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农村生活污水治理实践与探索

1引言

原为嘉兴城市郊区的秀洲区建区以来,因经济落后、基础设施不完善、社会环保意识差等原因,农村生活污水污染一直未有效控制,且有逐步扩大的趋势。2014年,浙江省委省政府出台《关于深化“千村示范、万村整治”工程扎实推进农村生活污水治理的意见》,将农村生活污水处理工作摆在重要位置,对工作提出前所未有的高标准和高规范要求。为扎实深入推进农村生活污水的处理,嘉兴市秀洲区政府出台《农村生活污水治理政策实施细则》,按照“全覆盖、广受益,纳管优先、鼓励集中”原则要求,全面开展农村生活污水治理,通过三年(2015~2017年)时间的新建、扩建和扩建,全区农村生活污水治理设施通过新建和扩面改造基本实现秀洲区农村生活污水规范化治理全覆盖(87个村,秀洲区已完成28830户)。本文主要对秀洲区农村生活污水处理设施建设情况、处理工艺技术、实施效果分析、运维经验及其存在的问题进行分析,旨在丰富农村生活污水处理经验,推动农村生活污水处理工作纵深推进。

2秀洲区农村生活污水和设施建设情况

秀洲区农村生活污水主要是沐浴洗涤、厨房和厕所排放的污水,该污水含有一定量的氮和磷,洗涤剂、细菌、病毒、寄生虫成分较多,重金属和有毒有害物质含量较低,因人口居住分散,人口数量相对较少,产生污水量也较小,不同时段水质和水量变化较大。通过2016~2017年的监测数据表明,秀洲区排放的大部分农村生活污水的性质差不多,农村生活污水的CODcr浓度30~400mg/L、氨氮浓度5~65mg/L、总磷1~5mg/L,BOD5浓度15~150mg/L,色度(稀释倍数)≤60倍,悬浮物≤60mg/L,BOD5/CODcr的比值一般为0.4~0.7,由图1可知,秀洲区共有污水处理设施约665座,秀洲区农村生活污水覆盖率达到了100%。农村生活污水处理能力大于50m3/d、30~50(含)m3/d、10~30(含)m3/d、小于10(含)m3/d分别为33座(占比5%)、48座(占比7%)、284座(占比43%)、28座(占比4%);泵站设施272座,占比41%。可以看出秀洲区农村生活污水处理设施规模总体较小,54%属于小型污水处理站或者分散性污水处理站;41%设施为泵站,主要负责收集农村生活污水并输送至就近的污水处理厂。从设计能力上来看,秀洲区农村生活污水日均处理能力约3.2万t/d,其中分散处理能力1.5万t/d,集中处理1.8万t/d。2017年统计数据显示农村(不包含主城区、高新区)生活污水约26000t/d,污水年均产衡量为实际处理能力的81%,能够满足秀洲区农村生活污水的处理能力需求。

3污水处理的主体工艺

秀洲区为嘉兴市主城区,随着经济的快速发展,污水处理厂等基础设施建设较为完备,辖区内建设并成功运营的38家污水处理厂(其中9家为国控),2015~2017年污水处理厂均进行了扩容和提标改造工作,秀洲区集中处理的污水能力增加至1.8万t/d,具备农村生活污水集中收集处理的能力。为合理配置资源、节约投资和提高污水处理效率,秀洲区共建成并投入运营267个泵站,区域分布详见表1。对污水处理厂附近农村区域(一般不大于2km)的生活污水进行集中收集,并输送至污水处理站处理,2017年统计数据表明集中收集输送至污水站的生活污水量约为1.2万t,总量占全区农村生活污水总量的45%,污水处理站的工艺一般为“混凝沉淀+气浮+A/O生化工艺”。对布局分散、污水不易集中收集、工业企业较少的村庄采用较多的农村区域,将生活污水分区域统一收集,由各区域污水自行负责处理。根据调研,在农村生活污水处理中较为成功应用的主要有AAO、膜生物反应和“微动力+湿地”处理工艺,例如宁夏农村生活污水处理过程中主要应用了“A/O、AAO”等处理工艺[1],江苏农村生活污水处理中以“A/O、AA/O、生态处理”工艺为主[2],“AAO、微动力+生态”处理工艺在临安区得到广泛应用[3],并取得良好的处理效果。秀洲区农村生活污水分散处理处理的设计施工,参照成功案例并结合秀洲区自身实际,技术工艺和区域分布详见表1由表1可知,秀洲区主要采用了AAO处理技术工艺(占比45%),共建有383个污水处理站;少部分采用“微动力+湿地”处理模式工艺(占比2%),对于少量污水浓度较大的生活污水,采用膜生物反应器处理(占0.5%)。

4秀洲区农村生活污水处理效果分析

2017年3月~2018年1月,对秀洲区3种污水处理工艺示范点站点进行了采样,每2个月1次,按照国标法或者环保部检测标准实施监测,监测数据结果见表2。由表2可知,农村生活污水集中输送至污水处理站的处理效果较好,污水处理站的工艺“混凝沉淀+气浮+A/O生化工艺”对化学需氧量、氨氮和总磷的平均去除效率分别为93%、94%、90%,从农村生活污水集中处理的实践效果,集中收集输送至污水厂处理效果最好。其次,AAO处理工艺化学需氧量、氨氮和总磷的均去除效率分别为84.1%、82.0%、73.4%;微动力+湿地技术也展现出良好的应用价值,化学需氧量、氨氮和总磷的去除效率分别为72%、77%、64%;对于少数浓度较高的污水处理点,采用生物膜处理工艺,化学需氧量、氨氮和总磷三项指标的去除效果分别为91.8%、90.5%、85.5%。总体来讲,秀洲区农村生活污水处理工艺较为成熟,2017年综合达标率为91%(粪大肠菌群除外)。从2015年~2018年4月交接断面出境(6个)和市控断面(9个)数据来看,15个相关断面持续改善,交接断面平均水质实现三类水,市控断面平均水质达到四类水,全面消除劣五类和五类水体,展现出良好的环境效益。

5建设、运维经验及其问题分析

5.1建设资金经验图。A2O处理对化学需氧量、氨氮和总磷的去除效率资金投入是秀洲区农村生活污水处理解决的关键,针对政府资金投入大、工程质量监管难度高、后期运维困难多等问题,秀洲首创并应用BOT模式(即“Build-Operate-Transfer”,建设-经营-转让)。在对设计单位、主要管材、化粪池改造等三项实现区级统一为BOT模式招标打好基础上,秀洲区下发了《秀洲区农村生活污水治理政策实施细则》等政策文件,对不同治理模式采取差别化补助政策。采用接入城镇和工业污水管网处理模式的项目,区以上财政按项目投资的65%予以补助;集中式治理模式,予以60%的补助;联户式及单户式治理模式,予以50%的补助。在治理模式上优先考虑入管网和集中式,最后是高标准建设分散式处理系统。分散式处理处理设施通过进行统一建设、运行维护,实现建设、运行、维护一体化,中标单位负责对管网、终端进行全面维护时间为10年。政府部门对分散处理设施则分五年回购,资金回报率为五年期贷款基准利率上浮30%以下,有效缓解了区级和镇级级财政短期支付的压力。5.2运维管理经验总结。2生物膜处理对化学需氧量、氨氮和总磷的去除效率图3A2O处理对化学需氧量、氨氮和总磷的去除效率对采用集中模式处理的农村生活污水的运维主要考核虽在镇级单位和污水处理厂,加大对污水处理厂(或处理站)的监督性监测力度,2017年自监控以污水处理厂能够稳定达标排放,在农村生活污水处理中起到了示范作用。分散式处理处理设施由于建设之初,采用了BOT模式通过进行统一建设、运行维护,实现建设、运行、维护一体化,中标单位负责从“农户接户工程—化粪池建设—厨房隔油池建设———管道收集建设———处理终端设备建设———后期运行维护”的整体打包建设,避免责任分散和推脱,确保治污系统运行高效。自2018年开始运行维护已应用用“互联网+”的模式,利用物联网、户台加人工的模式对农村生活污水处理的处理站点进行实时监控,建立污水收集处理自动报信系统,将水量、电量、风机、水泵等运行情况发送至相关管理人员,做到全天候监控管网运行情况,及时发现和处理问题。2017年以来的统计数据显示,秀洲区农村生活污水处理达标率为91%(粪大肠菌群除外),较好地达到了处理需求。5.3冬季去除效率降低问题低及其对策。秀洲区农村生活污水在处理实践中发现,温度较低的季节污染物去除效率降低明显,以生物膜处理(图2)、A2O处理(图3)为例,两种农村生活污水处理方法冬季的去除效率比春~秋季的均值低10%以上。原因温度低的条件下活性污泥中微生物的代谢活动较低,菌体所吸收的各种污染成分不能充分代谢,故农村生活污水处理设施出水污染物浓度会比春~秋季偏高。针对冬季活性污泥微生物代谢活动降低问题,可以通过活性污泥的培养和驯化逐步提高低温条件下微生物的代谢能力。活性污泥是主要包括细菌、原生动物和藻类微生物群体微生物群体,主要分为好氧活性污泥和厌氧活性污泥。活性污泥的低温驯化培养活性污泥微生物,低温条件下通过多轮培养,微生物通过自身代谢选择,会逐渐积累起期望的特性,并最终在数量上占据优势成为优势菌种。

6结论

6.1秀洲区农村生活污水处理工艺技术总结。秀洲区农村生活污水集中处理所采用的“混凝沉淀+气浮+A/O”生化工艺,分散处理“AAO”工艺(占比45%)、“微动力+湿地”工艺(占比2%)和膜反应处理(占0.5%),能够稳定达标实现农村生活污水的处理后排放,其技术工艺实践给类似地区的提供了很好的借鉴经验,起到了示范带动作用。6.2运维管理和建设经验。在国内首先用用采用了BOT模式对农村生活污水处理设施进行统一建设和运行维护,实现了从“农户接户工程—化粪池建设—厨房隔油池建设—管道收集建设—处理终端设备建设—后期运行维护”的整体打包建设。运行维护引用“互联网+”的模式,利用物联网、户台加人工的模式对农村生活污水处理的处理站点进行实时监控,建立污水收集处理自动报信系统。政府部门对分散处理设施则分五年回购,有效缓解了区级和镇级级财政短期支付的压力,降低了政府对农村生活污水治理工程建设监管的难度及复杂性,秀洲区农村污水处理,开创了我国农村生活污水处理的新模式。

参考文献:

[1]王建.宁夏农村生活污水治理工程实用技术研究[D].西安:西安建筑科技大学,2013.

[2]张悦,段华平,孙爱仱,等.江苏省农村生活污水处理技术模式及其氮磷处理效果研究[J].农业环境科学学报,2013,32(1):172~178.

[3]杨佳男.临安市农村生活污水治理研究[D].杭州:浙江农林大学,2017.

作者:张川 侯保兵 汝伟 陈大伟 胡俊 黄炼锋 单位:1.嘉兴国文检测有限公司 2.嘉兴市秀洲区污水处理有限责任公司 3.嘉兴市秀洲区“五水共治”领导小组办公室

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