優(yōu)惠等,鼓勵和引導各種社會力量和資金投入到農(nóng)村污水治理,使農(nóng)村生活污水處理工程能夠順利付諸實施和運轉。
(四)建立完善的水務基礎設施管理機制
在各縣水務行政部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)機關等部門的指導和監(jiān)督下,由村委會聯(lián)合各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水務組織成立專門的水務基礎設施管理協(xié)會,參與基礎設施的建設運營工作。協(xié)會負責制定本村的水務基礎設施保護辦法,明確村民的權利和義務,并且設立專門賬戶,制定排水設施及處理設備的日常維護費用、管理收費等資金管理制度。
四、結束語
開展農(nóng)村生活污水治理工作是改變農(nóng)村生活污水無序排放現(xiàn)狀、改善農(nóng)民生活條件和建設社會主義新農(nóng)村必然發(fā)展趨勢,更是實現(xiàn)我國小康特色社會主義需要。在實施農(nóng)村生活污水處理工作中,應堅持因地制宜,分類處置的原則,依據(jù)村落的布局,科學選用污水處理工藝模式。水利、水文、政府應給予高度重視,加快建立健全相關標準及技術措施、政策措施,并加大扶貧投資力度,保證新農(nóng)村污水治理工程的長期穩(wěn)定可持續(xù)運行。
參考文獻:
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[2] 李仰斌,張國華,謝崇寶. 我國農(nóng)村生活排水現(xiàn)狀及處理對策建議[J] . 中國水利,2008,(3) : 51-53.
【關鍵詞】農(nóng)村 污水 設施 管理
江蘇省太湖流域(以下簡稱“太湖流域”)農(nóng)村污染排放總量占總污染負荷的比重呈逐年增加趨勢,農(nóng)村生活污染、農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為太湖流域氮、磷污染的重要來源。近年來,隨著農(nóng)村環(huán)境綜合整治的全面開展,太湖流域建設了大量的農(nóng)村生活污水處理設施,對改善農(nóng)村水質,建設美麗鄉(xiāng)村發(fā)揮了重要作用,但這些設施在運行管理方面還存在不少問題。太湖流域農(nóng)村生活污水處理設施建設起步早、推廣快,一些問題也較早地表現(xiàn)出來,對其他地區(qū)具有借鑒意義,應給與高度關注。
1太湖流域農(nóng)村生活污水處理設施建設運行現(xiàn)狀
(1)設施覆蓋率不斷提高。通過農(nóng)村環(huán)境連片整治、美麗鄉(xiāng)村建設等載體,太湖流域累計已建成5800余套分散式農(nóng)村污水處理設施,規(guī)劃保留村莊處理設施覆蓋率已超過40%,太湖一級保護區(qū)內規(guī)劃保留村莊覆蓋率近90%。地方政府對農(nóng)村污水處理工作的重視程度不斷提升,出臺了一系列推進政策措施,例如常熟市制定了《加強全市城鄉(xiāng)生活污水處理工作的實施意見》,武進區(qū)出臺了《農(nóng)村分散式生活污水處理設施運營管理暫行規(guī)定》等。
(2)設施運行率普遍較低。據(jù)抽樣調查,太湖流域已建的農(nóng)村污水處理設施正常運行率不到50%,約10%的設施已廢棄或拆遷。設施運行率較低的主要原因:一是污水實際收集量與設計規(guī)模差距較大。大部分農(nóng)村地區(qū)實際居住人員為老人、兒童居多,用水較為節(jié)儉,加之污水收集管網(wǎng)入戶率還不高,產(chǎn)生的污水和收集到的污水量均較少,設施規(guī)劃的處理能力與實際收集水量出入較大,長期以往造成設施閑置荒廢。二是運行維護資金得不到充分保證。設施建成后,大多交由鎮(zhèn)村運行管理,部分鎮(zhèn)有幾十套設施,加上提升泵站,一年運行管理費用需要幾十萬甚至上百萬元。鎮(zhèn)村財政大多比較緊張,有些地方為節(jié)省費用,出現(xiàn)“迎檢運行”現(xiàn)象。三是布局選址不盡合理。少數(shù)設施建設時未考慮長期規(guī)劃,在城鎮(zhèn)化、新農(nóng)村建設過程中,部分地方人口減少、村莊撤并,處理設施逐步廢棄。
(3)設施運行效果亟待提升。江蘇省目前尚未出臺農(nóng)村生活污水處理設施排放標準,設施運行效果良莠不齊。一是早期項目建設水平總體偏低,部分工藝不合理。在農(nóng)村污水處理設施建設初期,由于缺乏經(jīng)驗,各種工藝一哄而上,僅太湖流域就有120余種處理工藝,使用率在1%以上的工藝類型有17種,部分工藝不適合農(nóng)村地區(qū)夏季及早晚水量大、冬季水量少;節(jié)假日及冬季污染物濃度高、平時及夏季濃度低;可生化性強,反硝化碳源不足的特點,處理效果較差。二是配套設施不完善。部分地方化糞池建設不標準,滲漏現(xiàn)象嚴重;雨污分流不徹底,導致雨期收集水量超過處理負荷,進水污染物濃度較低,影響處理效果。三是缺乏長效運行管護機制。農(nóng)村生活污水處理普遍存在“重建設輕管護”現(xiàn)象。在設施建成初期,由于設備廠家負責調試維護或鎮(zhèn)村安排專人管理,處理效果較為明顯。但在設備廠家維護期結束后,缺乏專業(yè)技術人員管護,同時設備不斷老化,導致設施運行效果不佳。
(4)監(jiān)管制度仍需建立健全。農(nóng)村生活污水處理設施由環(huán)保、住建、農(nóng)業(yè)、水務等多個部門負責建設管理,各部門工作自成體系,重建設輕管理,未能形成統(tǒng)一有效的管理制度,對地方農(nóng)村污水處理工作的指導、監(jiān)督力度不夠。目前太湖流域已有錫山、武進、常熟、吳江、吳中、相城等6個區(qū)(縣)實行設施統(tǒng)一委托運維,但大部分地區(qū)尚未出臺相關管理規(guī)定,還存在工作要求不具體、監(jiān)管措施難落實的問題。
2加強農(nóng)村生活污水處理設施建設管理的建議
2.1選擇切實可行的治理路線和處理工藝
推行接管優(yōu)先、集中與分散治理相結合的治理路線,根據(jù)村莊的地形地貌、經(jīng)濟發(fā)展水平和人口狀況等具體情況,因地制宜選擇常規(guī)污水處理工藝(厭氧、生化等)、生態(tài)處理工藝(氧化塘、濕地等)或者是組合工藝。盡量選擇免工藝參數(shù)調節(jié)、免設備調度、抗水質和水量變化能力強、維護簡單的工藝設備。目前,農(nóng)村生活污水處理設施技術規(guī)范、施工標準與監(jiān)管體制尚未建立,工程建設隨意性較大,責任不明確。有關政府部門應研究制定適宜工藝(設備)的建設和制造標準、技術規(guī)程等,提高農(nóng)村生活污水處理設施的科學性、實用性。
2.2加快現(xiàn)有處理設施改造和配套管網(wǎng)建設
流域各地應開展農(nóng)村生活污水處理設施運行情況調查摸底,對存在工藝缺陷、設備損壞等問題的要安排經(jīng)費實施改造,確保已建設施能夠正常運轉。將配套管網(wǎng)建設作為重要任務,尤其是完善支管網(wǎng)建設,打通“最后一米”,不斷提高污水收集率。由于區(qū)劃調整、人口減少等原因不適合建設污水集中處理設施的地區(qū),可因地制宜建設經(jīng)濟實用的氧化塘、人工濕地等,防止污水直接入河。
2.3建立完善長效運營管理機制
認真落實國務院《水污染防治行動計劃》提出的“以縣級行政區(qū)域為單元,實行農(nóng)村污水處理統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理”的要求。參照常熟市“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一運行、統(tǒng)一監(jiān)管”的四統(tǒng)一模式,在縣(市、區(qū))級層面整合農(nóng)村生活污水處理設施的建設管理,統(tǒng)一打包委托第三方專業(yè)公司運營,發(fā)揮專業(yè)力量優(yōu)勢,降低運維管理成本,有效提升管理水平,實現(xiàn)規(guī)模化效應。參照吳江區(qū)“區(qū)、鎮(zhèn)級財政分別承擔50%的運行管理費用”做法,加大市、縣、鎮(zhèn)財政投入力度,盡量降低村級組織投入比例或者不安排村級組織支付運維費用。發(fā)動經(jīng)濟效益好、社會責任感強的企業(yè)開展幫扶工作,鼓勵社會資本進入農(nóng)村生活污水處理領域。
2.4加大監(jiān)督考核力度
一、我國農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)廢水處理技術研究的重要性
1、農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀
在農(nóng)業(yè)源污染中,比較突出的是畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染問題,我國規(guī)?;B(yǎng)殖場每年畜禽糞便和污水排放總量超過200億t,但90%以上沒有污染處理設施。畜禽養(yǎng)殖業(yè)的化學需氧量、總N和總P分別占農(nóng)業(yè)源的96%、38%和56%。由于人多地少,為提高產(chǎn)量,我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化肥、農(nóng)藥、地膜等化學投入品,造成嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染。據(jù)統(tǒng)計,目前我國農(nóng)用化肥年施用量達到4600多萬噸,平均每0.067hm2(1畝)氮素化肥施用量已達12.7kg,分別是法國、德國、美國的1.5倍、1.6倍、3.3倍,但利用率只有30%左右,比發(fā)達國家低20~30%。我國農(nóng)藥年施用量145萬t,平均每0.067hm2(1畝)農(nóng)藥使用量為150g左右,約是歐盟國家的3倍,但一季的利用率也只有30%左右,僅相當于歐盟國家的一半。全國遭受不同程度農(nóng)藥污染的農(nóng)田面積達到9112萬hm2(1.36億畝)。
2、農(nóng)業(yè)廢水處理技術研究的重要性
在我國,農(nóng)業(yè)廢水的來源主要有三個方面:
(1)農(nóng)村生活污水。
隨著農(nóng)村居民生活水平的提高,生活用水量逐年增加,生活污水的排放量也增大,據(jù)有關部門統(tǒng)計,全國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水約80 億t。
(2)規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖廢水。
隨著規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展,畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生大量廢水,主要是是畜禽糞尿和圈舍沖洗水,據(jù)統(tǒng)計,我國每年規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖的廢水排放量超過100億t。
(3)農(nóng)田徑流/農(nóng)田尾水。
隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥使用量的快速增長和不合理施用,加上農(nóng)田漫灌和雨水徑流的沖刷,使得農(nóng)田徑流水/農(nóng)田尾水中N、P等污染物進入河流、湖泊、內海等水域。由于我國農(nóng)村地區(qū)污水收集管網(wǎng)設施不健全,廢水處理設施缺乏,大部分的生活污水、畜禽養(yǎng)殖廢水和農(nóng)田徑流水/農(nóng)田尾水未經(jīng)處理直接排放到周邊河流、湖泊等,對地表水和地下水造成了嚴重的污染,引起水體富營養(yǎng)化加劇,嚴重影響了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。
由此可見,對于農(nóng)村水污染問題必須引起高度的重視, 并采取有效的治理措施,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢水的無害化處理和資源化利用。
二、我國農(nóng)業(yè)廢水處理技術的應用現(xiàn)狀
1、農(nóng)村生活污水
近年來,國外的專家學者對農(nóng)村生活污水的處理越來越關注,農(nóng)村生活污水處理技術逐漸成熟,工藝呈現(xiàn)出多樣性。而現(xiàn)階段,我國小城鎮(zhèn)污水處理率還不到10%,農(nóng)村地區(qū)生活污水的處理率更低,絕大部分生活污水未經(jīng)處理直接排放。隨著對三江、三湖污染治理的重視程度不斷提高,我國在農(nóng)村生活污水處理技術方面的研究也越來越多,很多處理技術已經(jīng)建成了試點示范工程,處理效果顯著。目前農(nóng)村生活污水治理存在一個較大的難點,即基建投資以及運行費用較大,農(nóng)村經(jīng)濟實力以及技術力量很難滿足常規(guī)城市生活污水處理廠的技術要求等。因此,急需要開發(fā)高效、低能耗、低成本的農(nóng)村生活污水無害化與資源化處理技術,引進適合我國國情的國外發(fā)達國家的先進技術與工藝,解決農(nóng)村生活污水污染問題。
2、規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖廢水
畜禽業(yè)是我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分,畜禽養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題日益嚴重, 不僅影響經(jīng)濟發(fā)展, 而且還危及生態(tài)安全, 已成為人們普遍關注的社會問題。畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞便和污水造成地表水、地下水、土壤和環(huán)境空氣的嚴重污染, 直接影響了人們的身體健康和正常生產(chǎn)生活。畜禽養(yǎng)殖場未經(jīng)處理的污水中含有大量污染物質, 其污染負荷很高, 這種高濃度有機廢水直接排入或隨雨水沖刷進入江河湖庫,大量消耗水體中的溶解氧,使水體變黑發(fā)臭。水中含有大量的N、P等營養(yǎng)物是造成水體富營養(yǎng)化的重要原因之一, 排入魚塘及河流使對有機物污染敏感的水生生物逐漸死亡, 嚴重者導致魚塘及河流喪失使用功能。養(yǎng)殖污水長時間滲入地下, 使地下水中的硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮濃度增高, 地下水溶解氧含量減少, 有毒成分增多, 導致水質惡化,危及周邊生活用水水質。高濃度污水還可導致土壤孔隙堵塞, 造成土壤透氣、透水性下降及板結、鹽化, 嚴重降低土壤質量, 甚至傷害農(nóng)作物, 造成減產(chǎn)和死亡。治理畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢渣和惡臭對環(huán)境的污染, 發(fā)展生態(tài)養(yǎng)殖, 才能推動畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。
3、農(nóng)田徑流水
農(nóng)田徑流是雨水或灌溉水流過農(nóng)田表面后排出的水流,是農(nóng)田廢水的主要來源。農(nóng)田徑流水中主要含有N、P、農(nóng)藥等污染物,施用于農(nóng)田而未被植物吸收利用或未被微生物和土壤固定的氮肥,是農(nóng)田徑流中N的主要來源。農(nóng)田徑流中的N還來自土壤的有機物、植物殘體和施用于農(nóng)田的廄肥等。農(nóng)田徑流中農(nóng)藥的含量一般不高,流失量約為施藥量的5%左右。農(nóng)田徑流水中N、P的有效攔截是減少農(nóng)業(yè)面源污染,緩解水體富營養(yǎng)化的重要途徑。
三、我國農(nóng)業(yè)廢水處理技術應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1、農(nóng)村生活污水處理技術
農(nóng)村生活污水處理工藝主要有好氧生物處理、人工濕地和穩(wěn)定塘系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)等。目前,我國農(nóng)村生活污水處理應用較多的好氧生物處理工藝是生物接觸氧化法。生物接觸氧化技術是介于活性污泥法和生物膜法之間的處理技術。生物接觸氧化法是在填料表面上培養(yǎng)微生物,形成生物膜,并采用與曝氣池相同的方法向微生物供氧,污水流過時與填料上的生物膜接觸,通過微生物的新陳代謝作用降解污水中的污染物從而達到凈化的目的。生物接觸氧化工藝具有占地面積小、處理負荷高、污泥產(chǎn)量少、抗沖擊能力強、維護管理簡便等優(yōu)點。生物接觸氧化工藝對沖擊負荷有較強的適應能力,在間歇運行條件下仍能保持良好的處理效果,對于水量不均勻的農(nóng)村生活污水處理具有很好的適用性。然而對于農(nóng)村生活污水來說生物接觸氧化工藝的投資和運行費用偏高,所以此工藝適合于我國南方及東部城市化速度快、比較富裕的農(nóng)村推廣應用。
根據(jù)我國農(nóng)村生活污水的分布特點及水質水量特性,研發(fā)適合我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平的農(nóng)村生活污水處理工藝,需要滿足建設和管理運行費用低廉、低耗能、操作管理簡便、處理穩(wěn)定、可長期使用、部分污水可再利用等要求。因此,我國農(nóng)村生活污水無害化處理和資源化利用處理工藝發(fā)展的總體方向是:
(1)厭氧生物處理是農(nóng)村生活污水處理工藝發(fā)展的潛在方向。厭氧生物處理適用于處理不同濃度、不同性質的污水,其污泥產(chǎn)率低,同時厭氧生物處理還具有低耗能、建設和運行管理費用低廉等優(yōu)點。
(2)生物-生態(tài)組合工藝是農(nóng)村生活污水處理工藝發(fā)展的主要方向。對于農(nóng)村生活污水,生態(tài)處理工藝具有建設費用低、能耗低、運行管理方便等特點,而生物處理工藝可以彌補生態(tài)處理工藝受氣候變化影響較大、處理效果不穩(wěn)定等缺點,從而可以更好更高效地處理污水。因此生物-生態(tài)組合工藝是目前農(nóng)村生活污水處理技術發(fā)展的主要方向,擁有廣闊的發(fā)展前景。
(3)借鑒國外的成功經(jīng)驗推動我國農(nóng)村生活污水處理工藝的發(fā)展。美、日等發(fā)達國家的農(nóng)村生活污水處理工藝(如高級綜合塘工藝、地溝式土壤滲濾工藝、凈化槽工藝等)與我國實際國情相結合,將其成功地應用到我國農(nóng)村生活污水處理之中。
2、規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖廢水處理技術
規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢水的處理方法很多。畜禽養(yǎng)殖廢水無論以何種工藝或綜合措施進行處理, 都要采取一定的預處理措施。通過預處理可使廢水污染物負荷降低, 同時防止大的固體或雜物進入后續(xù)處理環(huán)節(jié), 造成設備的堵塞或破壞等。常用的預處理設施有設備有格柵、沉淀池、篩網(wǎng)等。經(jīng)過預處理后的養(yǎng)殖廢水可以采用多種處理工藝進行無害化處理,目前畜禽養(yǎng)殖廢水的主要處理工藝和技術有自然處理法、厭氧處理技術、好氧處理技術和混合處理法等。
自然處理法是利用天然水體、土壤和生物的物理、化學與生物的綜合作用來凈化污水。其凈化機理主要包括過濾、截留、沉淀、物理和化學吸附、化學分解、生物氧化以及生物吸收等。污水厭氧生物處理是在無氧的條件下利用厭氣微生物的降解作用使污水中有機物質達到凈化的處理方法。在無氧的條件下,污水中的厭氧細菌把碳水化合物、蛋白質、脂肪等有機物分解消化從而使污水得到凈化,如化糞池、污泥厭氧消化、厭氧塘等。厭氧生物處理法污水BOD負荷較高,去除率可達90%以上,其處理費用低于好氧處理,是生活污水、高濃度有機物工業(yè)廢水和糞便等良好的處理方法之一。好氧處理是利用微生物在好氧條件下分解有機物, 同時合成自身細胞(活性污泥)。在好氧處理中,可生物降解的有機物最終可被完全氧化為簡單的無機物。該方法主要有活性污泥法和生物濾池、生物轉盤法、生物接觸氧化法、序批式活性污泥法、A/O及氧化溝等。
自然處理法、厭氧法、好氧法用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水各有其優(yōu)缺點和適用范圍,為了取長補短,獲得良好穩(wěn)定的出水水質,在實際應用中常常采用混合處理的方法,就是根據(jù)畜禽廢水的多少和具體情況,設計出由以上3種或以它們?yōu)橹黧w并結合其他處理方法進行優(yōu)化的組合工藝,共同處理畜禽廢水。這種方式能以較低的處理成本,取得較好的效果。畜禽養(yǎng)殖廢水是比較難處理的有機廢水,主要是因為其排量大,溫度較低,廢水中固液混雜,有機物含量較高,固形物體積較小,很難進行分離,而且沖洗時間相對集中,使得處理過程無法連續(xù)進行。由于廢水中的COD、BOD等指標嚴重超標,懸浮物量大,N、P含量豐富,氨氮含量高且不易去除,單純采用物理、化學或者生物處理方法都很難達到排放要求。因此一般養(yǎng)殖場的廢水處理都需要使用多種處理方法相結合的工藝。
隨著我國規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展,養(yǎng)殖廢水產(chǎn)生量越來越大,對于成本低、操作簡單、運行和維護費用省的養(yǎng)殖廢水處理工藝的需求也越老越大。因此,今后畜禽養(yǎng)殖廢水的發(fā)展方向是:
(1)養(yǎng)殖廢水生物處理方法因投資低,無二次污染,且排放水質可達國家標準(GB18596―2001)要求,可以作為畜禽養(yǎng)殖廢水處理的主要方法使用。同時生物處理方法中,混合處理法結合了各種生物處理方法的優(yōu)點,可同時處理養(yǎng)殖場固體、液體和氣味,能夠實現(xiàn)養(yǎng)殖場廢水的多級處理,滿足不同的出水水質要求,是今后養(yǎng)殖場廢水生物處理的發(fā)展方向。
(2)鑒于規(guī)?;B(yǎng)殖場廢水的水質水量特征,以厭氧處理為主,輔以好氧、物理、化學處理的組合處理系統(tǒng)應是控制養(yǎng)殖場廢水污染比較經(jīng)濟有效的方法。
(3)養(yǎng)殖場廢水處理后作為水、肥等資源回用農(nóng)田生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)技術體系研究,包括高效、低成本厭氧技術研究和無害化、資源化利用技術研究是一個重要的研究方向。
3、農(nóng)田徑流水處理技術
生物-生態(tài)處理技術是解決非點源N、P污染的重要手段,控制農(nóng)田徑流污染的主要措施包括緩沖林帶、生態(tài)溝渠系統(tǒng)、生化塘及人工濕地系統(tǒng)等。復合治理模式就是把溝渠系統(tǒng)、生化塘以及人工濕地系統(tǒng)相結合,形成一個線―點―面的復雜、綜合治理系統(tǒng),利用種植的大量沉水植物和挺水植物,達到對農(nóng)田徑流中N、P的有效吸收和攔截。
(1)生態(tài)溝渠系統(tǒng)
生態(tài)溝渠系統(tǒng)既是農(nóng)業(yè)非點源污染物的最初匯聚地,又是河流和湖泊營養(yǎng)鹽的輸出源,其排灌能力對生態(tài)系統(tǒng)以及整個生態(tài)環(huán)境有重要影響,在生態(tài)溝渠系統(tǒng)中種植植物對N、P進行吸收,可以對N、P起到很好的攔截作用。因此,在生態(tài)溝渠中種植茭白、美人蕉等吸收N、P能力較強的經(jīng)濟作物既保證了農(nóng)田徑流中非點源N、P的轉化,又能增加農(nóng)民的經(jīng)濟收入。
(2)生化塘系統(tǒng)
生化塘系統(tǒng)是利用農(nóng)田徑流出水口處湖內或者池塘內的污染底泥,在不破壞表層物理結構的情況下,在底泥上種植可以適應性生長的沉水植物及挺水植物,達到對農(nóng)田徑流中非點源N、P的吸收作用,增強了富營養(yǎng)化水體的凈化能力,從而改善水質。
(3)人工濕地系統(tǒng)
在人工濕地污水處理系統(tǒng)中,利用挺水植物系統(tǒng)、漂浮植物系統(tǒng)和沉水植物系統(tǒng),通過植物吸收、植物根系周圍的近根系好氧區(qū)與遠根系的厭氧區(qū)的交替環(huán)境,利用硝化、反硝化作用去除N,利用基質的固磷作用以及植物與微生物吸收作用除去P。
復合治理措施對農(nóng)田徑流非點源N、P的治理充分發(fā)揮了生態(tài)溝渠系統(tǒng)、生化塘和人工濕地三者相結合的優(yōu)勢,提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和出水的水質。因此,生態(tài)溝渠系統(tǒng)―生化塘―人工濕地復合處理方式是處理農(nóng)田徑流污染的有效途徑。
關鍵詞: 農(nóng)村生活污水;無動力;跌水
中圖分類號:X506 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)12-2794-03
Unpowered Treatment of Rural Domestic Sewage in Guizhou Province
RAN Quan,MENG Gui-e,WANG Jing
(Department of Chemical Engineering, Guizhou Industry Polytechnic College, Guiyang 550008, China)
Abstract:Considering conditions of Guizhou mountain region, the “waterfall aeration contact oxidation +oxidation pond” process of the treatment of rural domestic sewage was designed. Monitoring the processing plant from March to May showed that the average concentrations of CODcr,TN and TP in the water outlet were 42,4.0 and 0.41 mg/L, respectively. The average removal rate of CODcr, TN and TP reached above 79%, 69%, and 78%, respectively. The water quality reached ClassⅠspecified with the standard of Discharge Standards of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plants (GB 18918-2002). The process depend on terrain realized the function without power consumption.
Key words:rural domestic sewage; unpower; drop
隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程的快速發(fā)展,農(nóng)村生活污水的排放量呈現(xiàn)不斷加大的趨勢[1,2],農(nóng)村生活污水具有面廣分散、來源多、增長快、污水成分復雜、水質及水量變化大的特征[3]。長期以來,由于重視不夠、治理資金短缺和對農(nóng)村水體環(huán)境保護意識的淡薄[4,5],未經(jīng)處理的生活污水任意排放,嚴重污染農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境[6,7],城市污水處理的工藝和經(jīng)驗不能滿足農(nóng)村生活污水處理的要求[8],需要采用投資少、運行費用低、工藝簡單、容易管理的技術才能解決農(nóng)村生活污水處理問題[9]。貴州省主要是山區(qū),具有較大的地勢落差,針對貴州地形條件,設計“跌水生物接觸氧化+氧化塘”工藝對農(nóng)村生活污水進行處理研究,試驗裝置設在貴陽市烏當區(qū)新堡村。
1 材料與方法
1.1 處理水質情況
處理水質為貴州同凈環(huán)??萍加邢薰旧顓^(qū)的污水,生活區(qū)污水包括職工宿舍和食堂產(chǎn)生的廢水,每天排水量大約4.0 m3。水質情況見表1。
1.2 試驗裝置及分析方法
1.2.1 試驗裝置 接觸氧化池采用四級跌水,設4個單池,總體積為1.35 m3,跌水高度0.5 m。池體采用焊接鋼板,池內裝填彈性填料,池中設隔板,水流從隔板一側流入,穿過隔板底部,從另一側流出。第一個單池體積為0.6 m3,后3個單池體積均為0.25 m3。出水設置出水堰,采用900三角堰??紤]到工廠有1個水池,將水池改造成氧化塘,氧化塘的表面面積為(8×6) m2,水深為1 m。并在在該氧化塘中投放魚苗。
工藝中水流是完全靠自然流動,在山區(qū)該處理裝置就可以依山而建,靠水的重力作用流過處理單元,在運行過程中沒有動力消耗,完全實現(xiàn)無動力消耗運轉,只需要一次性投入基建費用,降低鄉(xiāng)村生活污水的處理費用。
1.2.2 分析方法 試驗用水取自公司職工生活廢水,采樣分析頻度為每5 d采樣1 次,3個采樣點分別是接觸氧化池進水口、出水口和氧化塘出水口,從2013年3月至5月連續(xù)監(jiān)測3個月,共采樣分析13次;水樣檢測在貴州工業(yè)職業(yè)技術學院環(huán)境監(jiān)測實驗室進行,檢測的主要指標是 CODCr,TN和TP ;檢測分析方法:CODcr用重鉻酸鉀法,TN 用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法(GB11894- 89),TP 用鉬銻抗分光光度法(GB11893- 89)。
1.3 試驗周期
裝置于2012年12月建成并進行了掛膜調試,采樣分析時間從2013年3月至5月。
2 結果與分析
2.1 CODcr的除出效果
進水CODcr濃度比較低,在153~256 mg/L之間,出水平均濃度為42 mg/L,平均去除率為79%(圖1),4、5月氣溫比3月高,去除率有所增加,說明對于生物法處理污水,氣溫會影響污染物的去除效果,在氣溫較低的季節(jié)為了保證去除效果可以考慮加設保溫裝置。
2.2 TN的除出效果
進水TN濃度在8.0~23.0 mg/L之間波動,出水TN濃度維持在5.0 mg/L以下,平均去除率69%(圖2),TN的去除沒有出現(xiàn)如CODcr一樣的變化趨勢,在檢測的時間段內都保持在一定范圍內波動,這可能是因為TN的去除主要是發(fā)生在氧化塘中,而氧化塘受氣溫的影響要比跌水池小的原因。
2.3 TP的除出效果
進水TP濃度比較低,在1.10~2.50 mg/L之間變動;出水TP濃度在0.50 mg/L以下,平均濃度0.41 mg/L;平均去除率為78%(圖3),TP的去除率與TN的變化較為接近,因為TP的去除也主要是發(fā)生在氧化塘中。為了提高TP的去除效果可以在氧化塘中加廢棄的土磚塊、廢棄陶瓷等以增加P的吸附。
2.4 去除效果分布情況
處理裝置對CODcr的去除主要發(fā)生在跌水接觸氧化池中,去除率為58%,另外一部分去除在氧化塘中產(chǎn)生21%的去除率;而TN、TP的去除主要發(fā)生在氧化塘中,在跌水池中TN、TP的去除率分別為10%、9%,在氧化塘中的去除率分別為59%、69%,去除率的分布見圖4。
3 討論
跌水充氧在污水處理中已經(jīng)得到應用。在自然跌水曝氣下水道溝渠處理技術中,CODcr去除率為61%~92%;NH4+-N、TN去除率為26%~64%、30%~45%[10];厭氧/跌水充氧接觸氧化/人工濕地組合工藝處理農(nóng)村生活污水,CODcr和TN的平均去除率達81%和83%,TP的平均去除率在進水TP>1.5 mg/L時達82%,在進水TP
此處理系統(tǒng)采用“跌水生物接觸氧化+氧化塘”處理生活污水,裝置依山而建,接觸氧化池出水沒有回流,直接流到氧化塘,靠水的重力作用流過處理單元。CODcr、TN、TP的平均去除率分別為79%、69%、78%,CODcr的去除主要發(fā)生在接觸氧化池,TN、TP的去除主要發(fā)生在氧化塘,這與跌水接觸氧化池在太湖地區(qū)情況的應用基本一致,
4 小結
1)CODcr、TN、TP的出水平均濃度為42、4.0和0.41mg/L,平均去除率分別為79%、69%和78%。出水水質可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級排放標準,依靠地勢落差實現(xiàn)無動力消耗運轉。
2)“跌水生物接觸氧化+氧化塘”工藝對生活污水的處理中,CODcr主要在跌水池中去除,TN、TP主要在氧化塘中被去除。跌水接觸氧化池中CODcr、TN、TP的去除率分別為58%、10%、9%,氧化塘中CODcr、TN、TP的去除率分別為21%、59%、69%。
3)“跌水生物接觸氧化+氧化塘”工藝投資少、工藝簡單、無需動力消耗、管理容易,在有地勢落差的農(nóng)村地區(qū)生活污水處理可以考慮采用此工藝。
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級別:省級期刊
榮譽:中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)
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