北京城市排水集团有限责任公司100037
摘要:随着农村经济社会的快速发展,农村和农业污染物排放量增大,农村环境形势严峻。为加强农村生活污水的收集和处理,通过介绍农村生活污水的现状、污染源以及对比北京、福州、苏州、宣城4个地区农村污水的特点以及处理方法,提出符合农村实际情况的污水处理方法。
关键词:农村污水;现状;污染源;特点;处理方法;中国
1我国农村污水现状
在过去的30年里我国环保工作的重心主要放在城市工业环境污染,但随着我国城乡一体化进程的不断推进,农村生活条件与经济发展得到很大提高,与此同时环境污染问题也接踵而来,然而由于农村环境基础设施配套不到位,农民环保意识不强,环境保护工作一直迟滞不前。随着大量工业污染企业向城市郊区与农村转移,农村环境污染问题日益严峻。其中水环境污染尤为严重,我国农村每年产生的生活污水总量约为90亿t,全国16711个建制镇和14168个乡,对生活污水进行处理的仅占8%,571611个行政村对生活污水进行处理的仅占不到3%。根据国家环保总局2011年中国环境状况公报来看,中国农村污水污染物排放量占全国污染物排放量的50%左右。2011年全国废水中主要污染物排放量情况见表1。
2我国农村水环境污染来源
2.1生活污水
根据国家环保总局《国家农村小康环境保护行动计划》数据,全国农村每年产生生活污水80亿t。而据国家建设部2005年对全国部分农村的调查显示,我国96%的农村没有污水处理和收集系统。
2.2畜牧养殖业污染
随着畜牧养殖业的快速发展,畜牧养殖产生的大量畜禽粪便对养殖场周围的环境产生严重污染,特别是近年来农村使用有机肥料的比例越来越少,畜禽粪便的还田率较低,因此大量未经安全处理的畜禽粪便被直接排放到环境中,据统计,目前我国约80%的规模化养殖场尚未采取污染治理措施。而禽畜粪便中含有的大量污染物,一旦进入江河湖泊,就会造成水体污染。
2.3水产养殖业污染
根据《2011年中国农村统计年鉴》,我国海水养殖面积2010年已经达到208.09万hm2,内陆养殖面积已经达到556.43万hm2。随着水产养殖业规模的扩大,其对环境尤其是水环境的污染已经日益突出。水产养殖中大量未被鱼类摄食的饵料、鱼类排泄物和残留鱼药等,是水产养殖污染的主要来源。排泄物和残饵会导致水体自净能力下降,致使水体富营养化和水质恶化。同时,为预防水生生物疾病、控制水生植物的生长以及消除敌害生物等而添加的杀菌剂、杀虫剂、杀藻剂等,易导致养殖水域出现药物残留,并对水域生态系统造成危害。
2.4农药和化肥污染
由于受经济利益的强烈驱使,同时由于农民缺乏环境保护意识,目前我国农村地区化学农药及化肥的使用严重超标,长期大量使用化学农药,是农村环境污染的主要污染源之一。根据《2011年中国农村统计年鉴》的数据(表2)可以看出,为了提高土地生产力,我国化肥和农药施用量逐年增长。目前我国的化肥利用率平均仅为30%~50%,剩余的50%~70%通过各种途径流失。2010年化肥(折纯量)、农药施用总量为2009年的102.9%,其中氮肥、磷肥、农药使用量分别为2009年的101.0%、101.0%、102.9%。
2.5乡镇企业生产废水
我国的乡镇企业众多、技术落后、高资源消耗。目前,我国乡镇企业大多以粗放型经营为特征,以牺牲环境为代价。全国乡镇企业“三废”排放量达到工业企业总排放量的1/3。
3农村生活污水的特点
北京市郊区农村污水主要由厨房污水、生活洗涤污水、冲厕污水、养殖污水组成;污水排放规律为夏季大、冬季小,污水中污染物种类多,城乡结合部水质最差、山区水质最好。福州市饮用水源地多处于山林之中,农户分布不均,农村污水处理难度也相应增加。目前,农村污水的特点是分布散、污染物浓度相对较高、水质差异大。与城镇污水相比农村生活污水面广分散、污染物浓度相对较高,水质差异大。苏州市相城区农村生活污水具有排量少、所含有机物浓度偏高、日变化系数大(一般为3.0~5.0)以及间歇排放等特点。氮、磷和有机物严重超标是苏州农村地区河网水系富营养化的根源所在。安徽省宣城地区农村生活污水收集量少,且水量、水质不稳定。
总结以上4个地区农村生活污水的特点,可以得出我国农村污水主要包括洗涤、洗浴和厨房用水以及人畜尿和家禽养殖废水。城市化程度较高的农村地区,其污水还包括工业、企业排放污水;以农耕为主的农村则其排放的污水主要为农田污水和畜牧业污水。具有污染分散、间歇排放、氨氮含量高、重金属等有毒有害物质较少等特点,且农村生活污水排放和当地农民生活方式与作息规律密切相关。
4全国已实施的农村污水处理方法
北京市郊区农村采用的处理方法包括MBR、土地渗滤、A/O、人工湿地、厌氧生物滤池。根据各个村庄的实际情况建议:MBR、MBR+土地渗滤、A/O+土地处理系统工艺适宜在平原地区经济条件较好的村庄及城乡结合部村庄使用;人工湿地工艺适宜在面积大、经济条件较差、对出水水质要求不高的平原区村庄使用;厌氧生物滤池处理技术适宜在山区村庄使用;MBR工艺及一些高效组合工艺则适宜民俗旅游村等经济条件较好、出水水质要求较高的村镇地区使用。福州水源地治理区域范围内村庄分散、人口规模较小、地形条件复杂、污水不易集中收集,因此根据这一地区特点采用无动力的庭院式小型湿地、污水净化池和小型净化槽等分散处理技术。而一些人口密集、经济条件好的连片村庄则适宜采用水解酸化/人工湿地组合的工艺。距离市政污水管网较近的村庄可考虑采用城乡一体化处理技术,通过接入城市管网统一处理。安徽省宣城地区农村生活污水处理工艺主要包括太阳能微动力、地埋式微动力、多级氧化塘、人工湿地、二级集中式氧化沟等。苏州地区农村根据污水的特点所选污水处理工艺着重考虑考冲击负荷能力强,且宜就近独立处理的方式;同时,污水处理应考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的工艺;此外所选工艺应具有运行管理简单和维护方便的特点。选出了复合生物技术、MBR工艺、强化生态湿地、复合生物滤池组合人工湿地。
总结以上4个地区的方法可以看出,经济条件比较好的地方采用的都是城市污水处理中现在已经成熟的技术,因此出水比较稳定且出水水质好;而山区和经济条件比较差的地方或者是山区污水难以集中收集的地方建议采取人工湿地或者厌氧生物滤池等方法;而一些接近城市的地区建议集中收集并入城市管网。
5总结
中国广大的农村的经济条件差、缺乏资金和专业人才来建设,城市污水处理中需要大量投入和有专业人员运行的污水站,因此农村污水处理方案应要求工艺简单,处理效果较好,处理产物可以资源化利用,运行和维护简便。农村的小规模污水处理和处置系统组成为污水收集系统—污水处理系统—废液处置系统。污水收集系统应根据当地居民的分布和地形特点分为重力式或压力式。在污水收集时应提倡源分离的手段,现在欧洲部分地区在反思传统的冲水马桶和生活污水混合排放的水载重力排放系统,提倡的源分离手段包括不冲水的堆肥干厕,源头分离将粪尿分离后可有效去除排水中大部分有机物,不含粪尿的杂排水通过进一步处理,污染物总排放量显著小于传统排水模式。不同污水处理模式的污染物排放总量对比见
表3。
农村污水的处理应该向无害化和资源化的方向发展,厌氧生物处理适用于不同浓度、不同性质的污水,其产泥率低,同时厌氧生物处理还具有低能耗、建设和运行管理费用低廉等特点。厌氧沼气处理技术采用二级厌氧消化既处理了农村的废水又为农民提供了比较清洁的能源,值得在有条件的地方推广。生物-生态组合工艺也是农村生活污水处理工艺发展的方向,对于农村生态处理具有建设费用低、能耗低、运行管理方便等特点,生物处理可以弥补生态处理工艺受气候变化影响较大、处理效果不稳定等缺点,从而更好更高效地处理污水。
我国是个缺水的国家,大量的污水是一种可利用的巨大潜在水资源。日本农村对有条件集中收集污水的村庄集中收集并采用物理、化学与生物措施相结合的处理过程,处理后的污水水质稳定,大多用来灌溉水稻或者果园,或将其排入灌排渠道,稀释后灌溉农作物。泥水分离出来的污泥经脱水、浓缩和改良后,运至农田作为肥料。建议我国一些有条件的农村可以引进学习这套技术,既可以处理污水,又可以使污水变废为宝,为人们所利用。
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