浅谈生活污水处理改善技术

浅谈生活污水处理改善技术孙桐天津市九河市政工程设计咨询有限公司，天津，300232摘要:我国部分小城镇居住分散,经济条件差别较大，污水处理设施建设滞后，生活污水的水质水量也各不相同,污水处理工程的建设应根据当地环境和自然条件现状、经济承受能力等条件因地制宜进行。生物流化床、塘处理系统、蚯蚓生态滤池及人工湿地等技术各具优点，也有其局限性,污水处理工艺的选取可根据各自特点和实际情况单独或结合使用,实现生活污水的低费运行和污染治理的双重目标。关键词:生活污水;生物流化床;塘处理系统;蚯蚓生态滤池;人工湿地中图分类号: TU992文献标识码: A文 章编号:Comment on towns sewage treatment process in ruralareaAbstract: The scattered rural towns in China differ widely in levels ofeconomical deve lopment. The construction of sewer and sewage trea tmentcan not keep up with requertment for the water protection.A series offactors, such as the local environment si tuation，the natural condi t ionsand economical affordability and so on, should be taken into account.biological fluidized bed， lagoon system, earthfiltration , constructedwetland are all appropriate forvillage sewage treatment. Every of thesetechniques has its respective advantages and di sadvanges. To realise thevillage sewage treatment at low cost and effectively and at low cost, one .or several combined techniques can be applied.Key words:village sewage; biological fluidized bed; lagoon system;earth filtration ; Constructed wet lands中国煤化工1我国部分城镇生活污水现状及特征MHCNMH G1.1我国部分城镇生活污水现状近二十年来，虽然我国污水处理厂不断兴建，污水的处理率不断提高，但污水处理工作主要集中在城市，部分城镇的的污水仍得不到有效的处理，城镇污水排放量在污水总排放量中的比例越来越大。相关调查表明，约有1.6亿城镇人口喝不上符合卫生标准的水，大肠杆菌超标率达86%，其中1. 7亿人饮用水源受有机物污染，我国患病人群的88%、死亡人群的33%与生活饮用水不卫生有直接关系”。生活污水的乱排放不仅破坏了当地的生态环境,同时也对地下水造成了一定程度的污染。我国水环境污染局势已相当严峻，若不及时采取有效措施而任其发展，则对地下水构成更为严重的威胁，对人体健康构成更为严重的危害。1.2我国城镇生活污水特征1.2. 1生活污水的水质特点生活污水水质的主要特点是成分复杂、悬浮物浓度较高、有机物浓度较低、水质一般呈弱碱性、污水中含有较高的人畜粪尿成分,氮、磷含量较高，- 般不含有毒物质。另外城镇生活污水水质也与城镇的地理环境、经济发展水平以及生活习惯等多种因素有关。1.2.2生活污水的水量特点城镇的生活污水量- -般比较小，变化幅度大，一日之中在上午、中午、下午都有一个高峰时段。高峰时段的出现与季节和当地的生活习惯等因素有关。2生活污水处理工艺现行的一线城市污水处理技术虽然成熟稳定,但投资高,运行费用大，管理要求高,所以在小城镇难以推广使用。我国污水处理工艺的选取不仅要依据其管理水平、经济承受能力、占地面积等因素，更要充分考虑小城镇生活污水的特征，因地制宜的选取适合的工艺和技术。以下介绍生物流化床、塘处理系统、蚯蚓生态滤池、人工湿地这四种常见的污水处理技术，探讨其工作原理及该工艺所存在的利弊。2.1流化床生物膜法2.1. 1流化床生物膜法的工作原理流化床生物膜处理工艺因其兼有活性污泥法和生物膜法的优点,又避免了固定床生物膜处理工艺填料易堵塞、生物活性低、设备维护工作量大等缺点而得到了广泛的关注和应用'。流化床生物膜技术的基本原理为:通过投加具有较大比表面积的悬浮填料,并在其表面上生长大量微生物，从而极大提高反应器内的生物量;同时悬浮填料在流体或机械搅拌下充分流动，反应器内气、液、固三相充分接触，填料表面生物膜在水力作用下自动更新，从而提高污染物和微生物的传质效率和反应速率(1。2. 1.2流化床生物膜法的利弊流化床生物膜法具有稳定性好，对有机物等的去除率高，停留时间短、占地面积小等优点。然而对于小城镇来讲生物膜法的投资和运行费用偏高。所以此工艺适合在小城镇污水水量大、城市化速度快、比较富裕的、能够从经济和运行方面接受此项污水处理工艺的小城镇推广应用。2.2塘处理系统.2.2.1塘处理系统的工作原理塘处理系统主要通过在污水中存活的微生物的代谢:中国煤化工、YHCNMHG多种生物的共同作用，使有机污染物得到降解，类似于天然水体的自净过程。通过在塘中种植水生作物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统。在太阳能的推动下，通过生态塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中的有机物和营养物进行降解和转化”。最后不仅去除污染，而且.以水生作物、水产的形式作为资源回收，净化的污水也作为再生水资源予以回收利用，使污水处理与利用结合起来，实现污水的资源化。2.2.2塘处理系统的几种类型2.2.2. 1高效藻类塘高效藻类塘对传统稳定塘进行了改进，充分利用菌藻共生关系对污染物进行处理。高效藻类塘的特点是最大限度地利用了藻类产生的氧气，塘内-级降解动力学常数值比较大，因此称之为高效藻类塘”。高效藻类塘较传统的稳定塘停留时间短，建设容易，占地面积少，维护简便,修建投资少，运行费用低。2.2.2.2水生植物塘水生植物塘是利用高等水生植物，尤其是水生维管束植物提高稳定塘处理效率，控制出水藻类，除去水中的有机毒物及微量重金属8。研究表明，生长速度最快和改善水质效果最好的水生维管植物有水葫芦、水花生和宽叶香蒲等。2.2.2.3组合塘工艺组合塘是将单塘改造成多级串联塘，其流态更接近于推流反应器的形式，从而减少了短流现象，提高了单位容积的处理效率9。由于不同的水质适合不同的微生物生长，组合塘各级水质在递变过程中，会产生各自相适应的优势菌种，因而更有利于发挥各种微生物的净化作用。2.2.3塘处理系统的利弊塘处理系统具有基建投资少、年运行费用低、管理维护方便、运行稳定可靠等.诸多优点。不足之处就是占地面积大、污水处理效果受季节、气温、光照等自然因素影响较大且处理效果不够稳定。2.3蚯蚓生物滤池2.3.1蚯蚓生物滤池的工作原理蚯蚓生物滤池(vermi bio filter, VBF) 污水处理技术，是近年来开发的一项新的生态型污水处理技术。蚯蚓生物滤池污水处理技术主要基于对蚯蚓吞食有机物、改善土壤结构，提高土壤透气、排水和深层持水能力等功能的认识而研发的。与普通生物滤池相比，蚯蚓生物滤池引入了蚯蚓分解处理层，蚯蚓的活动增加了滤层的通透性，清除了未完全分解的有机物，使得水的物理性过滤处理过程和有机物质的分解处理过程得以分开进行，且能够对滤池中的污泥产生减量化效果，克服了传统生物滤池运行过程中污泥堵塞的缺点。同时，由于蚯蚓与硝化细菌等微生物之间存在协同生长效应，从而对提高系统的硝化作用也有一定的促进.作用“0。2.3.2温度及pH值对蚯蚓生物滤池的影响.2.3.2.1温度对蚯蚓生物滤池的影响经实验证明，当滤床温度保持在16. 6~29.5"C时，VBF 的硝化速率为0. 2~0.5mgNH4+-N (/g ●n)，系统具有较好硝化性能"。当滤床温度< 10°C时，VBF的硝化速率<0.1mgNH4+晶小值仅为中国煤化工馆0.0456mgNH4+-N(/g.n)"。这说明温度对蚯蚓生物MYHCNMHG低温对系统的硝化性能不利。2.3.2.2pH值对蚯蚓生物滤池的影响澳大利亚的RJHughes等对污水中的pH值对蚯蚓生物滤池系统中蚯蚓造成的毒性作用作了专门的研究在pH对VBF系统的毒理实验中，R J Hughes等选用了两种对环境变化敏感的蚓种E.fetida和E.andrei作为关键种，研究pH值对蚯蚓的毒理作用3。在毒理实验中，研究表明蚯蚓的所能耐受的pH范围在6.2~9.7之间。实验中蚯蚓对pH的LC50值出现在pH为5.99和9.99时"。通过测定溶液的电导率表明，pH对于蚯蚓的毒性作用是因为过高和过低的pH值增加了基质中可溶性元素的溶出所导致的，这种影响对于蚯蚓幼体尤为明显，这可能是因为幼体相比成体具有更大的比表面积，更易吸收可溶性盐离子，以致超出了自身的调节能力造成危害。2. 3. 3蚯蚓生物滤池技术的利弊蚯蚓生物滤池具有低建设费用，低运行费用，低操作管理需求以及二次污染物排放少等诸多优点，但蚯蚓的生活习性易受温度影响，低于一定温度就会冬眠，而且污水的PH值会对蚯蚓产生-定的毒害作用从而影响滤池的机能，因此蚯蚓生物滤池具有-定的局限性。2.4人工湿地2.4.1人工湿地水质净化技术的工作原理人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在- -定的填料.上种植特定的湿地植物，从而建立起--个人工湿地生态系统[5。当污水通过此系统时，经砂石、土壤过滤及植物根际的多种微生物活动，污水中的污染物质和营养物质被系统吸收、转化或分解，从而使水质得到净化。人工湿地的构造简单，包括不透水层、进水管、出水管、透气管和过滤层。2.4.2人工湿地的基本构型、分类及工艺流程2.4.2.1人工湿地的基本构型人工湿地是 人工建造和监督控制的，与沼泽地相类似的地面。通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者协同作用以达到对污水的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面坡度的洼地中，由土壤和填料混合组成填料床,并在床体表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物，形成一一个独特的动、植物生态系统。污水在床体的填料缝隙或在床体表面流动的过程中进行处理。实际设计中,往往是将湿地进行多级串联或附加必要的预处理、后处理设施构成6。2.4.2.2人工湿地的分类人工湿地按污水在其中的流动方式可分为两种类型:水面式人工湿地(简称FWS)和潜流型人工湿地(简称SFS)。.FWS系统中，污水在湿地的土壤表层流动,水深较浅(一般在0. 1-0. 6m)。与SFS系统相比,其优点是投资少，缺点是负荷低。而SFS系统,污水在湿地床的表面下流动,一-方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用提高处理效果和处理能力，另一方面由于水流在地表下流动,保温性好，处理效果受气候影响较小，且卫生条件较好,是目前国际上较多研究和应.用的一-种湿地处理系统,但此系统的投资比FWS系统略高m。2.4.2.3人工湿地的工艺流程及其特点人工湿地的工艺流程主要有推流式、阶梯进水式、中国煤化工YHCNMH G阶梯进水可避免处理床前部堵塞,使植物长势均匀,有利于后部的硝化脱氮作用。回流式可对进水进行一-定的稀释,增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味。综合式则一方面设置出水回流,另一方面还将进水分布至填料床的中部,以减少填料床前端的负荷2.4.3人工湿地系统运行的利弊人工湿地具有净化效果良好、设备简单、投资低、操作管理方便和能耗低的优点。但是在运行过程中容易产生堵塞，需要及时进行处理，而且人工湿地处理污水受温度影响比较明显，在冬季效果会有所下降。3结语由于我国小城镇的地理特征、水质水量以及技术水平等差异较大，因此在生活污水处理设施的建设中，应深入贯彻落实科发展观，因地制宜的采取适合各地特点的污水处理技术，以实现节能降耗和治污减排，使人与自然和谐相处，走生态良好的文明发展之路。参考文献:[1]王军，王文兴,刘金华.可持续发展战略的新探索循环经济.中国人口、资源与环境，2002，12(4) :39- -64.[2]王荣昌,文湘华,钱易.流化床生物膜反应器在污水处理中的应用研究现状[J].环境污染技术与设备，2003， 4(7):[3]COPPER P F. Complete Treatment of Sewage in a Two-stageFluidized-bed System Part 1 [ J]. Water Pollution Contro, 11982，81(4) :447-464.[4] Tatsuhiko Suzuk.i A New Sewage Treatment System with Fluid- izedPelletBed Separator[J]. Water Science and Technology, 1993,27(11):185-192.[5]鲁继川,孙悦.生物流化床处理生活污水的实验研究[J].浙江化工，2008，39(1): 14-16.JS EPA. Manua: Constructed Wetlands Treatments of Muni cipalWastewaters [M ]. Cincinnat, i 0hio. EPA/625 /R - 99 /010. 2000.[7] 金秋,李先宁,施 勇，等.湿地基质有效高度对农村生活污水净化影响的试验研究[J].环境科技，2009， 22(3): 15-17.[8]宋志文,毕学军,曹军.人工湿地及其在我国小城市污水处理中的应用[J].生态学杂志，2003， 22(3): 74-78.[9] 杨琼,陈章和.人工湿地污水处理的应用现状及前景展望[J]. 生态科学，2002，21(4): 357-360.[10]吉方英，罗固源，周健.蚯蚓与污水土地处理试验研究[J].重庆环境科学,1998，20 (4): 12-15.[11]俞庭康，杨健.城镇污水处理最佳实用技术新进展[J].环境污染治理技术与设备，2000， 1 (5): 54-60.[12]R J Hughes， J Nair, G Ho. The toxicity of a中国煤化工theYHCNMHGvermifiltrationwastewatertrea tmentprocess[J]. WaterSci ence&Technology，2008， 58 (6): 1215-1220.[13]R J Hughes， J Nair, K Mathew, et al. Toxicity of domest icwastewaterpH to key species within an innovative decen一tralised vermifiltrationsystem[J]. Water Science&Technolo-gy， 2007， 55 (7): 211-218.[14]Rajiv K Sinha，Gokul Bharambe， Uday Chaudhari. Sewage treatment byvermifiltration with synchronous treatment of sludge by earthworms: alow-cost sustainable technology over conventional systems with potentialfor decentral ization [J]. Environmentalist, 2008，28 (4): 409-420.[15]刘礼祥，刘真，章北平，等.人工湿地在非点源污染控制中的应用[J].华中科技大学学报，2004， 21 (1)[16]高吉喜，叶春，杜娟，等.水生植物对面源污水净化效率研究[J].中国环境科学，1997， 17 (3)[17]宣亚红，王小江，白玉华，等.垂直流人工湿地系统在城市生活小区污水处理和回用中的应用[J].上海水务，2008, 24[18]张兵之，吴振斌，徐光来.人工湿地的发展概况和面临的问题[J].环境科学与技术，2003， 26联系方式姓名:孙桐电话: 1382 1999628出生年月: 1984. 6.4职务:部员部门:设计概算邮箱: moosan64@1 63. com地址:天津市河东区大桥道76号九河市政工程设计咨询有限公司中国煤化工YHCNMH G