人工快渗环保系统预处理工艺在南北方农村地区的应用研究:环保的渗硫工艺
摘要:本文通过对比南北方农村地区污水排放的特征及其差异,选取合适的预处理工艺,探讨其应用于实际工程的技术及经济可行性,为解决CRI系统的堵塞问题提供参考。 关键词:人工快渗系统 预处理 氧化塘 竖流式沉淀
1、人工快渗系统的特点及推广应用
1.1 CRI系统的技术原理及优势
人工快渗污水处理系统（Constructed Rapid Infiltra -tion system,简称CRI系统）源于土地处理法中的快速渗滤工艺（Rapid Infiltration,简称RI工艺）,其原理是将污水有控制地投配到具有良好渗滤性能的土壤表面,使污水在向下渗滤过程中经过生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉淀、氧化还原等一系列作用而得到净化的一种污水土地处理工艺[1,2]。
与传统二级污水处理技术相比,人工快渗处理技术具有其独特的优点:
(1)出水效果稳定:CRI工艺处理出水水质稳定,主要指标均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准或景观回用水标准,个别指标如氨氮、COD等,可达《国家地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类水质标准。CRI系统继承了土地处理工艺抵抗冲击负荷效果好、出水水质稳定的优势,对COD、氨氮、SS、TP等具有较高的去除率。
(2)建设成本低、管理方便、运行费用低:CRI工艺流程简单,不采用曝气、不用污泥回流,污水经预处理可直接进入快渗池进行二级生化处理,二级处理中没有活性污泥产生,所以避免了建设污泥回流及处理设施的成本,因此人工快渗工艺建设成本较低管理方便,水处理成本较低。
(3)绿色环保的污水处理工艺:由于没有污泥产生,从根本上杜绝了二次污染问题,对周边环境影响小,表现在污水自由水面与空气接触时间较短（<6小时/天）,不用曝气,避免了臭气扩散对周边大气环境的污染,且无任何噪音产生。
(4)易分割模块化施工规模弹性大:主要的构筑物—快渗池形状可以自由灵活调整,适应各种地块形状,采用土地处理工艺使其水力负荷可以在一定范围内灵活控制;抗水量冲击负荷能力强,可以应变突然的水质波动,而且长期停水后依然可以迅速恢复使用功能,无需重新培养微生物。
1.2 CRI系统的推广应用
基于上述优点,CRI工艺适应了当前我国发展小城镇/农村地区污水处理的需求,经过近十年的发展,已成为小城镇/村级分散型污水处理的推荐工艺之一。目前,该工艺已广泛应用于农村环境综合整治中,例如湖北省农村环境联片整治农村生活污水处理建设示范项目、北京昌平及房山农村地区污水处理建设项目等。
1.3 CRI系统推广问题及解决途径
堵塞问题是污水土地处理系统研究的重要内容之一。CRI系统在实际运行过程中往往会由于填料堵塞问题而影响系统水力负荷,甚至影响系统寿命。一般认为,造成系统堵塞的原因主要是悬浮物的截留、吸附、化学沉淀以及微生物膜增长等[3]。其中,有机质以及悬浮物在填料表层的积累是造成填料堵塞的主要原因,填料层50mm以上是最容易发生堵塞的区域。目前,减缓CRI系统堵塞问题的主要方法有:一是加强预处理,降低系统的有机负荷;二是根据进水浓度和系统处理出水水质要求,选择渗透性能适中的介质;三是改变系统的运行方式。因此,解决CRI系统填料堵塞,提高系统水力负荷,强化污水净化效果已成为CRI系统研究的重要内容。本文通过对比南北方农村地区污水排放的特征及其差异,选取合适的预处理工艺,探讨其应用于实际工程的技术及经济可行性,为解决CRI系统的堵塞问题提供参考。
2、农村地区污水排放特征及南北方差异
2.1 农村地区水污染现状及趋势
近年来,我国城市污水处理的处理能力与处理水平不断提高,城市水环境保护和污水处理事业得到了长足发展,但忽视了占全国总面积近90%的广大农村。随着社会经济的快速发展和缺乏规划的农村城镇化建设进程的不断推进,大量的农村工业废水、生活污水、农业退水未经处理便排入周边水体,造成水环境污染严重,污染事故时有发生,严重威胁饮用水源、生活用水与生产用水安全。据2005年建设部农村人居环境现状调查显示,96％的农村没有排水沟渠和污水处理系统,污水直接就地势排入周边水体,是农村重大的安全隐患。而我国首次农村饮用水与环境卫生现状调查结果显示:44.36%的农村饮用水未达到基本卫生安全;全国有三亿多农村人口饮用水不达标,其中因水污染造成九千多万人饮用水不安全。农村污水的乱排放不仅破坏了当地生态环境,同时也是小流域污染的主要来源。未来一段时间,随着国家政策向农村地区倾斜,经济发展对水环境质量的挑战将进一步扩大。
2.2 农村地区生活污水的排放特点
农村污水可分为生活污水与生产污水。农村生活污水是指居民生活过程中产生的洗浴、厨房污水等;农村生产污水是指畜禽养殖业、农产品加工等产生的废水。与城市和小城镇污水相比,农村生活污水主要有如下排放特点:
(1)农村地区的污水污染物浓度偏低 (COD≤300mg/L,BOD5≤150mg/L,TN:23.57～60mg/L,TP:0.29～3.60mg/L),且以有机污染物为主,基本上不含重金属和有毒有害物质,可生化性好;
(2)农村地区居住密度小,而且住户之间分散,其污水量比中小城镇还小很多,一般在1000m3/d以下,其中多数在500m3/d以下;
(3)污水间歇排放,日变化系数大（一般为2～5）;此外,大部分农村地区没有污水排放管网,更没有经过合理的规划,雨污混排,受雨季影响,水量变化系数较大[3];
(4)污水水质水量因地区经济程度的差异而不同。
2.3 南北方农村地区污水水质特点分析
我国幅员辽阔,从冬季时间长达半年以上的北部到常年四季如春的海南,地理环境、气候、当地经济发展水平等地区差异大,造成我国农村污水特性变化大,了解南北方不同地区农村污水的特征与排放规律,对农村生活污水治理技术研究具有极其重要的意义。