我國不同地域之間的地形、氣候條件相差巨大,各村鎮的人口數量、經濟發展狀況、農戶生活習慣等均存在差異,各種因素使得該地域的污水產量、污水排放標準等均有所不同。因此,村鎮污水處理項目在工藝設計前,應對村鎮生活污水的水質、水量等基本特征進行研究,同時對不同的村鎮污水處理模式進行比選。本研究對安徽省典型村鎮生活污水處理狀況進行實地調査和監測,以期為安徽省村鎮污水收集和處理方式的研究提供資料支持和技術參考。
安徽省是我國人口密集和經濟發展較快的地區之一。隨著人口的增加和城市化進程的加快,村鎮污水處理成為迫切需要解決的問題。本研究對安徽省典型村鎮生活污水處理狀況進行實地調査和監測,以期為安徽省村鎮污水收集和處理方式的研究提供資料支持和技術參考。
(一)調查范圍和方法
1、調查范圍
考慮到安徽省地域差別和氣候特點對農村生活污水排放模式的影響,本次調研范圍選為:代表淮北平原的皖北固鎮縣和宿州市,江淮之間長豐縣和肥西縣,以山地、丘陵為主的皖南東至縣、黃山市,以及沿江片區望江縣、無為市和桐城市。
2、調查方法
(1)資料查閱,前期充分收集各污水處理設施的建設、運維等相關背景材料。
(2)現場勘察,通過現場實地察看、調閱資料等方式深入調查,掌握設施運維現狀。
(二)調查結果
項目組通過實地調研工作,收集了132處村鎮污水處理工程建設資料,調查了典型村鎮生活污水排放情況、污染治理工藝和運維水平,以下主要從安徽省典型村鎮污水收集方式、村鎮污水處理設施工藝、村鎮污水站點運行維護3個方面進行探討。
1、安徽省典型村鎮污水收集方式
(1)庭院收集系統,庭院收集系統為小型的污水處理系統,污水處理量約為1.0m3/d,庭院收集系統主要用于收集洗漱間、廚房、化糞池中的污水,統一將其排放至設置在庭院中的設施中進行處理。庭院收集系統如圖1所示。
圖1:庭院收集系統
(2)分散收集系統,分散收集系統用于處理污水量小于5m3/d的污水,適用2~10戶家庭的污水處理,是在庭院收集系統基礎上的擴增,通過污水管道或溝渠將污水排放至污水處理設施中。分散收集系統如圖2所示。
圖2:分散收集系統
(3)集中收集系統,集中收集系統主要是村鎮級別的污水處理站點所使用的污水收集系統,通過該系統將各農戶產生的污水集中排放到處理設施中。一般用于10~1000戶家庭的污水處理。集中收集系統如圖3所示。
圖3:集中收集系統
不同污水收集方式在安徽省典型村鎮污水處理設施中的應用如表1所示。
表1:不同污水收集方式在安徽省典型村鎮污水處理中的適用范圍
2、安徽省典型村鎮污水處理設施規模及工藝分析
安徽省內不同地域差異較大,各個村鎮人口分布不均。本次調查的132個村鎮污水集中處理工程中,污水處理設施規模不超過50m3/d的僅43處,約占調查總數的32.58%(18處為10~30m3/d)。其余89處設施處理規模均大于50m3/d,約占調查總數的67.42%(38處大于200m3/d,28處大于500m3/d)?,F場調研規模情況統計如表2所示。
表2:現場調研規模情況統計
根據目前關于安徽省典型村鎮污水廠的調研結果,污水廠運營單位不同,采用的工藝也有所差別,主要包括以下幾類:AO工藝+脫氮除磷深度處理、AAAO工藝、MBBR+活性污泥、厭氧+人工濕地、AO工藝+MBBR、AO工藝+人工濕地、AAO工藝、BAF工藝。主要污水處理工藝應用情況及其優、缺點如表3所示。部分實地考察的典型案例如表4所示。
3、污水處理設施運行管理模式分析
(1)資金渠道(投資主體),安徽省典型村鎮污水處理設施的建設和運維費用目前主要以各級政府財政資金和民間社會資本為主,部分地區把村鎮污水收集和處理的工程建設與美麗鄉村建設相結合,污水管網先建設好后再進行美麗鄉村建設和農村環境整治,這樣既加快了村鎮污水管網及設施的建設,又避免了出現重復建設、資金浪費的現象。
(2)運行、維護方式,就目前安徽省典型村鎮污水設施管理而言,主要是利用市場機制,通過政府購買服務以第三方身份介入運維接收階段、運維階段,且每個階段各有不同。主要有以下幾種形式:①PPP(肥西縣、長豐縣、望江縣及東至縣模式),該模式指政府與私人組織之間,以合作建設城市基礎設施或提供某種公共物品和服務為目的,通過特許權協議建立合作關系,同時簽訂合同明確雙方的權利和義務,以達到更好的工程效果。②EPC+O(望江縣高士鎮模式),該模式下總承包商不僅需要負責建設期的任務(設計、采購、施工),還需要在運營期內對工程進行運營維護,在項目運營效率不斷提升的同時還可以降低整個項目生命周期內的成本。③EPC和O分開,EPC即指在項目建設期的設計、采購、施工,承包商負責工程建設任務的全過程總承包,并負責試運營服務,O則是指項目在完工之后的是運營、維修、操作與保養階段,EPC和O分開即是將這兩部分歸于不同的承包商。
(三)污水處理存在問題及原因分析
1、污水收集方面
(1)村鎮生活污水收集方面面臨多種問題,村鎮污水已建管道大部分為雨污合流,導致進入污水廠(站)的污染物濃度較低、面廣且分散;受村鎮居民用水習慣影響,生活污水不能有效進入污水收集干管,導致實際收水率遠低于設計值,污水處理效果不理想。
表3 主要污水處理工藝應用情況及其優、缺點
表4 部分實地考察村鎮污水處理站調研情況
(2)村鎮生活污水水質、水量受人口數量、當地經濟發展水平、農戶生活方式及季節性變化等因素影響較大。目前安徽省一些農村常住人口以老年人為主,仍然不習慣用水廁,導致廁所洗浴灰水、廚房用水和洗衣廢水等直排,管道進水量小,且濃度偏低。山區的村莊內農戶居住分散,污水不易集中收集。村鎮污水排放晝夜變化較大,且不連續性排放,時變化系數一般在3.0~5.0,假期時甚至可達到10.0以上。
(3)村鎮生活污水普遍存在碳源不足的問題,有的場站進入調節池的污水除氨氮、總氮外均已達到排放標準的要求,主要原因是管網收集到的黑水較少,灰水較多,雨水入滲嚴重等。
2、處理工藝選擇方面
(1)目前安徽省典型村鎮污水處理工藝很多是城市污水處理工藝的微型化,也有生化工藝聯合人工濕地工藝,在適應水質水量變化和抗沖擊負荷方面,應根據村鎮污水的水質特征、水量變化和處理要求等進行相應調整。
(2)濕地處理工藝的效果受季節影響較大,冬季處理效果較差,部分地區采用了人工濕地工藝來處理村鎮生活污水,存在運行效果不穩定的問題。
(3)村鎮生活污水處理中污泥排放等問題考慮不全面,亟待開發和探索適應村鎮生活污水處理的新型工藝。
3、運維管理方面
村鎮生活污水的水量偏小,且水質水量變化較大,噸水電耗較高,污水處理成本、運營費用略高于市政污水廠。村鎮生活污水處理設施運行費用主要包括管理費、電費、養護費、藥劑費、污泥處置費用及其他費用等,設備老化甚至損壞等問題逐漸加大了維持污水處理設施正常運行的難度。
在選擇村鎮生活污水處理設施運行管理模式方面,建議從項目長期運行的角度出發,綜合考慮項目生命周期評價、污水處理碳減排和污水處理生態相容性等諸多方面因素。
(四)典型村鎮生活污水處理技術適應性評估
村鎮生活污水處理設施的建設應多方考慮,在比選處理工藝時,首先應從工藝的有效性、經濟性、可行性3個方面進行考察。工藝的有效性主要是指該工藝對各種污染物去除效果,經濟性主要指該工藝的建設成本及經濟收益等,可行性主要是指該工藝的技術穩定性、管理方便性和環境適宜性。結合文獻,從以上3個方面對4種典型工藝進行適應性評估。
(1)厭氧池+跌水接觸氧化+人工濕地或生態溝渠組合工藝在存在地勢差的皖南、皖西地區的可行性較好。皖南多丘陵地帶,可以利用地勢差興建工程,平原地區使用時需考慮水泵提升的可行性。
(2)厭氧池+微動力高負荷地下滲濾(TBO)+后處理組合工藝適用范圍較廣。在皖南、皖西地區使用時需考慮其環境適應性與占地面積等方面因素。
(3)沼氣凈化池/厭氧池+穩定塘/人工濕地組合工藝的經濟性較好,適用于經濟相對落后的地區。
(4)太陽能微動力生物接觸氧化法+人工濕地組合工藝適用范圍較廣,該工藝能夠高效處理村鎮生活污水,總體上污染物去除效率較高,且工藝成熟、穩定性高,運行維護簡便,但基建成本較高,在皖北地區使用時需考慮冬季溫度因素的影響。
(五)污水處理的意義及未來展望
典型村鎮污水處理的良好效果對于環境保護、人民群眾的生活質量提升具有重要意義。安徽省將繼續加強相關技術研究,提升污水處理技術的水平,進一步改善村鎮的環境質量,為人民提供良好的生活條件。
同時,安徽省將繼續加大投入力度,完善污水處理設施,提高覆蓋率,確保污水得到有效處理。他們將加強對污水處理設施的維護和管理,持續監測處理效果,確保設施正常運行。
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來源:水工業市場
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