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人工湿地处理技术在农村生活污水处理中的应用

近年来,农村水污染严重,水环境状况越来越恶化,污染事故时有发生,不仅对粮食造成减产,而且直接威胁着广大农村地区农民的身体健康。由于大量生产和生活废弃物未经处理直接排入水体,加之公共卫生设施跟不上发展的需要,农村饮用水源大多受到污染,我国9.196 亿乡村人口中大量人口饮用水不安全。农村水环境既是农村大地的脉管系统,对雨、洪、旱、涝起着调节作用,又是农业生产的生命之源。因此,保护好农村水环境是保障农业生产发展的基础。

1 人工湿地简介

1.1 人工湿地的概念及特点

人工湿地是近年来迅速发展的生物—生态治污技术,可处理多种工业废水,包括化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水,后又推广应用为雨水处理[1-2]。这种技术已经成为提高大型水体水质的有效方法。人工湿地的显著特点之一是其对有机污染物有较强的降解能力。废水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快地被截留进而被微生物利用;废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行,湿地床中的微生物也繁殖生长,通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。

1.2 人工湿地污水处理技术原理

人工湿地的工艺原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中,由土壤和填料(如卵石等)混合组成填料床,污染水可以在床体的填料缝隙中曲折流动,或在床体表面流动。在不同材质、不同粒径配比的基质填料上种植特定的处理性能好、成活率高的净水植物,形成一个独特的动植物生态环境,对污染水进行处理,从而成为人工建造的、可控制的、工程化的湿地生态系统。当污水通过湿地系统时,其中的污染物质通过沉积、过滤、吸附和分解等作用得到净化。同时,人工湿地中的植物除了增加湿地基质的透水性,还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境,通过氧的传递,形成特殊的根际微生态环境,这一微生态环境具有很强的净化废水的能力。研究表明,城市污水在3~5 h 内流过200 hm2 以上的沼泽湿地后,硝酸盐即可减少63%,磷减少57%。人工湿地对磷的去除是通过植物的吸收、微生物的积累和填料床的物理化学等几方面的共同协调作用完成的。由于该系统出水质量好,适合于处理饮用水源,或结合景观设计,种植观赏植物改善风景区的水质状况。其造价及运行费远低于常规处理技术。英、美、日、韩等国都已建成一批规模不等的人工湿地。

2 人工湿地技术在我国的应用和发展

人工湿地处理污水是我国近年来才兴起的一种新型生态处理法。作为一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益[3]。

2.1 复合垂直流人工湿地技术

近年来,我国不断地对人工湿地处理技术加以深入研究和实践,中国科学院水生生物研究所的专利———复合垂直流人工湿地技术在海南推广使用,并取得良好的社会效益和经济效益,其突出优点是系统净化功能强,劣Ⅴ类的地表水经过处理后出水指标可达到Ⅱ~Ⅲ类标准,原生活污水经过处理可达《污水综合排放标准》GB/T8978-1996 一级排放标准。这一技术不仅可对污水进行集中处理,而且可因地制宜进行分散处理,这一系统常年运行比较稳定,即使在冬季也有较好的净化效果[4]。工程建设运行费用较低也是人工湿地技术的重要特点。采用复合垂直流人工湿地技术的单位投资成本约1 100 元/t,大约为一般二级污水处理厂的1/3;运行成本低于0.1 元/t,仅为一般二级污水处理厂的1/6。同时,这一系统日常运行管理维护只需1 名兼职管理人员。

2.2 组合式人工湿地处理生活污水技术

“物理—生物—人工湿地”组合的生活污水处理技术工艺流程为:污水→格栅井→隔油池→调节沉淀池→厌氧消化池→生物滤池→填料池→人工湿地→排灌沟渠。这项工艺不需建设居住区外的排水管道,投资省;“物理+生物+人工湿地”可以分建或合建,利用河塘边坡、绿化地,不占或少占田地;人工湿地可与小区绿化有机结合,栽种观赏植物,成为小区的一个景观,可谓一举多得。人工湿地净化出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放控制标准》的Ⅱ级标准,可直接排入环境水体中,也可作小区景观水体的补充水,或用作农灌,在缺水地区是水资源循环利用的有效措施。污水处理过程中如地形允许,可利用水位差,无须动力提升,故无运行能耗,只需少量定期维护管理的人工费。在鄂州市百里长港示范区磨刀矶村等地,人工湿地已经成为农村新景观。通过对生活污水进行处理,农村脏、乱、差现象大为改观,农村居民的生产、生活环境质量得到改善和提高。广大术、好氧技术等综合处理,再利用土地自然净化或人工湿地净化处理或农田灌溉等技术同时也可以查看中国污水处理工程网更多人工湿地处理技术处理生活污水的技术文档。

3 养鸡场

目前宁夏灌区中卫等养鸡业集中的地区在鸡粪资源化利用方便主要采取高温烘干制作有机肥的方法,并且已经实现商品化和产业化,在鸡场的污染控制及资源化利用方面起到了重要的作用。鸡场对环境污染的另一个主要方面是臭气的控制,目前畜禽场臭气控制方面的研究也比较多,灌区养鸡场可采用吸附及吸收法,向粪便或舍内投放沸石、膨润土、海泡石、凹凸棒石、蛭石、硅藻土等常见的吸附剂来减少气味的散发,也可采用化学与生物除臭法减少臭气。

鸡粪的资源化利用除了有机肥制作外,间接饲料化利用对鸡粪的营养和资源利用更为充分。因鸡粪养分含量比其他动物粪中养分含量要高,可利用鸡粪养蝇蛆和蚯蚓,蝇蛆和蚯蚓都含有丰富的营养成分,是畜禽和高档水产养殖的优质高蛋白饲料,蛆粉和蚓粉可代替鱼粉。这种方法其实是将畜禽粪间接用作饲料,与直接利用相比,饲用的安全性和营养价值更高。

4 结语

以上几个技术模式主要结合宁夏灌区奶牛、猪、鸡等畜禽养殖业的特点及某些问题初步从粪便、污水等的无害化资源化利用角度提出的建议。而宁夏灌区畜禽规模化养殖业污染控制及治理等要靠畜牧业、农业、环保等相关部门的共同的努力,农业、畜牧、环境工程等相关技术的应用推广以及从业人员的环保意识的提高。

畜禽养殖业自身的饲养管理水平的提高,应用合理的配方,改善饲草料结构、应用绿色添加剂,选择适宜的饲喂方式以及合理的用药等,可从生产过程中减少污染物的排放,减轻对周围环境的影响。畜禽养殖场的科学选址,合理的布局和排污系统、控制养殖规模等是畜禽养殖产前的重要环境污染控制措施。通过划定禁养区、限养区和准养区等,可避免对重要水资源、风景区及居民居住区等造成环境污染。在保证畜禽养殖业有充足资金支持的前提下,可以引进国内外一些先进的污染综合处理技术及相关配套技术。但无论选择何种技术模式,一定要根据宁夏灌区的自然条件等进行技术改进或组装,这样才能取得预期的污染控制与综合利用的目的。

目前在畜禽粪便的资源化利用上主要采用的是肥料化还田技术,畜禽粪便无害化处理后的有机肥、沼渣、沼液等最终都要通过农田回归自然界。畜禽养殖场周围及配有的土地消纳量有限,因此畜禽养殖场既使采取了粪便无害化处理,但在资源化利用上可能会有些困难。畜禽养殖业粪便等的资源化利用,最终可能要走专业化、产业化、市场化的路子,结合当地有机种植业的发展才能真正解决污染防治与资源化利用。另外畜禽粪便除肥料化还田技术外,寻找其他更好的用途和路子,比如牛粪新燃料的开发等将是另外一种趋势。

随着宁夏灌区社会的发展,规模化集约化饲养场呈急剧上升趋势,畜禽养殖业对环境的影响也日益突出。在发展畜牧业生产的同时,要树立和增强环保意识,提高对清洁生产、环境友好型的生态畜牧业重要性的认识和宣传,发展既符合当地自然条件,又能改变不良生态环境的畜禽养殖业。保证经济效益、社会效益和生态效益各方面兼顾,促进畜牧业的可持续发展。

5 参考文献

[1] 丁伟,额尔和花,王天新.宁夏黄灌区畜禽粪便排放量估算及对环境影响判断[J].宁夏农林科技,2009(2):54-56.

[2] 高定,陈同斌,刘斌.我国畜禽养殖业粪便污染风险与控制策略[J].地理研究,2006,25(2):311-319.

[3] 丁疆华.广州市畜禽粪便污染与防治对策[J].环境科学研究,2000,13 (3):57-59.

[4] 董克虞.畜禽粪便对环境的污染及资源化途径[J].农业环境保护, 1998,17(6):281-283