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净水技术 | 太湖地区首批农村生活污水处理设施回顾性调查
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研究区域
研究区域为苏州、无锡、常州这3个地级市,如图1所示。
图1 研究区域
该地区的15条主要入湖河流中,有11条河流水质符合Ⅲ类,占73.3%,其余4条河流水质为Ⅳ类,占26.7%,是太湖水环境治理的重点区域。
根据对该区域68个自然村实地调查的数据,该研究区域农村生活污水排放的主要污染因子为:氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和总氮(TN)。
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污水水质
根据江苏省农村环境连片整治的管理规定,太湖地区农村生活污水排放的主要指标(COD、NH3-N、TN、TP)按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准的要求执行。各村农村生活污水处理设施进出水的实测结果(表1)表明,进水COD、NH3-N、TN、TP已达到国家一级B标准的比例分别为37.7%、43.6%、64.1%和39.3%,可以看出进水中废水少,进水浓度明显偏低。分析其主要原因:一是农村污水处理管线较长,施工质量参差不齐,存在管网漏损和地下水入渗情况;二是农村住房多自备化粪池,部分户厕粪便还田,污染物并未全部进入污水系统,实际污水收集率较低。COD、NH3-N、TN、TP浓度较低时去除率也降低,甚至为负,污水浓度偏低时处理设施生化培菌困难,系统生物量偏低,治污效率低下,冲击负荷时污染物去除能力弱;设施管护不到位,部分设施间歇运行,出水水质波动较大;且设施排泥不及时,导致污水处理设施内部经常存在积泥现象,设施再启动时出水中氮磷浓度经常高于进水。只有当进水浓度高于一级B排放标准时,处理设施才能正常运行,主要污染物去除率较为显著。设施出水的COD、NH3-N、TN、TP的达标率分别为98.5%、94.2%、92.5%、91.2%,出水中TN、TP仍是主要的污染因子,去除率和达标率偏低,脱氮除磷效果有待进一步提高。
表1 调查区域污水水质
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处理工艺
太湖流域首批农村分散型生活污水处理工艺类型复杂多样,主要有生态净化、MBR、SBR、生物接触氧化、生物滤池、生物-物化、AO及其他工艺,所涉及的具体技术有KOT生物技术、脉冲多层复合滤料生物滤池等,如表2所示。表2 农村生活污水处理工艺分类
图2 农村生活污水处理工艺
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设施规模
图3 处理设施占地情况
图4 处理设施日处理能力
大多数农村生活污水处理设施日处理量在80 t以下,其中20~40 t占比为26.0%,40~80 t占比为20.6%,120 t以上占比为26%。设施处理量与所服务人口数和农村产业结构相关,有养殖业和农家乐的农村污水产生量较大。调查范围内有部分处理设施污水收集量远远低于设计处理量,因此,在设计处理量时应充分考虑当地情况,以适应农村污水的周期性变化。
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设施投资
农村分散型生活污水处理设施建设投资及年运行成本情况如图5~图6所示。由图5可知:设施建设成本多在2万元/(m3·d)以下,占比为87.5%,其中73.4%的处理设施建设成本在0.5万~2万元/(m3·d),同时3.1%的处理设施建设成本>3万元/(m3·d),分析其原因应是管线铺设费用较高。处理设施的建设成本与占地面积、处理工艺类型、所需铺设管线长度相关,一般来说,工艺复杂、居住分散的村庄建设成本较高。图5 处理设施建设投资
图6 处理设施年运行成本
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结论
(1)太湖流域农村生活污水处理设施普遍存在进水浓度偏低情况,处理效果不佳。农村污水的收集管网是现有设施建设的薄弱环节,应进一步加强处理设施施工质量,强化施工监理,做好防渗防漏,切实保障污水的有效收集。(2)江苏环太湖地区农村生活污水处理设施普遍规模较小,日处理能力<80 m3/d的占61.7%,但是单位投资较高,吨水投资0.5万~2万元的设施占比为73.4%,吨水运行费用集中在0.3~2元,占75.0%。占地面积则差异较大,29.7%的吨水占地面积<1 m2/(m3·d),10.8%的设施占地面积>10 m2/(m3·d)。其主要原因是,农村污水处理工艺差异较大,生物处理和生态净化工艺需要的占地面积存在显著差异。此外,农村生活污水处理设施普遍规模小,吨水投资显著高于城镇污水处理厂,但运行费用和城镇污水处理厂接近。
(3)现有设施处理技术多样,其中SBR、AO和生物-物化工艺采用率较高。农村生活污水处理应因地制宜、结合农村土地现状和发展规划,选取不同工艺来满足当地需求,同时应重视尾水回用技术的研发,实现农村水环境的可持续发展。
排版:西贝
校对:王佳
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