導(dǎo)語：如何才能寫好一篇農(nóng)村污水處理常用方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

我國農(nóng)村生活污水治理還處于初期階段，農(nóng)村污水治理工作仍然十分艱巨。全國各地開展了不少的農(nóng)村污水治理工程的建設(shè)，但所建設(shè)的污水處理設(shè)施的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一，噸水建設(shè)投資費(fèi)用差距很大。上世紀(jì)末，我國在農(nóng)村配置了許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置。一體化污水處理裝置存在占地面積小、自動化程度較高、管理方便、工期較短等優(yōu)點(diǎn)，但目前該技術(shù)也存在許多問題。一方面，生物處理效率較低，尤其表現(xiàn)為氮磷去除率很低，氮磷污染是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要原因。另一方面，目前實施的分散污水處理只是初步實現(xiàn)了分散污水的收集、處理和排放，遠(yuǎn)未達(dá)到再利用的目的，即達(dá)到將污水就地處理和就地回用，實現(xiàn)污水資源化的目的。因此，農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)滿足以下要求。

①基建投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。目前城市污水處理工藝已相對成熟，但其污水處理設(shè)施基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高，不適合在農(nóng)村地區(qū)推廣。污水處理的運(yùn)行費(fèi)用一般包括:電費(fèi)、藥劑費(fèi)用、人員費(fèi)、定期修理費(fèi)用等，較高的運(yùn)行費(fèi)用最終將導(dǎo)致“建得起，轉(zhuǎn)不起”的尷尬局面。因此，基建投資少是保證污水處理設(shè)施在農(nóng)村地區(qū)推廣的前提，運(yùn)行費(fèi)用低則是保證污水處理設(shè)施持續(xù)正常運(yùn)行的重要條件。

②工藝多樣化。我國南北地域氣候差異大，且居住方式和生活習(xí)慣有很大不同，因此污水處理工藝應(yīng)呈現(xiàn)多樣化，以適應(yīng)建設(shè)地區(qū)的氣候和水質(zhì)、水量等條件的變化。

③運(yùn)行操作簡單、效果穩(wěn)定。農(nóng)村污水處理設(shè)施的日常運(yùn)行，大都需要由村民自主管理來完成。而村民的技術(shù)知識水平和管理操作水平相對較低，且缺少專業(yè)技術(shù)人員，因此農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施應(yīng)該采用運(yùn)行管理簡單且成熟穩(wěn)定的污水處理工藝。

2污水處理措施

2．1污水處理模式

農(nóng)村生活污水處理大體上有3種模式:

①接入市政管網(wǎng)模式，適用于靠近城鎮(zhèn)或靠近城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)的農(nóng)村，將生活污水集中收集后輸送到城鎮(zhèn)的污水處理廠進(jìn)行處理，有這種條件的村莊，應(yīng)優(yōu)先考慮這種模式;

②集中聯(lián)片處理模式，若接入城鎮(zhèn)污水廠管網(wǎng)條件不可行，單村或者集中聯(lián)片的幾個村莊集中收集污水后，規(guī)劃建設(shè)污水處理設(shè)施;

③單獨(dú)分散處理模式，因居住分散、地形復(fù)雜、污水難以集中收集，宜以組團(tuán)為單元，分區(qū)收集污水，每個區(qū)域污水單獨(dú)處理。所以，污水處理模式應(yīng)采取“銜接地方規(guī)劃、合理利用資源、聽取群眾意見、科學(xué)規(guī)劃設(shè)計”的原則來確定。

2．2污水處理工藝

目前，國內(nèi)外污水處理技術(shù)從工藝原理上基本可分為自然處理系統(tǒng)和生化處理系統(tǒng)兩類。自然處理系統(tǒng)主要是利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理進(jìn)行污水處理的系統(tǒng)，或稱為生態(tài)處理系統(tǒng)。常用的有:人工濕地處理系統(tǒng)(水平流、垂直流)、地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)、塘處理系統(tǒng)等。生化處理系統(tǒng)又分為好氧生化處理和厭氧生化處理。好氧生化處理主要是通過動力給污水充氧，培養(yǎng)好氧微生物菌種，利用好氧微生物的分解，消耗吸收污水中的有機(jī)質(zhì)、氮及磷等。常用的有活性污泥法、A/O法、生物轉(zhuǎn)盤法、SBR法等。厭氧生化處理主要是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需氧氣的情況下把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物。常用的有厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。針對農(nóng)村地區(qū)特點(diǎn)，常用污水處理技術(shù)有以下幾種。

1)人工濕地處理技術(shù)。有條件的村莊，可充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田灌排渠道與附近的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等，建設(shè)人工濕地處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般由人工基質(zhì)和生長在其上的沼生植物(蘆葦、香蒲等)組成，是一種獨(dú)特的“土壤一植物一微生物”生態(tài)系統(tǒng)，利用各種植物、動物、微生物和土壤的共同作用，逐級過濾和吸收污水中的污染物，達(dá)到凈化污水的目的。濕地處理系統(tǒng)工藝設(shè)備簡單、管理方便、能耗低、工程基建低、運(yùn)行費(fèi)用低，能耐受沖擊負(fù)荷，凈化出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定。缺點(diǎn)是占地面積大，需要解決土壤和水中的充分供氧及受氣溫和植物生長季節(jié)的影響等問題。人工濕地可與穩(wěn)定塘等其他工藝聯(lián)合運(yùn)用，例如重慶大學(xué)的蔡明凱等人采用厭氧生物濾池－人工濕地－生態(tài)塘工藝處理養(yǎng)殖廢水，經(jīng)過各單元的處理，CODcr去除率約為80．30%，SS去除率約為94．69%，NH3－N去除率約為73．39%，TP的去除率約為86．78%，出水濃度能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)準(zhǔn)。

2)地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)。適合于農(nóng)戶居住的土地較分散，且村莊周邊往往有閑置荒地。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)是一種基于自然生態(tài)原理，予以工程化、實用化而創(chuàng)造出的一種小規(guī)模污水凈化工藝技術(shù)，是將污水有控制地投配到經(jīng)過一定構(gòu)造、距地面約50cm深和具有良好擴(kuò)散性能的土層中，投配污水緩慢通過布水管周圍的碎石和砂層，在土壤毛管作用下向附近土層中擴(kuò)散。表層土壤中有大量微生物，作物根區(qū)處于好氧狀態(tài)，污水中的污染物質(zhì)被過濾、吸附、降解。由于負(fù)荷低，停留時間長，水質(zhì)凈化效果好。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)建設(shè)容易、維護(hù)管理簡單、基建投資少、運(yùn)行費(fèi)用低;把整個處理裝置放在地下，不損害景觀，不產(chǎn)生臭氣。缺點(diǎn)是占地面積大，易滋生蚊蠅，冬季運(yùn)行效果差。清華大學(xué)在2000年國家科技部重大專項中，首先在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用地下土壤滲濾系統(tǒng)，并取得了良好效果:對生活污水中的有機(jī)物和氮、磷等均具有較高的去除率，CODcr、BOD5、NH3－N和TP的去除率分別達(dá)到80%、90%、90%和98%。

3)好氧生物處理系統(tǒng)。好氧生物處理系統(tǒng)是現(xiàn)階段污水處理中最常用的一種處理技術(shù)。好氧生物處理工藝眾多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。選擇時要根據(jù)實際情況仔細(xì)論證和比選，注重經(jīng)濟(jì)適用。生物處理法就是通過風(fēng)機(jī)等設(shè)備給污水輸氧，培養(yǎng)生物菌種和微生物。通過菌種和微生物把污水中的大部分有機(jī)物分解為無污染的CO2、水等物質(zhì)，少部分合成為細(xì)胞物質(zhì)，促使微生物增長，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以凈化排放。如SBR法，集曝氣、沉淀、排水功能于一體，不斷地轉(zhuǎn)換，省去了傳統(tǒng)的污泥回流設(shè)備，大大降低了建設(shè)費(fèi)用;A2O法具有脫氮、除磷功能，還有如生物轉(zhuǎn)盤處理工藝、膜生物反應(yīng)器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統(tǒng)比較，占地面積小，抗氣候等外界影響的能力強(qiáng)，處理穩(wěn)定、效率高，但基建投資、運(yùn)行成本要高于自然處理系統(tǒng)。

4)厭氧生物處理系統(tǒng)。厭氧生物處理技術(shù)是在厭氧條件下，兼性厭氧和厭氧微生物群體將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CH4和CO2的過程，又稱為厭氧消化。污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。厭氧消化無需攪拌和供氧，動力消耗少;能產(chǎn)生大量含甲烷的沼氣，可用于發(fā)電和家庭燃?xì)?可高濃度進(jìn)水，保持高污泥濃度。厭氧處理工藝在我國有很長的歷史，我國農(nóng)民在古代早已開始應(yīng)用厭氧發(fā)酵技術(shù)漚制糞肥，進(jìn)行糞便無害化處理，而且至今仍在應(yīng)用。我國是世界上利用厭氧消化技術(shù)制取和利用沼氣最早的國家之一?，F(xiàn)在，厭氧沼氣池處理污水技術(shù)在我國中東部地區(qū)應(yīng)用較廣。厭氧沼氣池將污水處理與沼氣的利用有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)了污水的資源化，是最能體現(xiàn)環(huán)境效益和社會效益結(jié)合的農(nóng)村生活污水處理方式。農(nóng)村地區(qū)可根據(jù)實際情況，采取沼氣池與其他污水處理工藝組合使用的模式來處理生活污水。江蘇省常州地區(qū)采用了“污水沼氣凈化處理+人工濕地”的污水處理方法，它在原來水壓式沼氣池的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和提高，采取適當(dāng)?shù)倪^濾、沉淀和人工濕地的方法，目前這種污水處理模式在當(dāng)?shù)爻尚л^顯著。經(jīng)過各單位處理后，氨氮去除率達(dá)93%，總磷去除率達(dá)86%，出水水質(zhì)能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B排放標(biāo)準(zhǔn);其建設(shè)成本每戶約2500元，年維護(hù)費(fèi)12．5元/人，非常經(jīng)濟(jì)。為此建議將厭氧沼氣池作為農(nóng)村生活污水初級處理措施與其他污水處理工藝組合使用，同時要重視對沼氣池出料口出沼液的收集和處理。

2．3污水收集系統(tǒng)

污水收集系統(tǒng)基本上由污水收集管網(wǎng)和調(diào)節(jié)構(gòu)筑物構(gòu)成。污水管道的選擇根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，建議DN＜400mm的污水管道采用UPVC(硬聚氯乙烯)雙壁波紋管，500mm≤DN≤600mm的采用PE(聚乙烯)雙壁波紋管，DN≥800mm采用鋼筋混凝土排水管。下面主要對調(diào)節(jié)構(gòu)筑物中化糞池與調(diào)節(jié)池進(jìn)行說明。

1)化糞池。化糞池是污水收集系統(tǒng)中的重要單元，應(yīng)避免化糞池滲漏引起的二次污染。農(nóng)村改廁工作已成為農(nóng)村衛(wèi)生工作的重點(diǎn)，大部分農(nóng)戶建有沖水式衛(wèi)生廁所，污水經(jīng)過廁所進(jìn)入化糞池，然后進(jìn)入村莊污水管網(wǎng)。但多數(shù)化糞池結(jié)構(gòu)過于簡單，多采用12磚墻，沙漿抹面，從表面看做到了防滲，但由于化糞池埋深淺，經(jīng)過1a凍融后，化糞池多數(shù)會出現(xiàn)滲漏，給污水收集帶來困難。所以，村民家中化糞池應(yīng)根據(jù)實際加以維修和改造，避免滲漏，確保污水能進(jìn)入污水管網(wǎng)。

2)調(diào)節(jié)池。水量變化大是農(nóng)村污水的特點(diǎn)之一，白天幾個時段集中排水，夜間基本沒有排水。若污水收集系統(tǒng)中不設(shè)調(diào)節(jié)池，水量、水質(zhì)將都難以有效調(diào)節(jié)。水量大時，一方面由于污水沒有出路，只能直排，另一方面污水處理系統(tǒng)必須根據(jù)水質(zhì)變化情況，不斷調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，增加了管理難度。所以在污水收集系統(tǒng)中必須設(shè)調(diào)節(jié)池，并且調(diào)節(jié)池容積應(yīng)足夠大，水力停留時間達(dá)到6～8h為宜。

2．4污泥處置

在污水處理過程中會產(chǎn)生污泥，污泥中含有大量的有毒物質(zhì)，如寄生蟲卵、病源微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等。污泥處理就是要使污泥減量、穩(wěn)定、無害化及綜合利用。由于農(nóng)村污水處理站規(guī)模一般較小，產(chǎn)生的剩余污泥也相對較少，單獨(dú)對污泥進(jìn)行脫水或壓榨處理既不經(jīng)濟(jì)也不合理，只能妥善儲存，累積到一定量后拖走處理。建議農(nóng)村污水處理站對污泥處理采用“村收集，鎮(zhèn)運(yùn)輸，縣處理”的模式，各村將剩余污泥貯存于污泥池，所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)有關(guān)部門統(tǒng)一安排環(huán)衛(wèi)吸糞車運(yùn)走，送至區(qū)縣集中處理。建議設(shè)計一個較大的污泥儲存池，能儲存污水處理站半年左右的剩余污泥量。

3結(jié)語

篇2

關(guān)鍵詞：大興區(qū)；污水排放；污水綜合治理

水是人類賴以生存、發(fā)展的最重要條件，是不可替代，不可再生的自然資源。水是生命組成的重要元素之一，是構(gòu)成環(huán)境的基本要素。水資源是指人類可以直接利用的那部分淡水資源，是一種動態(tài)資源，隨時空變化而變化，它是一種有限的資源。自然界萬物生存離不開水，水環(huán)境優(yōu)劣直接關(guān)系人類生存環(huán)境。

在人類邁向現(xiàn)代化的過程中，大量工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢棄物排入水中，水污染已成為重大世界性公害。權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，全世界每年約有4200多億立方米的污水被排入江河湖海，污染了5.5萬億立方米的淡水，相當(dāng)于全球徑流總量的14%以上；在發(fā)展中國家，各類疾病有8%是因為飲用了不衛(wèi)生的水而傳播的，每年因飲用不衛(wèi)生水至少造成2000萬人死亡，水污染也因此被稱作“世界頭號殺手”。

北京是一個水資源短缺的城市，人均水資源不足300立方米，是全國人均水資源量的八分之一，世界人均水資源量的三十分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的人均1000立方米的缺水下限。而大量未經(jīng)處理的污水的排放，更是嚴(yán)重威脅有限的水資源。大興區(qū)的現(xiàn)狀用水基本上是依靠開采地下水資源。日益增長的用水需求與有限的資源之間的矛盾已威脅到了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

而污水處理是污水再生利用的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)污水資源化的前提。城市供水的80％轉(zhuǎn)化為污水，經(jīng)收集處理后，其中70％的再生水可以再次循環(huán)使用。這意味著通過污水回用，可以在現(xiàn)有供水量不變的情況下，使城市的可用水量至少增加50％以上，這是一筆巨大的資源。國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗表明，污水的再生利用，實現(xiàn)污水資源化，是開源節(jié)流、減輕水體污染、改善生態(tài)環(huán)境、緩解水資源短缺矛盾的最有效的途徑。

一、大興區(qū)污水排放情況

1.現(xiàn)狀

大興區(qū)地處北京南郊，境內(nèi)有大小河流七條，水庫一座。分別是：永定河、涼水河、新風(fēng)河、大龍河、南小龍河、北小龍河、天堂河和埝壇水庫。其中永定河、天堂河及埝壇水庫已多年無水，其余的涼水河、新風(fēng)河、大龍河、南小龍河、北小龍河均已成為承污水體，主要為沿途生活污水和工業(yè)廢水的排放河道。

大興區(qū)境內(nèi)的河流，由于工業(yè)廢水和生活污水的排放，水質(zhì)較渾濁，污染物種類多，河水呈現(xiàn)灰黑色、灰白色，有的水面上漂浮著黑色腐敗物及一些垃圾，散發(fā)出難聞的惡臭，污染較為嚴(yán)重。其中以耗氧有機(jī)物、氨氮、總磷、石油類、陰離子表面活性劑、氟化物等為主要污染物。僅以大興區(qū)2003年部分水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅴ類水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，就可見一斑（ 見表1）。

2、來源

（1）工業(yè)廢水。大興區(qū)在二二年六月，被國家環(huán)境保護(hù)總局批準(zhǔn)為第七批全國生態(tài)示范區(qū)建設(shè)試點(diǎn)地區(qū)。加強(qiáng)我區(qū)的環(huán)境建設(shè)，營造清潔優(yōu)美的環(huán)境，創(chuàng)建全國環(huán)境優(yōu)美鄉(xiāng)鎮(zhèn)是加快生態(tài)示范區(qū)建設(shè)的重要內(nèi)容之一。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大興區(qū)已由傳統(tǒng)、單純的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)向農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、輕工、生物醫(yī)藥、精細(xì)化工，加工業(yè)等多元化發(fā)展。中央及市屬單位、外資企業(yè)相繼遷至我區(qū)，主要集中于黃村衛(wèi)星城及周圍地區(qū)。各鎮(zhèn)的企業(yè)數(shù)量也是逐年增加。僅2003年大興區(qū)工業(yè)廢水總量就達(dá)880.96萬噸，工業(yè)廢水排放量達(dá)224.87萬噸。

（2）生活污水。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時也刺激了人口的增長，城市人口也從原來的幾萬人，增至到現(xiàn)在的幾十萬人（見表2） ，根據(jù)規(guī)劃遠(yuǎn)景預(yù)測，到2010年，全區(qū)人口將達(dá)到115萬，城鎮(zhèn)人口65萬，大量的生活污水隨之產(chǎn)生。

（3）養(yǎng)殖業(yè)廢水和生活垃圾。我區(qū)的農(nóng)村大多沒有專門的污水處理和垃圾處理的系統(tǒng)。養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，一方面帶動了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，一方面也給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來了負(fù)荷。散放的垃圾、牛、羊、豬、雞、鴨等家畜家禽的糞便，無任何處理，自然堆放情況較為普遍，一到雨天就通過地表徑流被沖進(jìn)了河里，大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬進(jìn)入水體，此外農(nóng)田中過量使用的化肥和農(nóng)藥，也是破壞水環(huán)境的一大“兇手”。

（4）入境污水。豐臺、石景山地區(qū)大量未經(jīng)處理的生產(chǎn)、生活污水通過李營溝匯入鳳堿河，每年入境污水量約4730萬噸，這些污水不但對我區(qū)地下水源已造成不同程度污染，而且破壞了我區(qū)的自然景觀，群眾反映很大。同時也增大了我區(qū)污水處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷和資金投入。

3、特點(diǎn)

（1）我區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)加快，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展迅速，但工業(yè)布局不盡合理，生活區(qū)與工業(yè)區(qū)相連，污水成分多樣化。

（2）我區(qū)農(nóng)村地區(qū)廣大，農(nóng)村污水包括農(nóng)村生活污水、畜禽養(yǎng)殖業(yè)等污染源，如何控制這方面污染問題，難度較大，需要綜合防治與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合來進(jìn)行控制。

（3）我區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施不完善，除黃村衛(wèi)星城已建設(shè)運(yùn)行的黃村污水處理廠外，其余各鎮(zhèn)均未有建成使用的綜合性污水處理設(shè)施。而采育鎮(zhèn)污水處理廠、榆垡鎮(zhèn)污水處理廠、天堂河污水處理廠、魏善莊鎮(zhèn)污水處理廠等各鎮(zhèn)處理廠也只是針對各自的工業(yè)區(qū)，目前處于項目可行性研究階段或待建階段，遠(yuǎn)期可投入使用，增強(qiáng)污水的處理能力，是當(dāng)務(wù)之急。

（4）現(xiàn)階段污水排放量較少且不穩(wěn)定，隨著各鎮(zhèn)規(guī)劃發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，水量、水質(zhì)趨于穩(wěn)定。

二、我區(qū)污水處理的特點(diǎn)

（1）承擔(dān)的排水面積較少，污水量小，而水量和水質(zhì)的日變化較大，污水可生化性較差。

（2）我區(qū)相比較與北京市其他區(qū)縣，全年財政收入較低，受此影響，政府用于水污染物治理的資金投入有限。

（3）受人員的知識結(jié)構(gòu)、層次水平影響，操作管理技術(shù)水平較低。

（4）我區(qū)區(qū)域廣闊，全區(qū)共有14個鎮(zhèn)，總面積1030平方公里，大部分為農(nóng)村地區(qū)，污水集中處理有一定的難度。

三、處理方法

污水處理技術(shù)，就是采用各種污水處理方法將水中含有的污染物成分分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害或穩(wěn)定的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。按其處理原理分，污水處理技術(shù)可分四類，分別為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法。由于污水的成分、數(shù)量復(fù)雜，往往需要通過多種方法組合起來進(jìn)行處理，按其處理程度，可分為三級：一級處理、二級處理、三級（深度）處理。污水處理多采用一級、二級處理方法，可以去除污水中的懸浮顆粒、膠體和小固體顆粒，可以去除大部分有機(jī)污染物。三級處理多用在二級處理之后，去除特定污染物，如脫磷、脫氮等。城鎮(zhèn)污水處理中最常用的方法是生物處理法，而活性污泥法是最流行的生物（好氧）處理方法，近年已發(fā)展出多種工藝流程和工藝方法，其應(yīng)用范圍、處理效果、工藝設(shè)計、運(yùn)行管理更加科學(xué)化。利用厭氧處理產(chǎn)生的沼氣，作為能源，則是廣大農(nóng)村地區(qū)常用的處理方法。此外，污水的土地處理系統(tǒng)，也有較多應(yīng)用，如人工濕地，污水灌溉等。

結(jié)合我區(qū)污水排放的特點(diǎn)和處理設(shè)施特點(diǎn)，應(yīng)找出符合大興區(qū)經(jīng)濟(jì)能力、技術(shù)水平、人員素質(zhì)的合理化綜合處理方法，處理方法即要簡便、經(jīng)濟(jì)，又要符合現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)水準(zhǔn)和環(huán)保要求，同時也要考慮到長遠(yuǎn)的環(huán)境效益。此外，我區(qū)的城鎮(zhèn)布局，可大致分為以下三種情況：A、相對集中的小城鎮(zhèn)，城市化水平較高，如黃村衛(wèi)星城、亦莊等地；B、廣大的農(nóng)村地區(qū)，這部分地區(qū)占我區(qū)區(qū)域的絕大部分，如我區(qū)的南部一些鎮(zhèn)；C、鎮(zhèn)級工業(yè)區(qū)與農(nóng)村地區(qū)相交錯，形成“農(nóng)村包圍城市”的格局。因此我區(qū)的污水處理也應(yīng)與城鎮(zhèn)布局相對應(yīng)。同時，國家科技攻關(guān)研究成果的結(jié)論也指出：“城鎮(zhèn)水污染處理，必須由分散的點(diǎn)源治理轉(zhuǎn)向綜合治理，必須結(jié)合城鎮(zhèn)建設(shè)，經(jīng)濟(jì)建設(shè)和水利建設(shè)等，因地制宜地部署水污染重點(diǎn)工程?！蓖瑫r也要考慮到，我區(qū)水資源緊缺的問題，不僅要處理污水，同時也要綜合利用污水。

根據(jù)上述內(nèi)容，總結(jié)出以下幾種較適應(yīng)去我區(qū)的污水處理方法。

（1）氧化溝（小城鎮(zhèn)）。活性污泥法于1914年首先在英國被使用，幾十年來，其工藝方面的改革和凈化功能方面的研究一直在不斷地進(jìn)行，不斷有新的發(fā)展出現(xiàn)。其中，延時曝氣活性污泥法中的一種特殊形式――氧化溝（混合液在首尾相連的溝渠內(nèi)循環(huán)流動），是一種處理效果好且穩(wěn)定的處理方法，不需要建初沉池，耐沖擊負(fù)荷，污泥產(chǎn)率低，出水水質(zhì)好。在氧化溝里存在缺氧和好氧交替的區(qū)域，能發(fā)生硝化和反硝化反應(yīng)，具有較好的脫N、P的作用，而且其基建投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，非常適合中小型污水處理廠。然而，與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，氧化溝占地面積大，但我區(qū)土地使用情況相對富裕，因此占地應(yīng)該不成問題。大興區(qū)黃村污水處理廠正是采用此種處理方法，于2000年7月投入運(yùn)行，處理能力為80000m3/d，目前運(yùn)轉(zhuǎn)良好。待建的采育鎮(zhèn)污水處理廠也是采用改良的氧化溝法對污水進(jìn)行處理。

（2）厭氧處理法（農(nóng)村地區(qū)）。厭氧生物處理法是利用兼性厭氧菌和轉(zhuǎn)性厭氧菌來降解污水或污泥中有機(jī)污染物，分解的最終產(chǎn)物是以甲烷為主的消化氣，即沼氣，沼氣是可以作為能源利用的。農(nóng)村地區(qū)推廣的沼氣池，也是利用厭氧消化的原理，以糞便、草莖稈等作為原料制取沼氣，并提高肥效。這樣，農(nóng)村地區(qū)散放的垃圾、牛、羊、豬、雞、鴨等家畜家禽的糞便可收集起來制取沼氣，一方面減少了垃圾的排放，避免經(jīng)雨、雪等降水淋洗使污染物進(jìn)入水體，增加水體負(fù)荷，減輕處理負(fù)擔(dān)；另一方面則可把垃圾變廢為寶，實現(xiàn)二次利用。而且有助于改變農(nóng)村燃料結(jié)構(gòu)，提倡使用清潔能源，有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量。

（3）人工濕地（農(nóng)村地區(qū)）。人工濕地污水處理技術(shù)作為一項新的方法，近年來正逐步受到重視和發(fā)展。經(jīng)處理后的出水水質(zhì)可以達(dá)到地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，“劣五類”地面水經(jīng)濕地系統(tǒng)處理后，可直接用于中水回用、景觀用水、農(nóng)田灌溉和自然水體的水源補(bǔ)充等。不僅具有很好的景觀效果，而且其建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用都大大低于同等處理能力的污水處理廠。人工構(gòu)建濕地系統(tǒng)，是在一定的填料上種植特定的濕地植物，如蘆葦、水蔥、紙莎草、美人蕉等，建立起一個人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能因地制宜，與景觀建設(shè)相結(jié)合，既解決了污水處理的難題、又恢復(fù)了自然生態(tài)系統(tǒng)。其基本-原理為：通過土壤滲濾、蘆葦?shù)雀粻I養(yǎng)濕地植物吸收、微生物分解等共同作用，實現(xiàn)多層過濾。逐步降解吸收、達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。其中包括了土壤----植物、過濾、吸附、與生物氧化等十分復(fù)雜的過程。我區(qū)的區(qū)域廣闊，廣大的農(nóng)村地區(qū)產(chǎn)生的污水不易集中收集處理，若建設(shè)集中式污水處理廠，其建設(shè)費(fèi)用較龐大，而且用于收集污水的管線建設(shè)也是一大障礙，而利用人工濕地系統(tǒng)來處理，是一種比較合理的方法。與常規(guī)處理方法相比較，人工濕地系統(tǒng)具有：A、高效、便利、廉價的特性；B、該方法不僅能去除常規(guī)污染物，而且對N、P等營養(yǎng)物質(zhì)也有較好的處理效果，可有效的控制和防止水體富營養(yǎng)化；C、其運(yùn)行、維護(hù)、操作簡便，無需專業(yè)人員；D、可以改善和恢復(fù)自然的生態(tài)環(huán)境，獲得很好的環(huán)境效益。

（4）污水處理與土地灌溉（農(nóng)村地區(qū)）。利用處理后的污水處理廠的出水進(jìn)行污水土地灌溉也是使污水無害化、資源化的一種處理方法。尤其適合我區(qū)“農(nóng)村包圍城市”的格局。農(nóng)村土地與鎮(zhèn)級工業(yè)區(qū)相連，工業(yè)區(qū)處理后排放的水，可滿足地表水Ⅴ類水體的要求，可做農(nóng)業(yè)灌溉用水。盡管有部分持否定態(tài)度的人認(rèn)為，處理后的水可能含有某些有毒有害物質(zhì)，會在植物體內(nèi)富集，而且在灌溉的同時造成地下水污染。但根據(jù)我區(qū)的企業(yè)結(jié)構(gòu)，絕大部分企業(yè)不產(chǎn)生或產(chǎn)生少量廢水（而且以生活污水為主），經(jīng)處理后的出水水質(zhì)基本能滿足農(nóng)田灌溉的水質(zhì)要求，因此，使用處理后的出水進(jìn)行土地灌溉在我區(qū)是可行的。

城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918---2002）一級B 標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084---1992）二級標(biāo)準(zhǔn)、地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）中Ⅴ類水體的部分水污染物標(biāo)準(zhǔn)相比較如下（見表3）。

注：①根據(jù)北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307----2005）中規(guī)定，我區(qū)地表水為Ⅲ類、Ⅴ類水體，因此城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類水體及其匯水范圍的，執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918---2002）表1中一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)以及表2、表3 的有關(guān)規(guī)定。

②我區(qū)農(nóng)業(yè)作物多為旱作作物，即農(nóng)業(yè)灌溉用水為二類。

四、結(jié)論

綜上所述，由于我區(qū)的水資源匱乏和人民生產(chǎn)生活用水量持續(xù)增加，如何合理的利用有限的水資源，已成為一個擺在我們面前亟待解決的問題。本論文對于大興區(qū)污水的排放現(xiàn)狀、污水來源、污水水質(zhì)特點(diǎn)，及處理設(shè)施的特性等問題進(jìn)行了闡述，并結(jié)合我區(qū)的實際情況，系統(tǒng)地分析了適合我區(qū)的污水處理方法，使污水變廢為寶，實現(xiàn)水資源的二次利用。在處理的同時，實現(xiàn)了水資源的節(jié)約，符合北京市建設(shè)節(jié)約型城市這一總體發(fā)展要求。愿通過我們環(huán)保工作者的不懈努力，使我們的居住環(huán)境天更藍(lán)，水更清，人民生活更美好。

作者單位：大興區(qū)環(huán)境保護(hù)局

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[4]王守信，郭亞兵，李自貴.環(huán)境污染控制工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

篇3

論文摘要：目前，我國每年的廢（污）水排放總量很大，其中大部分未經(jīng)處理就直接排入江河湖泊，部分湖泊受到了不同程度的污染，有近60%的城市沒有污水處理廠，農(nóng)村地區(qū)的生活污水基本上未經(jīng)過處理就直接排放，農(nóng)村生活污水治理已經(jīng)影響到現(xiàn)代新農(nóng)村的建設(shè)。因此，農(nóng)村環(huán)境污染越來越受到人們的關(guān)注。文章針對農(nóng)村生活污水的實際情況，介紹了農(nóng)村生活污水處理的一些技術(shù)與措施，期望能為我國農(nóng)村污水治理分析的研究提供有益的借鑒作用。

據(jù)有關(guān)資料顯示，我國每年的廢（污）水排放總量已經(jīng)達(dá)到了620億噸，其中大部分未經(jīng)處理就直接排入江河湖泊，有近四分之一的湖泊受到了不同程度的污染，有近60%的城市沒有污水處理廠，農(nóng)村地區(qū)的生活污水基本上未經(jīng)過處理就直接排放，農(nóng)村生活污水治理已經(jīng)影響到現(xiàn)代新農(nóng)村的建設(shè)。我國是農(nóng)業(yè)大國、人口大國，水資源嚴(yán)重短缺，水資源占有量僅2200立方米，為世界人均占有量的1/4，并被列為13個貧水國家之一。到2030年我國人均水資源占有量將從現(xiàn)在的2200立方米降到1700至1800立方米，需水量接近水資源可開發(fā)利用量，缺水問題將更加突出。目前，我縣在開展社會主義新農(nóng)村建設(shè)中，污水治理任重而道遠(yuǎn)。

一、農(nóng)村水環(huán)境污染現(xiàn)狀和特點(diǎn)

（一）農(nóng)村水環(huán)境污染現(xiàn)狀

農(nóng)村水環(huán)境是指分布在廣大農(nóng)村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體的總稱。我國總計有鄉(xiāng)鎮(zhèn)45412個，村民委員會739980個，鄉(xiāng)村戶數(shù)23692.7萬戶，鄉(xiāng)村人口達(dá)91960萬人。農(nóng)村人口分散，人口數(shù)量多，沒有任何生活污水的收集和處理設(shè)施，這使農(nóng)村生活污染源成為影響水環(huán)境的重要因素。據(jù)測算，全國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水80多億噸，嚴(yán)重污染了農(nóng)村地區(qū)居住環(huán)境，農(nóng)村大部分地區(qū)河、湖等水體普遍受到污染，飲用水水質(zhì)安全受到嚴(yán)重威脅，直接危害農(nóng)民的身體健康，嚴(yán)重影響農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，極易導(dǎo)致一些流行性疾病的發(fā)生與傳播。據(jù)估算，農(nóng)村環(huán)境問題每年造成的經(jīng)濟(jì)損失已超過千億元，我國農(nóng)村環(huán)境與生態(tài)狀況令人擔(dān)憂。

改革開放的三十多年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力獲得了較大幅度的提高。畜禽散養(yǎng)戶的不斷增多，大量畜禽糞便沒有處理就直接排放，糞便污染逐年加重。有資料顯示，養(yǎng)殖一頭豬所產(chǎn)生的廢水是一個人的7倍，而養(yǎng)殖一頭牛則是22倍。這些有機(jī)物未經(jīng)處理，滲入地下或進(jìn)入地表水，使水環(huán)境中硝態(tài)氮、硬度和細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)，嚴(yán)重威脅著居民飲用水的安全。

（二）農(nóng)村污水特點(diǎn)

農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)：廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水，這些用水分散，農(nóng)村沒有任何收集的設(shè)施，隨著雨水的沖刷，隨著地表流入河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體，其中有機(jī)物含量大是其主要的特點(diǎn)。

1．水質(zhì)特點(diǎn)。（1）農(nóng)村村鎮(zhèn)人口較少，分布廣泛且分散，大部分沒有污水排放管網(wǎng)；（2）農(nóng)村生活污水濃度低，變化大；（3）大部分農(nóng)村生活污水的性質(zhì)相差不大，水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質(zhì)（但隨著人們生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金屬和有毒有害物質(zhì)），含一定量的氮、磷，水質(zhì)波動大，可生化性強(qiáng)；（4）不同時段的水質(zhì)不同；（5）廁所排放的污水水質(zhì)較差，但可進(jìn)入化糞池用作肥料。

2．水量特征。（1）一般農(nóng)村的生活污水量都比較小，除小城鎮(zhèn)外，農(nóng)村人口居住分散，水量相對較少，相應(yīng)地產(chǎn)生的生活污水量也較?。唬?）變化系數(shù)大，居民生活規(guī)律相近，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水排放量早晚比白天大，夜間排水量小，甚至可能斷流，水量變化明顯，即無水排放呈不連續(xù)狀態(tài)，具有變化幅度大的特點(diǎn)；（3）在上午、中午、下午都有一個高峰時段。

3．排放體制特征。農(nóng)村生活污水一般呈粗放型排放。很多農(nóng)村尚無完善的污水排放系統(tǒng)，污水沿道路邊溝或路面排放至就近的水體。少部分地區(qū)具有完善的污水排放系統(tǒng)。

農(nóng)村生活污水中有機(jī)物含量高，N、P含量增多。人們無意識的排放和雨水的沖刷，使大量的有機(jī)質(zhì)和N、P等物質(zhì)流入湖泊等水體，如果不加以處理利用，常常會引起富營養(yǎng)化，給人們的身體健康帶來不利影響。

二、農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的選擇

（一）污水處理技術(shù)路線

農(nóng)村污水處理技術(shù)的選擇要量力而行，充分考慮到農(nóng)村地區(qū)財力狀況薄弱、農(nóng)民實際承受能力較低這一普遍情況，處理工藝的選擇不能盲目攀比，不能一味地選擇時髦先進(jìn)、處理效果好、自動化控制水平很高的處理工藝，而著重應(yīng)該考慮選用既成熟可靠，又適合農(nóng)村特點(diǎn)和實際的污水處理適用技術(shù)。建議污水處理技術(shù)的選擇優(yōu)先達(dá)到兩個目標(biāo)：一是達(dá)標(biāo)排放或回用；二是注重經(jīng)濟(jì)適用，運(yùn)行成本低，管理維護(hù)簡單。

目前國內(nèi)外應(yīng)用農(nóng)村生活污水治理的處理技術(shù)比較多，名稱也多種多樣，但從工藝原理上通?？蓺w為兩類：第一類是自然處理系統(tǒng)。利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理，又稱為生態(tài)處理系統(tǒng)，常用的有：人工濕地處理系統(tǒng)、地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)等；第二類是生物處理系統(tǒng)，又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。好氧生物處理是通過動力給污水充氧，培養(yǎng)微生物菌種，利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機(jī)物、氮和磷，常用的有：普通活性污泥法、AO法、生物轉(zhuǎn)盤和SBR法等。厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧氣的情況下把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，常用的有：厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。

（二）人工濕地處理系統(tǒng)

有條件的村莊，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田灌排渠道與附近的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等，建設(shè)人工濕地處理系統(tǒng)。

污水濕地處理系統(tǒng)分自然和人工濕地處理系統(tǒng)，自然濕地就是自然的沼澤地，人工濕地污水處理技術(shù)是一種基于自然生態(tài)原理，使污水處理達(dá)到工程化、實用化的新技術(shù)。將污水有控制地投配到土壤經(jīng)常處于飽和狀態(tài)、生長有象蘆葦、香蒲等沼澤生植物的土地上，利用植物根系的吸收和微生物的作用，并經(jīng)過多層過濾，來達(dá)到降解污染、凈化水質(zhì)的目的，它是一種充分利用地下人工介質(zhì)中棲息的植物、微生物、植物根系，以及介質(zhì)所具有的物理、化學(xué)特性，將污水凈化的天然與人工處理相結(jié)合的復(fù)合工藝。

濕地處理系統(tǒng)工藝設(shè)備簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理方便、能耗低、工程基建低、運(yùn)行費(fèi)用低、對進(jìn)水負(fù)荷的適應(yīng)性強(qiáng)，能耐受沖擊負(fù)荷，凈化出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定。缺點(diǎn)占地面積大，易受氣候影響，表面徑流的臭味比較大。（三）地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)

分散的幾戶或十幾戶人家適合采用地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)。

地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)是一種基于自然生態(tài)原理，予以工程化、實用化而創(chuàng)造出的一種新型小規(guī)模污水凈化工藝技術(shù)，是將污水有控制地投配到經(jīng)一定構(gòu)造、距地面約50cm深和具有良好擴(kuò)散性能的土層中。投配污水緩慢通過布水管周圍的碎石和砂層，在土壤毛管作用下向附近土層中擴(kuò)散。表層土壤中有大量微生物，作物根區(qū)處于好氧狀態(tài)，污水中的污染物質(zhì)被過濾、吸附、降解。所以地下滲濾的處理過程非常類似于污水慢速滲濾處理過程。由于負(fù)荷低，停留時間長，水質(zhì)凈化效果非常好，而且穩(wěn)定。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)建設(shè)容易、維護(hù)管理簡單，基建投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。整個處理裝置放在地下，不損害景觀，不產(chǎn)生臭氣。

（四）好氧生物處理系統(tǒng)

好氧生物處理系統(tǒng)是新農(nóng)村污水處理中最常用的一種處理技術(shù)。好氧生物處理工藝眾多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇時要根據(jù)實際情況仔細(xì)論證和比選，注重經(jīng)濟(jì)適用。

生物處理法就是通過風(fēng)機(jī)等設(shè)備給污水輸氧，培養(yǎng)生物菌種和微生物，通過菌種和微生物把污水中的大部分有機(jī)物分解為無污染的二氧化碳、水等物質(zhì)，少部分合成為細(xì)胞物質(zhì)，促使微生物增長，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以凈化排放。如SBR法，集曝氣、沉淀、排水功能于一體，不斷地轉(zhuǎn)換，省去了傳統(tǒng)的污泥回流設(shè)備，大大降低了建設(shè)費(fèi)用；A20法具有脫氮、除磷功能，還有如生物轉(zhuǎn)盤處理工藝、膜生物反應(yīng)器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統(tǒng)比較，占地面積小，抗氣候等外界影響的能力強(qiáng)，建設(shè)的地點(diǎn)選擇范圍大，處理穩(wěn)定，處理效率高。但基建投資、運(yùn)行成本要高于自然處理系統(tǒng)。

（五）厭氧生物處理系統(tǒng)

我國從上個世紀(jì)80年代開始開展生活污水厭氧生物法的開發(fā)和研制工作，許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應(yīng)用。如無動力地埋式生活污水處理裝置采用無動力厭氧生物膜技術(shù)，工藝流程簡單，不耗能，全部埋于地下，也無需專人管理。與好氧生物處理相比，無動力地埋式生活污水處理裝置技術(shù)設(shè)備的基建投資略高于好氧處理，無日常運(yùn)行費(fèi)用的支出。

厭氧生物法目前技術(shù)上還存在一些問題，主要表現(xiàn)在生物處理效率較低，尤其表現(xiàn)為氮磷去除率很低，在一定程度上限制了其應(yīng)用。

實踐證明，以上方法都能很好的解決農(nóng)村生活污水治理的問題，但在運(yùn)用中要考慮到建設(shè)與運(yùn)行成本等費(fèi)用，要根據(jù)實際情況加以選擇。

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篇4

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水；處理工藝；對比分析；適用性；浙江省

中圖分類號：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）14-3597-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.14.015

Abstract： As the rural water environment deterioration has become increasingly serious，it is becoming a key and difficult point to explore an appropriate treatment process for rural domestic sewage. Through investigating the status of the rural domestic sewage discharges and common treatment processes in Zhejiang province， this study gave the systematic and comparative analysis of the treatment process of rural domestic sewage through the aspect of cost and the advantages as well as the disadvantages. Several useful advices were put forward towards the treatment process of the rural domestic sewage in Zhejiang province.

Key words： rural domestic sewage； treatment process； comparative analysis； applicability； Zhejiang province

浙江省現(xiàn)有農(nóng)村人口較多，超過全省總?cè)丝诘?0%。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的加快推進(jìn)，工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)村生活污染明顯加劇，部分農(nóng)村生活污水直接排放，缺乏有效治理，導(dǎo)致農(nóng)村水生態(tài)環(huán)境日益惡化[1]。與城鎮(zhèn)相比，農(nóng)村人口居住分散，生活污水收集系統(tǒng)和處理設(shè)施缺乏，零星的分散式污水處理設(shè)施的運(yùn)行和管理也不到位。農(nóng)村供水事業(yè)不斷發(fā)展，由于淋浴、洗衣機(jī)、沖廁等衛(wèi)生設(shè)施的普及，農(nóng)村生活排水不斷增加[2]。有些未經(jīng)處理的生活污水任意排放，自流到地勢低洼的河流、湖泊及排水溝渠塘等地表水體中，嚴(yán)重威脅水環(huán)境健康[3]。

目前，浙江省農(nóng)村生活污水排放特點(diǎn)表現(xiàn)：①排放面廣且分散，難以收集。大多數(shù)村莊分散、農(nóng)民住房分散，使得農(nóng)村生活污水排放分散，難以收集后集中處理；②水量水質(zhì)波動大。農(nóng)村生活污水水量、水質(zhì)根據(jù)用水及生活習(xí)慣差異而不同，具有間歇排放特點(diǎn)，早、中、晚是排水高峰；③污染物類型相對簡單。農(nóng)村生活污水中污染物主要是可降解的有機(jī)污染物，可生化性好，一般不含有毒有害物質(zhì)，相對易處理；④排放量逐年增大。隨著農(nóng)民生活水平的提高以及農(nóng)民生活方式的逐步城市化，污染物的排放總量不斷增加，抽水馬桶和洗衣機(jī)的普及，生活污水的產(chǎn)生量也將隨之增大；⑤農(nóng)家樂污水逐年增多。農(nóng)家樂污水以節(jié)假日為排放高峰，其產(chǎn)生的餐飲污水含油量比一般的農(nóng)家廚房污水要高很多，且水質(zhì)水量波動大，對污水處理技術(shù)及管理提出了更高的要求[4]。

浙江農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，決定了絕大部分農(nóng)村生活污水在現(xiàn)階段不能納入城鎮(zhèn)污水處理廠處理，而需通過就近新建農(nóng)村生活污水處理設(shè)施來治理，所選污水處理工藝應(yīng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，且宜選擇就近獨(dú)立處理的方式。同時，污水處理應(yīng)充分考慮造價低、運(yùn)行費(fèi)用少、低能耗或無能耗的工藝。此外，所選工藝應(yīng)具有運(yùn)行管理簡單和維護(hù)方便的特點(diǎn)[5]。

近年來，浙江省通過全面推進(jìn)“千村示范、萬村整治”工程和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，不斷加大農(nóng)村環(huán)境綜合整治力度，有效改善了農(nóng)民的生產(chǎn)生活條件[6]。2013年，浙江省委省政府做出了“五水共治”的重大決策，決心以治水為突破口，打好轉(zhuǎn)型升級“組合拳”，其中農(nóng)村生活污水治理是“五水共治”工作的重要內(nèi)容之一。通過全面控制浙江省農(nóng)村生活污水污染，加強(qiáng)農(nóng)村生活污水的收集、處理和資源化利用，積極探索并全面實施適應(yīng)農(nóng)村實際的污水綜合治理將是浙江省水污染防治的重要保障工作。為此，對浙江省農(nóng)村生活污水排放處理工藝進(jìn)行了系統(tǒng)分析比較，并針對浙江各地域的自然和經(jīng)濟(jì)社會狀況，提出了適于不同區(qū)域環(huán)境條件的農(nóng)村生活污水處理工藝。

1 材料與方法

1.1 浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝問卷調(diào)查

2014年6月在浙江省開展了縣（市、區(qū)）農(nóng)村生活污水治理情況的問卷調(diào)查，主要包括居民戶數(shù)、污水來源、污水處理工藝等內(nèi)容。其中66個縣（市、區(qū)）反饋了問卷，其中包含377個村莊采用的生活污水處理典型設(shè)施。

1.2 浙江省農(nóng)村生活污水處理效果現(xiàn)場調(diào)查

2014年6-7月和2015年3月分別取平湖市、嘉興市和安吉縣3個地方調(diào)研，并選取了6個農(nóng)村污水處理設(shè)施分別對進(jìn)口和出口進(jìn)行水質(zhì)采樣和監(jiān)測。

其中，pH采用電位法（GB/T 22592-2008）測定，COD采用重鉻酸鹽法（GB11914-89）測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB11893-89）測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法（GB7479-87）進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝類型

根據(jù)調(diào)查問卷反饋結(jié)果，目前浙江省農(nóng)村污水處理工藝主要包括人工濕地、厭氧、厭氧+人工濕地/氧化塘、地埋式微動力一體化土地處理、A2/O、A/O工藝、A/O+膜處理、膜生物反應(yīng)器（MBR）、 A2/O（A/O）+人工濕地、凈化槽等。

在反饋的典型設(shè)施（樣本數(shù)377個）中，厭氧+人工濕地處理工藝應(yīng)用最多，占48.4%，A/O處理技術(shù)位居第二，占統(tǒng)計總數(shù)的40.3%。

2.2 處理工藝對比分析

按照不同的污水處理效果，選取浙江省六項有代表性的農(nóng)村生活污水處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，分別為人工濕地、厭氧+人工濕地、A/O、A/O+人工濕地及A2/O+人工濕地、凈化槽。對以上幾種工藝從投資成本、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)、處理效果等方面進(jìn)行了對比分析，以期為不同區(qū)域環(huán)境條件的農(nóng)村生活污水處理工藝提出合適的對策建議。

2.2.1 人工濕地 人工濕地是由填料（基質(zhì)）、植物和微生物組成的復(fù)合系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對污染物的高效凈化，同時通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長并使其增產(chǎn)，實現(xiàn)廢水的資源化和無害化[7]。工藝流程見圖1。

2.2.2 厭氧+人工濕地 通過厭氧過程對污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行消化后進(jìn)入人工濕地，污染物在人工濕地內(nèi)經(jīng)過濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除[8]。工藝流程見圖2。

2.2.3 A/O A/O脫氮除磷工藝是一種常見的污水處理工藝。廢水經(jīng)連續(xù)厭氧、好氧運(yùn)行去除水中COD（化學(xué)需氧量）、SS（固體懸浮物）、TN（總氮）、TP（總磷）等污染物，其特點(diǎn)是通過污水回流實現(xiàn)同步脫氮除磷的效果[9]。工藝流程見圖3。

2.2.4 A/O+人工濕地 利用A/O技術(shù)與人工濕地相結(jié)合，利用厭氧菌/好氧菌等微生物在缺氧/有氧條件下，去除廢水中的有機(jī)污染物，同時人工濕地利用土壤、植物以及微生物等生態(tài)系統(tǒng)污染物質(zhì)良性循環(huán)達(dá)到污水凈化作用[10]。工藝流程見圖4。

2.2.5 A2/O+人工濕地 A2/O+人工濕地工藝是從A/O工藝發(fā)展而來的污水生物處理工藝，工藝中的生物處理部分均指生物接觸氧化法。生活污水首先進(jìn)入?yún)捬醭?，在厭氧的環(huán)境中將大分子的有機(jī)物轉(zhuǎn)成小分子有機(jī)物和穩(wěn)定的沉渣[11]。兼氧池中通過機(jī)械攪拌進(jìn)一步完成有機(jī)物的水解酸化，為后續(xù)好氧接觸氧化創(chuàng)造良好的條件。好氧池中同樣懸掛填料，污水浸沒全部填料，填料上附著生長的微生物形成生物膜，污水流經(jīng)生物膜時，污水中的懸浮物、有機(jī)物、氨氮、總氮等污染物被去除，再經(jīng)人工濕地進(jìn)一步去除氮磷及有機(jī)物，或經(jīng)后續(xù)的二沉池去除懸浮物和剝落生物膜。適用于村域自建區(qū)域型、集中式農(nóng)村污水處理。工藝流程見圖5。

2.2.6 凈化槽 凈化槽是一種小型生活污水處理裝置。用于分散型生活污水或者類似生活污水的處理[12]。污水進(jìn)入凈化槽后，沉淀分離槽進(jìn)行預(yù)處理，去除比重較大的顆粒及懸浮物，提高污水的可生化性；預(yù)過濾槽內(nèi)裝有填料，在填料上的厭氧生物膜的作用下，去除可溶性有機(jī)物；曝氣槽集曝氣、高濾速、截留懸浮物和定期反沖洗為一體。沉淀槽溢水堰設(shè)置了消毒裝置，對出水進(jìn)行消毒處理。凈化槽不僅能從源頭解決農(nóng)村一家一戶生活污水的污染問題，而且還能促進(jìn)農(nóng)村自來水化的有效實施，提高農(nóng)村生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量[13]。

2.3 浙江省農(nóng)村生活污水處理排放測定

通過對平湖、嘉興、安吉等地的實地調(diào)研、采樣和試驗分析，6個農(nóng)村污水處理設(shè)施的主要處理結(jié)果見表1。前4個農(nóng)村處理設(shè)施工藝的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)均為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中一級B標(biāo)準(zhǔn)，但從實測結(jié)果來看，氨氮和總磷不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。第5個農(nóng)村處理設(shè)施工藝（凈化槽）的污水處理效果較好，基本能達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，凈化槽具有很好的污水處理效果，但是投資和運(yùn)行成本較高，只能在有條件的農(nóng)村地區(qū)推廣。第6個農(nóng)村處理設(shè)施工藝和第5個處理工藝一樣，都是凈化槽，但明顯處理效果不佳。因此可以得出無論采用哪種技術(shù)，必須在合理的規(guī)劃、正確選擇排放標(biāo)準(zhǔn)、污水能正常收集、工程建設(shè)質(zhì)量合格、日常維護(hù)有人管等前提下，才能保證處理設(shè)施的正常運(yùn)行和出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，才不至于出現(xiàn)“曬太陽工程”等問題[14]。

2.4 處理工藝適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)分析

按照問卷調(diào)查反饋情況，并結(jié)合實地調(diào)研和試驗監(jiān)測結(jié)果，對浙江省主要采用的幾種典型工藝類型從投資成本、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)、處理效果等方面進(jìn)行了對比分析，結(jié)果見表2。

3 小結(jié)與討論

鑒于農(nóng)村生活污水的特性，其治理方式應(yīng)因地制宜，為科學(xué)選擇農(nóng)村生活污水治理模式和技術(shù)，統(tǒng)籌考慮城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會狀況、環(huán)境功能區(qū)劃和農(nóng)村人口分布等因素，并在分析水源保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)源頭地區(qū)、江河流域等地區(qū)的生態(tài)敏感程度、環(huán)境容量和自凈化能力基礎(chǔ)上，確定農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)選擇效率優(yōu)先、經(jīng)濟(jì)實用、維護(hù)簡便、循環(huán)利用的農(nóng)村生活污水處理工藝[15]。

污水處理工藝的選取可根據(jù)各自特點(diǎn)和實際情況單獨(dú)或結(jié)合使用，實現(xiàn)農(nóng)村生活污水的低費(fèi)用運(yùn)行和污染治理的雙重目標(biāo)[12]。在實際調(diào)研和上述分析的基礎(chǔ)上，筆者給出了浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝選擇的建議：①對于平原地區(qū)的經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)縣（市、區(qū)）（由于人口集聚程度高、土地資源緊張、且對運(yùn)行費(fèi)用有一定承受能力），可選擇采用的主要治理工藝包括A/O（A2/O）+人工濕地、厭氧+活性污泥法、MBR膜處理工藝、凈化槽等。②對于位于山區(qū)的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)縣（市、區(qū)），由于人口密度較低，經(jīng)濟(jì)水平有限，生態(tài)環(huán)境重要性較高，可選擇采用的主要治理工藝包括人工濕地、厭氧+人工濕地、A/O等。③而對于海島縣，由于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，旅游景點(diǎn)相對較多，可選擇采用的主要治理工藝包括人工濕地、A2/O+人工濕地、A/O、凈化槽等。

另外，在農(nóng)村生活污水處理工程設(shè)計前，還應(yīng)對污水的水質(zhì)特征、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測定，從而作出合理的分析預(yù)測[16]。提出切實可行的農(nóng)村生活污水治理模式及長效管理機(jī)制，從而達(dá)到改善農(nóng)村水環(huán)境的目的[17]。

加強(qiáng)浙江省農(nóng)村生活污水治理工作，積極探討適應(yīng)該省不同區(qū)域農(nóng)村特點(diǎn)的生活污水處理可行方案，對全面提高該省農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量有積極意義。通過分析研究，根據(jù)不同的人口密度和經(jīng)濟(jì)情況，提出了適于該省3種不同類型農(nóng)村生活污水處理工藝建議方案，為浙江省農(nóng)村生活污水處理提供了參考借鑒。

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篇5

Abstract： Traditional sewage treatment facilities in rural areas include septic tanks and biogas fermentation ponds， etc.. New type facilities include buried sewage treatment facility， micro-power integrated equipment， and non-power anaerobic treatment equipment+artificial wetland. This paper compares the different processing facilities using the value engineering principle and combined with the analytic hierarchy process， from technical aspects such as treatment capability and effect and economical aspects such as investment and operation and maintenance， so as to provide reference for the project to be built.

關(guān)鍵詞：農(nóng)村污水；終端設(shè)施；比選分析

Key words： rural sewage；terminal facilities；comparison analysis

中圖分類號：[R123.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0043-03

0 引言

浙江省作為經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的省份之一，新農(nóng)村建設(shè)推進(jìn)力度較大，農(nóng)村生態(tài)生活環(huán)境日漸改善，生活污水處理作為農(nóng)村環(huán)境整治中的重要環(huán)節(jié)，存在著量少、面廣的問題。農(nóng)村污水終端處理設(shè)施是保證污水能夠達(dá)標(biāo)排放中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，在選擇時要充分結(jié)合實際，考慮眾多因素。從技術(shù)、成本及管理等定性方面的研究有較多的闡述和成果，但是定量的分析比選還有較大的空白，本文通過價值工程原理，在充分調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，對污水處理終端設(shè)施的功能和成本進(jìn)行詳細(xì)的分析，并對功能系數(shù)進(jìn)行計算，選定最優(yōu)的方案，可以保證建設(shè)投資、處理要求和運(yùn)維管理三者的有機(jī)統(tǒng)一，希望能對待建的農(nóng)村污水處理終端設(shè)施的選型提供綿薄之幫助。

1 現(xiàn)狀分析

東陽市地處浙江中部，被譽(yù)為著名的“三鄉(xiāng)一城”，即“教育之鄉(xiāng)、建筑之鄉(xiāng)、工藝美術(shù)之鄉(xiāng)、文化影視名城”，政府主管部門非常重視新農(nóng)村建設(shè)，在2014年成立了“五水共治建設(shè)指揮部”著力開展治污工作。根據(jù)東陽市人民政府針對污水治理三年行動計劃（2014年-2016年）中制定的目標(biāo)，要求開展農(nóng)村污水的專項整治工作，計劃到2016年底，全市農(nóng)村污水治理行政村、自然村覆蓋率將達(dá)到100%，農(nóng)戶覆蓋率提高到70%以上。根據(jù)筆者走訪東陽市下屬的街道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)獲取的數(shù)據(jù)顯示，截止到2016年上半年，絕大部分農(nóng)村已經(jīng)完成截污納管中管道的鋪設(shè)工作，即將開始進(jìn)行污水處理終端設(shè)備的選型、建設(shè)和運(yùn)行管理工作。

在治污改建之前，東陽市農(nóng)村污水處理終端設(shè)施主要還是以傳統(tǒng)的、分散式的化糞池為主，對主要的污染物如BOD5、COD等處理效果不夠理想，并且存在著投入和效益的不統(tǒng)一、價值低劣的情況。本次“五水共治”對污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求高、處理能力強(qiáng)且排放穩(wěn)定、建設(shè)投資和運(yùn)營管理費(fèi)用合理等為原則，采用價值工程原理及層次分析方法，通過嚴(yán)格控制相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對各種常見的處理設(shè)施進(jìn)行功能系數(shù)、成本系數(shù)的計算和分析，確定最優(yōu)方案。

結(jié)合目前掌握的污水收集和排放數(shù)據(jù)，東陽市80%以上的農(nóng)村污水量集中在30～60t/d，污水處理設(shè)施將會以中小規(guī)模為主，目前適應(yīng)性較強(qiáng)的終端處理設(shè)施有人工濕地處理模式、微動力厭氧+人工濕地處理模式、AOBR（厭氧好氧生物反應(yīng)器）一體化設(shè)備等。

2 評價原理

從價值工程的表達(dá)式中可以看出，通過對備選方案利用價值工程理論進(jìn)行分析比選時，價值系數(shù)最大的方案即為最優(yōu)方案。

3 模型建立

建立污水處理終端設(shè)施選型的步驟包括：①選擇不同類別的終端處理設(shè)施為價值工程的研究對象；②收集供選擇的終端設(shè)施的相關(guān)資料；③對備選的終端設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)的功能分析和功能評價[2]。

3.1 污水終端處理設(shè)施的備選

①人工濕地處理模式[3]。人工濕地是利用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，通過土壤、微生物、植物吸收和分解污水中的有機(jī)物，從而降低污水的污染指標(biāo)，以獲得污水處理與資源化的有效統(tǒng)一。該處理工藝簡單，不需要外在動力，后續(xù)的運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)較為方面和經(jīng)濟(jì)。

②微動力厭氧+人工濕地處理模式[3]。污水厭氧生物處理是指在無氧的環(huán)境條件下，通過厭氧及兼性厭氧微生物的共同作用，將污廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、分解，生成甲烷、二氧化碳、硫化氫、氨等物質(zhì)的過程。在人工濕地的模式的基礎(chǔ)上，增加了厭氧處理環(huán)節(jié)并增加動力系統(tǒng)，如水泵，提升了處理能力和處理效果，動力來源有太陽能、市電系統(tǒng)等，缺點(diǎn)是運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)成本增加。

③AOBR（厭氧好氧生物反應(yīng)器）一體化設(shè)備處理模式[4]。AO污廢水處理工藝法也叫厭氧好氧工藝法，A（Anaerobic）是指厭氧處理，主要目的在于脫氮除磷；O（Oxic）是指好氧好氧處理，用于除水中的有機(jī)物。AOBR一體化生活污水處理設(shè)備，是綜合了厭氧和好氧處理的工藝，同時結(jié)合工程實踐，設(shè)計出的有機(jī)廢水處理裝置，能高效去除BOD5、COD、NH3-N。在技術(shù)性能上，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，在處理效果上，能符合相應(yīng)的地表水排放標(biāo)準(zhǔn)，同時還具有投資省、自動化運(yùn)行、維護(hù)操作方便、不占地表面積等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 相關(guān)資料收集

通過資料文獻(xiàn)查閱、實地走訪勘察，針對三種常用的生活污水處理終端設(shè)施相關(guān)參數(shù)收集如表1所示。

3.3 功能分析和評價

①功能分析。功能分析是價值工程的核心，它是對研究對象系統(tǒng)地分析其功能，科學(xué)地評價其重要性的過程[5]。以污水處理終端設(shè)備為研究對象，根據(jù)收集到的資料和系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，建立其功能體統(tǒng)圖，如圖1所示。

②功能評價。

1）確定功能評價系數(shù)Fi。根據(jù)污水處理設(shè)施比選所要達(dá)到的目的和涉及到的因素，構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型。在設(shè)施比選過程中，要充分聽取各方的意見，如政府部門（水務(wù)、環(huán)保、農(nóng)辦等）、業(yè)主單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位等。需要考慮的因素有經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、運(yùn)行管理和環(huán)境保護(hù)等幾個方面，構(gòu)建如下結(jié)構(gòu)模型圖，如圖2所示。

在結(jié)構(gòu)圖中，A為污水處理的綜合效益，B和C為選擇依據(jù)，C為B的具體指標(biāo)，其中C1為項目投資；C2為經(jīng)營成本；C3為占地面積；C4為BOD去除率；C5為COD去除率；C6為NH3-N去除率；C7為運(yùn)行穩(wěn)定性；C8為運(yùn)行可靠性；C9為施工難度；C10為運(yùn)行管理難易程度，其中C4～C10為功能性評價指標(biāo)。首先明確各方的評價權(quán)重，然后由各方對不同的終端設(shè)施選擇方案進(jìn)行功能重要程度、滿意程度進(jìn)行打分，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理，計算各方案的功能系數(shù)Fi。

2）確定成本系數(shù)Ci。根據(jù)各比選方案的建設(shè)投資、運(yùn)行成本，成本系數(shù)Ci=某方案成本/全部方案成本之和，確定某一方案的成本系數(shù)Ci。

3）確定價值系數(shù)Vi。根據(jù)Vi=方案的功能系數(shù)Fi/方案的成本系數(shù)Ci。

4）選定最優(yōu)方案。根據(jù)計算結(jié)果，選定價值系數(shù)最大的方案為最優(yōu)方案。

4 實例分析

浙江省東陽市南市街道某行政村，有常住人口800人，在設(shè)計年限內(nèi)，生活用水量定額取100L/cap?d-1，污水排放量按照用水量的75%確定，該村污水總量為60m3/d，現(xiàn)有人工濕地、微動力厭氧+人工濕地、AOBR一體化設(shè)備三種處理模式可作為該村污水處理終端設(shè)施的備選，現(xiàn)邀請業(yè)主單位、設(shè)計單位、承包單位對不同方案進(jìn)行評價，利用價值工程原理進(jìn)行分析比選[5]。

①將方案功能進(jìn)行劃分，共分為BOD去除率（F1）、COD去除率（F2）、NH3-N去除率（F3）、運(yùn)行穩(wěn)定性（F4）、運(yùn)行可靠性（F5）、施工容易程度（F6）、易于管理程度（F7）等7項功能性指標(biāo)。

②對評價的三方給予不同的權(quán)重，并對三種方案的功能性指標(biāo)進(jìn)行評價（表2）。

③確定功能重要系數(shù)（表3）。

④計算功能評價得分（表4）。

⑤確定功能系數(shù)F（表5）。

⑥確定成本系數(shù)C（表6）。

⑦確定價值系數(shù)V（表7）。

計算結(jié)果表明，B方案，即微動力厭氧+人工濕地處理模式，價值系數(shù)為1.07，最高，故B為最優(yōu)方案。

5 結(jié)語

在農(nóng)村環(huán)境整治過程中，污水處理只是其中一環(huán)，終端設(shè)施的比選要考慮的因素眾多，還要結(jié)合村莊自身的經(jīng)濟(jì)實力來進(jìn)行選擇，最好能利用價值工程原理，充分發(fā)揮集體的智慧，群策群力，得到最佳的選擇方案。在建設(shè)完成后，還需要加強(qiáng)污水終端處理設(shè)施的運(yùn)行、維護(hù)及管理，使之能夠真正達(dá)到改善農(nóng)村人居環(huán)境的目的。

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[4]陳梅，鐘成華，等.農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的應(yīng)用效果及其經(jīng)濟(jì)性分析研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，11：78-81.

篇6

關(guān)鍵詞：新農(nóng)村建設(shè)；農(nóng)村生活污水；污水治理系統(tǒng)

農(nóng)村生活污水包括洗滌、洗浴和廚房用廢水及人、畜糞、尿和家禽養(yǎng)殖廢水等，污染物主要以有機(jī)污染物為主，相對城鎮(zhèn)生活污水，農(nóng)村生活污水具有分散、污染物成分簡單、易處理，水量變化大等特點(diǎn)。

一、農(nóng)村水環(huán)境污染現(xiàn)狀

農(nóng)村水環(huán)境是指分布在廣大農(nóng)村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體的總稱。我國總計有鄉(xiāng)鎮(zhèn)45412個，村民委員會739980個，鄉(xiāng)村戶數(shù)23692.7萬戶，鄉(xiāng)村人口達(dá)91960萬人。農(nóng)村人口分散，人口數(shù)量多，沒有任何生活污水的收集和處理設(shè)施，這使農(nóng)村生活污染源成為影響水環(huán)境的重要因素。據(jù)測算，全國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水80多億噸，嚴(yán)重污染了農(nóng)村地區(qū)居住環(huán)境，農(nóng)村大部分地區(qū)河、湖等水體普遍受到污染，飲用水水質(zhì)安全受到嚴(yán)重威脅，直接危害農(nóng)民的身體健康，嚴(yán)重影響農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，極易導(dǎo)致一些流行性疾病的發(fā)生與傳播。據(jù)估算，農(nóng)村環(huán)境問題每年造成的經(jīng)濟(jì)損失已超過千億元，我國農(nóng)村環(huán)境與生態(tài)狀況令人擔(dān)憂。

改革開放的三十多年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力獲得了較大幅度的提高。畜禽散養(yǎng)戶的不斷增多，大量畜禽糞便沒有處理就直接排放，糞便污染逐年加重。有資料顯示，養(yǎng)殖一頭豬所產(chǎn)生的廢水是一個人的7倍，而養(yǎng)殖一頭牛則是22倍。這些有機(jī)物未經(jīng)處理，滲入地下或進(jìn)入地表水，使水環(huán)境中硝態(tài)氮、硬度和細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)，嚴(yán)重威脅著居民飲用水的安全。

二、農(nóng)村污水特點(diǎn)

農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)：廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水，這些用水分散，農(nóng)村沒有任何收集的設(shè)施，隨著雨水的沖刷，隨著地表流入河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體，其中有機(jī)物含量大是其主要的特點(diǎn)。

1.水質(zhì)特點(diǎn)。

（1）農(nóng)村村鎮(zhèn)人口較少，分布廣泛且分散，大部分沒有污水排放管網(wǎng)；

（2）農(nóng)村生活污水濃度低，變化大；

（3）大部分農(nóng)村生活污水的性質(zhì)相差不大，水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質(zhì)（但隨著人們生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金屬和有毒有害物質(zhì)），含一定量的氮、磷，水質(zhì)波動大，可生化性強(qiáng)；

（4）不同時段的水質(zhì)不同；

（5）廁所排放的污水水質(zhì)較差，但可進(jìn)入化糞池用作肥料。

2.水量特征。

（1）一般農(nóng)村的生活污水量都比較小，除小城鎮(zhèn)外，農(nóng)村人口居住分散，水量相對較少，相應(yīng)地產(chǎn)生的生活污水量也較小；

（2）變化系數(shù)大，居民生活規(guī)律相近，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水排放量早晚比白天大，夜間排水量小，甚至可能斷流，水量變化明顯，即無水排放呈不連續(xù)狀態(tài)，具有變化幅度大的特點(diǎn)；

（3）在上午、中午、下午都有一個高峰時段。

3.排放體制特征。農(nóng)村生活污水一般呈粗放型排放。很多農(nóng)村尚無完善的污水排放系統(tǒng)，污水沿道路邊溝或路面排放至就近的水體。少部分地區(qū)具有完善的污水排放系統(tǒng)。

農(nóng)村生活污水中有機(jī)物含量高，N、P含量增多。人們無意識的排放和雨水的沖刷，使大量的有機(jī)質(zhì)和N、P等物質(zhì)流入湖泊等水體，如果不加以處理利用，常常會引起富營養(yǎng)化，給人們的身體健康帶來不利影響。

三、污水收集管道建設(shè)方式與要求

建設(shè)村內(nèi)污水收集系統(tǒng)，將每戶污水都接入到該系統(tǒng)中，最大程度的完成了村內(nèi)的雨污分流系統(tǒng)的建設(shè)，新建成的管網(wǎng)將分散排放的污水集中收集到處理設(shè)備處進(jìn)行處理。

1、污水收集管道建設(shè)方式

對于目前已經(jīng)建有雨污合流的溝渠，而且大部分緊貼化糞池和房屋外墻而建，村內(nèi)的巷道上除了化糞池和雨水溝外，幾乎沒有空間來建設(shè)新的排水管道，考慮到這個因素，污水管道宜按以下兩個方式：

（1）當(dāng)巷道內(nèi)有位置敷設(shè)污水管道時，宜將污水管緊挨現(xiàn)狀雨水排水溝建設(shè)，并且在滿足排水要求的情況下，應(yīng)盡可能的減少埋設(shè)深度。

（2）當(dāng)巷道沒有位置敷設(shè)污水管道時，可考慮將原有合流溝渠改造為污水收集渠，雨水采用地表漫流的方式排放。

2、污水收集管道建設(shè)的要求

污水管道的設(shè)計要根據(jù)農(nóng)村排水的特點(diǎn)，增加個性化的設(shè)計，以確保最大量收集污水。

（1）連接每戶衛(wèi)生間出水的管道不應(yīng)小于DN100，坡度不小于1%，出戶后首先接入化糞池，化糞池有效容積2～3m3。

（2）連接每戶生活洗滌水出水的管道不應(yīng)小于DN100，坡度不小于2.5%。

未經(jīng)化糞池的生活污水在排入收集系統(tǒng)前應(yīng)設(shè)置格柵或格網(wǎng)，攔截固體物。

（3）污水管道宜根據(jù)地形沿道路鋪設(shè)，在滿足排水標(biāo)高的情況下，應(yīng)盡可能的減小埋深，管道規(guī)格采用DN150～DN300，車行道下管道覆土不小于0.5m，非車行道下采用淺埋方式，覆土不應(yīng)小于0.3m，管道坡度不應(yīng)小于3‰。

（4）管材采用UPVC管。采用檢查口替代檢查井，每隔30～40m設(shè)置污水檢查口，在管道的交匯點(diǎn)，選用D700或者600x600的檢查井。

四、農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究

1、污水處理技術(shù)路線

目前國內(nèi)外應(yīng)用農(nóng)村生活污水治理的處理技術(shù)比較多，名稱也多種多樣，但從工藝原理上通?？蓺w為兩類：第一類是自然處理系統(tǒng)。利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理，又稱為生態(tài)處理系統(tǒng)，常用的有：人工濕地處理系統(tǒng)、地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)等；第二類是生物處理系統(tǒng)，又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。好氧生物處理是通過動力給污水充氧，培養(yǎng)微生物菌種，利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機(jī)物、氮和磷，常用的有：普通活性污泥法、AO法、生物轉(zhuǎn)盤和SBR法等。厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧氣的情況下把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，常用的有：厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。

2、人工濕地處理系統(tǒng)

有條件的村莊，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田灌排渠道與附近的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等，建設(shè)人工濕地處理系統(tǒng)。

污水濕地處理系統(tǒng)分自然和人工濕地處理系統(tǒng)，自然濕地就是自然的沼澤地，人工濕地污水處理技術(shù)是一種基于自然生態(tài)原理，使污水處理達(dá)到工程化、實用化的新技術(shù)。將污水有控制地投配到土壤經(jīng)常處于飽和狀態(tài)、生長有象蘆葦、香蒲等沼澤生植物的土地上，利用植物根系的吸收和微生物的作用，并經(jīng)過多層過濾，來達(dá)到降解污染、凈化水質(zhì)的目的，它是一種充分利用地下人工介質(zhì)中棲息的植物、微生物、植物根系，以及介質(zhì)所具有的物理、化學(xué)特性，將污水凈化的天然與人工處理相結(jié)合的復(fù)合工藝。

濕地處理系統(tǒng)工藝設(shè)備簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理方便、能耗低、工程基建低、運(yùn)行費(fèi)用低、對進(jìn)水負(fù)荷的適應(yīng)性強(qiáng)，能耐受沖擊負(fù)荷，凈化出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定。缺點(diǎn)占地面積大，易受氣候影響，表面徑流的臭味比較大。

3、地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)

分散的幾戶或十幾戶人家適合采用地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)。

地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)是一種基于自然生態(tài)原理，予以工程化、實用化而創(chuàng)造出的一種新型小規(guī)模污水凈化工藝技術(shù)，是將污水有控制地投配到經(jīng)一定構(gòu)造、距地面約50cm深和具有良好擴(kuò)散性能的土層中。投配污水緩慢通過布水管周圍的碎石和砂層，在土壤毛管作用下向附近土層中擴(kuò)散。表層土壤中有大量微生物，作物根區(qū)處于好氧狀態(tài)，污水中的污染物質(zhì)被過濾、吸附、降解。所以地下滲濾的處理過程非常類似于污水慢速滲濾處理過程。由于負(fù)荷低，停留時間長，水質(zhì)凈化效果非常好，而且穩(wěn)定。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)建設(shè)容易、維護(hù)管理簡單，基建投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。整個處理裝置放在地下，不損害景觀，不產(chǎn)生臭氣。

4、好氧生物處理系統(tǒng)

好氧生物處理系統(tǒng)是新農(nóng)村污水處理中最常用的一種處理技術(shù)。好氧生物處理工藝眾多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇時要根據(jù)實際情況仔細(xì)論證和比選，注重經(jīng)濟(jì)適用。

生物處理法就是通過風(fēng)機(jī)等設(shè)備給污水輸氧，培養(yǎng)生物菌種和微生物，通過菌種和微生物把污水中的大部分有機(jī)物分解為無污染的二氧化碳、水等物質(zhì)，少部分合成為細(xì)胞物質(zhì)，促使微生物增長，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以凈化排放。如SBR法，集曝氣、沉淀、排水功能于一體，不斷地轉(zhuǎn)換，省去了傳統(tǒng)的污泥回流設(shè)備，大大降低了建設(shè)費(fèi)用；A20法具有脫氮、除磷功能，還有如生物轉(zhuǎn)盤處理工藝、膜生物反應(yīng)器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統(tǒng)比較，占地面積小，抗氣候等外界影響的能力強(qiáng)，建設(shè)的地點(diǎn)選擇范圍大，處理穩(wěn)定，處理效率高。但基建投資、運(yùn)行成本要高于自然處理系統(tǒng)。

5、厭氧生物處理系統(tǒng)

我國從上個世紀(jì)80年代開始開展生活污水厭氧生物法的開發(fā)和研制工作，許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應(yīng)用。如無動力地埋式生活污水處理裝置采用無動力厭氧生物膜技術(shù)，工藝流程簡單，不耗能，全部埋于地下，也無需專人管理。與好氧生物處理相比，無動力地埋式生活污水處理裝置技術(shù)設(shè)備的基建投資略高于好氧處理，無日常運(yùn)行費(fèi)用的支出。

篇7

把污水處理設(shè)施放在城市建設(shè)的第一位。由于污水的特有水質(zhì)，所以在選擇對污水的處理工

藝上有很高的要求，它直接關(guān)系到對污水處理再利用的效果，還與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的的可持續(xù)發(fā)展

戰(zhàn)略有直接的聯(lián)系。本文通過不同方式的污水處理特點(diǎn)，對污水處理廠建設(shè)時對工藝的選擇

提出合理建議。

關(guān)鍵詞：城市污水處理污水處理工藝

中圖分類號：X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、背景

當(dāng)今人類面臨的最大環(huán)境危害之一就是水污染嚴(yán)重，城市的污水處理設(shè)施是每個城市發(fā)

展鼻部可少的基礎(chǔ)建設(shè)，它體現(xiàn)著對水資源的合理利用和對水污染的控制方式。是科學(xué)的堅

持可持續(xù)發(fā)展斬落的必然措施。而污水處理廠工藝的選擇,直接關(guān)系到廠房的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)

行費(fèi)用以及對污水的處理效果，還有也影響著污水廠占地面積的大小、管理上的方便與否等

關(guān)鍵問題。因此,在進(jìn)行污水處理廠設(shè)計時,必須做好工藝方案的比較,以確定最佳方案。

污水處理廠工藝是指處理方法在達(dá)到要求的前提下，湖水處理的各個有機(jī)單位有效的組

合。污水通過污水處理廠水的自凈能力和處理后的水的去向是決定污水處理廠選擇工藝的主

要依據(jù)，所以各個地區(qū)依據(jù)自身城市不同的情況以及需求的不同選擇了不同的工藝。每種處

理方法具有各自其自身的特點(diǎn)和只用范圍，所以地方的不同應(yīng)該選擇不同的處理工藝。

二、處理方法

1.活性污泥法

活性污泥法是水體自凈的人工強(qiáng)化,是使微生物群體在曝氣池內(nèi)呈懸浮狀,并和污水接

觸而使之凈化的方法。包括標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法、長時間曝氣法、分段式曝氣法、限制曝氣法以

及統(tǒng)活性污泥法的改型法來開發(fā)高效脫氮除磷工藝。目前,活性污泥法占主導(dǎo)地位,適用于處

理生活污水所占比重較大的城市污水，新工藝的開發(fā)對于工業(yè)污水成份比較高的污水的處理

效果也有了提高。他可以分為傳統(tǒng)活性污泥處理法和間歇活性污泥處理法，這兩種方法各自

有獨(dú)有的特點(diǎn)。傳統(tǒng)活性污泥處理方法在污水處理時，他在處理時可以達(dá)到很好的作用，建

設(shè)成本雖然高點(diǎn)，但是建成投產(chǎn)其運(yùn)作成本就低的多。由于其建設(shè)過程中設(shè)備龐大，基建投

資較大，在建筑施工時占地面積大員造成管理困難。所以選擇該項技術(shù)的主要是為了廢水體

系的組分、濃度均勻化,重新估價預(yù)處理,重新研究調(diào)整槽；以及探討選擇活性污泥微生物系

的菌種；活性污泥法的設(shè)備中引入儀表化和擬定管理指標(biāo)。

間歇式活性污泥法也就是小規(guī)模污水處理，主要是近幾年來隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)展以

及城鎮(zhèn)自身的發(fā)展,下水道設(shè)施已呈現(xiàn)出大城市轉(zhuǎn)向中小城市、農(nóng)村小鎮(zhèn)的趨勢,小規(guī)模污水

處理設(shè)施逐步增加,農(nóng)村小城鎮(zhèn)對于改善生活環(huán)境條件的要求越來越迫切了。

小規(guī)模污水處理設(shè)施與大規(guī)模處理設(shè)施比較,它的自然條件和社會條件大不相同,因此,

必須研究采用適于小規(guī)模污水處理設(shè)施,用以取代過去的大規(guī)模處理方式。小規(guī)模污水處理

應(yīng)具備運(yùn)行管理方便、維修方便、建設(shè)成本低、處理的水水質(zhì)良好等特點(diǎn)。經(jīng)過國內(nèi)外一些

污水處理廠(如日本千葉縣的大原町污水凈化廠等)的多年實踐證明,間歇式活性污泥法正是

一種能滿足這些條件的處理方法。間歇式活性污泥法是采用一個處理池進(jìn)行曝氣、沉淀、排

出處理水,使設(shè)備簡單化、小型化,池內(nèi)流態(tài)分明,運(yùn)行管理方便,可做到無人運(yùn)轉(zhuǎn),對于流入污

水的負(fù)荷變動,有緩沖能力,處理性能穩(wěn)定,不僅能去除有機(jī)物質(zhì)和懸浮固體而且脫氮效果好。

間歇式活性污泥法具有代表性的方式,一般設(shè)兩個曝氣沉淀池,連續(xù)進(jìn)入混合污水,各自錯開

半個周期進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)行一個周期為6小時，這樣循環(huán)處理。

2生物膜法

生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生

態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為厭氣層、好氣層、附

著水層、運(yùn)動水層。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附著水層有機(jī)物，由好氣層的好氣

菌將其分解，再進(jìn)入?yún)挌鈱舆M(jìn)行厭氣分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物

膜，如此往復(fù)以達(dá)到凈化污水的目的。最早出現(xiàn)的生物膜法生物器是間歇砂濾池和接觸濾池

（滿盛碎塊的水池）。它們的運(yùn)行都是間歇的，過濾-休閑或充水-接觸-放水-休閑，構(gòu)成一個

工作周期。它們是污水灌溉的發(fā)展，是以土壤自凈現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。接著就出現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行的

生物濾池。新型塑料問世后，又有了新的發(fā)展。

3．序批式曝氣法

序批式曝氣法是一種古老的工藝,最初是在一個池中間歇進(jìn)水、間歇曝氣,然后沉淀、排

水、排泥,處理工序相當(dāng)簡化。如采用延時曝氣的SBR法,還可省去污泥消化、沼氣貯存利

用工序,整個污水廠只需要幾個構(gòu)筑物。目前,我國只在一些規(guī)模不大的城市污水廠應(yīng)用,規(guī)模

為每天10000立方以下,但由于其突出的簡易特點(diǎn),已顯示出管理簡單、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),引

起人們廣泛的重視。該工藝不僅工藝簡單,而且對水量水質(zhì)的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性,可以省去

調(diào)節(jié)池,不存在污泥膨脹的危險,污泥沉降性好,可以脫氮除磷,出水水質(zhì)好,占地省,在一定規(guī)

模下造價省,運(yùn)行費(fèi)用低。它的缺點(diǎn)是進(jìn)水、曝氣倒換頻繁,且由于排出裝置,國內(nèi)尚未形成該

工藝,發(fā)展有一定限制,一直未能推廣。但仍是兩種很有潛勢的工藝,逐漸受到重視。序批式曝

氣法工藝近年來發(fā)展很快,已出現(xiàn)多種改型,目前常用的有以下幾種型式:①傳統(tǒng)間歇進(jìn)水,

間歇曝氣,這種型式對水量水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng),水量變化很大,水型污水廠最為適用。②連續(xù)進(jìn)

水,間歇曝氣,對進(jìn)水不加控制,但必須使其不影響沉淀。③雙池串聯(lián),連續(xù)進(jìn)水,前池連續(xù)曝氣,

后池間歇曝氣,從后池往前池回流混合液以保持污泥濃度。后兩種形式均為連續(xù)進(jìn)水,可用于

較大型污水處理廠。

4結(jié)論

總之，21世紀(jì)是水的世紀(jì)。水資源短缺、水污染等問題的加劇將對21世紀(jì)人類社會持

續(xù)發(fā)展帶來深刻的影響。研究新的城市污水處理技術(shù),將處理后的水和泥變?yōu)榭衫玫馁Y源,

使城市污水處理事業(yè)成為一種自然資源再生和利用的新興工業(yè),是解決水污染和合理利用

水資源的重要途徑之一。作為污水處理技術(shù)的研究方向,重點(diǎn)在于降低能耗、改善出水水質(zhì)、

減少污泥量、簡化與縮小處理構(gòu)筑物的體積、減少占地、降低基建與運(yùn)行費(fèi)用、改善管理條

件等?？梢灶A(yù)見,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論與方法在水污染的研究和水污染的控制應(yīng)用方面

不斷拓寬與加深,諸如化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)

同學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和理論,以及化工技術(shù)、生物技術(shù)、生態(tài)工程技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、遙控遙測

技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段的廣泛應(yīng)用,城市污水處理技術(shù)將會得到迅速發(fā)展。就我國目前的污

水處理現(xiàn)狀而言,污水處理技術(shù)市場需求相當(dāng)大。城市污水處理的發(fā)展將表現(xiàn)為以下幾個方

面的特點(diǎn)：氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除仍為重點(diǎn),也是難點(diǎn)；工業(yè)廢水治理開始轉(zhuǎn)向全過程控制,

單獨(dú)分散處理轉(zhuǎn)為城市污水集中處理；水質(zhì)控制指標(biāo)越來越嚴(yán)；由單純工藝技術(shù)研究轉(zhuǎn)向工

藝、設(shè)備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟(jì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究；污水再生利用提上

日程；中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問題受到重視。

參考文獻(xiàn)：

文武,賈麗艷,劉洪波,賈玉鶴.城市污水處理技術(shù)與工藝研究進(jìn)展綜述[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué).

篇8

[關(guān)鍵詞]印染廢水 深度處理 排河

中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）27-0326-01

1、前言

某印染企業(yè)位于農(nóng)村地區(qū)，印染能力為5000噸/年，但由于周邊配套設(shè)施不完善，尚無集中污水處理系統(tǒng)。由于印染廢水水質(zhì)負(fù)荷高、色度大、可生化性較差，因此其廢水處理具有較大的難度。

2、印染廢

水的具體情況

該企業(yè)廢水主要為生產(chǎn)廢水、生活污水。生活廢水經(jīng)化糞池初步處理后與其他生產(chǎn)廢水一起匯入廠區(qū)污水處理站處置。生產(chǎn)廢水主要為洗毛廢水和印染廢水。

①洗毛廢水

廢水為連續(xù)排放，主要污染物為COD、BOD5、SS、色度、氨氮。其濃度為COD 16000mg/L、BOD5 5300mg/L、SS 1500mg/L、色度160、氨氮220mg/L。

②印染廢水

廢水為連續(xù)排放，主要污染物為COD、BOD5、SS、色度、氨氮。其濃度為COD 2000mg/L、BOD5 300mg/L、SS 300mg/L、色度200、氨氮90mg/L。

③生活污水

廢水為連續(xù)排放，主要污染物為COD、BOD5、SS、氨氮。其濃度為COD 350mg/L、BOD5 200mg/L、SS 150mg/L、氨氮25mg/L。

3、廢水的治理工藝及可行性分析

廢水進(jìn)入廠區(qū)污水處理站處理，處理工藝為“格柵+調(diào)節(jié)池+氣浮+水解酸化+生物接觸氧化+混凝沉淀+多介質(zhì)過濾器+超精細(xì)過濾膜串聯(lián)處理工藝”治理工藝。

（1）工藝流程說明

①格柵：原水中含有一些漂浮的雜物，這些雜物進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)施會形成浮渣，甚至堵塞管路，必須予以去除。

②調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)水量水質(zhì)，使出水水質(zhì)穩(wěn)定。

③氣浮池：水從調(diào)節(jié)池通過真空泵打入氣浮池，氣浮法是將一定量的空氣吸人密閉容器內(nèi)，施加一定壓力使空氣溶解廢水中，在減壓情況下將溶解在廢水中的空氣重新釋放出來，形成微小氣泡，大量的微小氣泡吸附在廢水的懸浮物周圍，降低了懸浮物的比重，當(dāng)比重小于1時，懸浮物則上浮于水面。從而降低了廢水的COD、SS值。此級處理主要是將廢水中可沉降的懸浮物去除，減輕后續(xù)處理設(shè)備的負(fù)荷。

④水解酸化池：在厭氧或兼氧環(huán)境條件下利用微生物將大分子有機(jī)物降解為小分子的有機(jī)酸等易生化降解的物質(zhì)，將染料中的大分子物質(zhì)斷鏈，改善廢水的好氧可生化性。

⑤生物接觸氧化：在耗氧環(huán)境條件下，利用微生物的生物氧化作用將有機(jī)污染物進(jìn)一步降解為，小分子的物質(zhì)或二氧化碳和水、無機(jī)鹽。

⑥混凝沉淀池：生物膜法沉淀池出水還存在一定量的有機(jī)污染物，有時不能穩(wěn)定達(dá)到出水的水質(zhì)要求，還需對好氧生化單元的出水進(jìn)行進(jìn)一步的處理。由于生物膜法出水的水質(zhì)生化性能下降不適宜進(jìn)一步生物氧化，并且還有懸浮的膠態(tài)物質(zhì)，出水再經(jīng)過膜生物濾池的深度處理，保證廢水中COD、懸浮物和色度的去除，以達(dá)到出水的標(biāo)準(zhǔn)。

⑦多介質(zhì)過濾器：多介質(zhì)過濾器是利用一種或幾種過濾介質(zhì)，在一定的壓力下把濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒材料，從而有效的除去懸浮雜質(zhì)使水澄清的過程，常用的濾料有石英砂，無煙煤，錳砂等，主要用于水處理除濁，出水濁度可達(dá)3度以下。過濾的作用，主要是去除水中的懸浮或膠態(tài)雜質(zhì)，特別是能有效地去除沉淀技術(shù)不能去除的微小粒子和細(xì)菌等，BOD5和COD等也有某種程度的去除效果。

⑧超精細(xì)過濾膜：超濾膜，是一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。在膜的一側(cè)施以適當(dāng)壓力，就能篩出小于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。以超濾膜為核心產(chǎn)品，利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒。在壓力驅(qū)動下，溶液中水、有機(jī)低分子、無機(jī)離子等尺寸小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機(jī)大分子等大尺寸物質(zhì)被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同組分的目的。

⑨污泥濃縮池：將水解酸化池、混凝沉淀池產(chǎn)生的污泥排入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，濃縮后的污泥提升至污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水。

（2）工藝流程特點(diǎn)

①該廢水采用“格柵+調(diào)節(jié)池+氣浮+水解酸化+生物接觸氧化+混凝沉淀+多介質(zhì)過濾器+超精細(xì)過濾膜串聯(lián)處理工藝”，效率高，投資少，見效快。針對該廠洗毛、印染廢水的特點(diǎn)，采用該工藝科學(xué)合理、有效，而且運(yùn)行簡單。

②高效氣浮可有效去除廢水中微小懸浮物，處理效果明顯，解決了關(guān)鍵污染問題。

③采用生化工序，有效分解廢水中較大分子的有機(jī)物，明顯降低水中COD。

④采用多介質(zhì)過濾器和超精細(xì)過濾膜深度處理工藝，可有利保障出水達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級標(biāo)準(zhǔn)中A級標(biāo)準(zhǔn)。

⑤整個工藝無“二次污染”，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，處理達(dá)標(biāo)后的廢水還可以回用于染色工序，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

污水理站處理工藝流程見圖。

（3）處理可行性

類比其他同行業(yè)企業(yè)同類處理工藝，預(yù)計本廠設(shè)計方案對廢水中主要污染物的設(shè)計出水：COD

從廢水治理工藝分析，廢水雖然可以進(jìn)行生化處理，但生化比偏低，采用酸化水解處理后，不僅可降低高濃度有機(jī)污染物濃度，同時也可使可生化性提高到40%以上。因此采用酸化水解――混凝沉淀工藝處理是比較適合該廠情況的處理方案，而且國內(nèi)不少類似廠家采用了該方法進(jìn)行預(yù)處理。

根據(jù)國家環(huán)?？偩趾蛧医?jīng)貿(mào)委頒發(fā)的環(huán)發(fā)[2001]118號文《印染行業(yè)廢水污染防治技術(shù)政策》之規(guī)定，對于“洗毛回收羊毛脂后廢水（本廠采用經(jīng)初步清洗后國產(chǎn)羊毛，羊毛脂量較低，故本廠不提取羊毛脂），宜采用予處理、厭氧生物處理法、好氧生物處理法和化學(xué)投藥法相結(jié)合的治理技術(shù)路線?；蛟趨捬跎锾幚砗?，與其它濃度較低的廢水混合后再進(jìn)行好氧生物處理和化學(xué)投藥處理相結(jié)合的治理技術(shù)路線。棉機(jī)織、毛粗紡、化纖仿真絲綢等印染產(chǎn)品加工過程中產(chǎn)生的廢水，宜采用厭氧水解酸化、常規(guī)活性污泥法或生物接觸氧化法等生物處理方法和化學(xué)投藥（混凝沉淀、混凝氣?。?、光化學(xué)氧化法或生物炭法等物化處理方法相結(jié)合的治理技術(shù)路線。”因此，該廠采用的治理方案符合國家印染廢水污染防治技術(shù)政策。

污水處理站出水可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)可以滿足生產(chǎn)中染色工藝中第一次清洗用水要求，該廠染色用水部分回用污水處理站出水，滿足生產(chǎn)工藝要求，也符合節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)要求，回用可行。

篇9

關(guān)鍵詞：農(nóng)村污水；低耗能；無人值守一體化污水處理設(shè)備；遠(yuǎn)程監(jiān)控；人工濕地；處理系統(tǒng)；構(gòu)建與設(shè)計

中圖分類號：R123文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、引言：

低耗能無人值守一體化污水處理設(shè)備，利用A2O生化工藝，將調(diào)節(jié)池，厭氧段，缺氧段，好氧段，沉淀段，消毒段等全部集中到一體化設(shè)備中，選用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，220V電機(jī)設(shè)備，適應(yīng)農(nóng)村用電水平，設(shè)備具有壽命長，工程建設(shè)快速，占地小，對周圍環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。人工濕地是一種人為的建構(gòu)與監(jiān)視控制以及自然濕地類似地，是人工石料，沙，土等一種或幾種介質(zhì)構(gòu)成的矩陣。按一定比例，并選擇性地植入植物生態(tài)污水處理系統(tǒng)。人工濕地具有良好的處理效果，低建設(shè)成本和運(yùn)營成本，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，并獲得了廣泛的關(guān)注，人工濕地近年來成為一種新的廢水處理技術(shù)，開展人工濕地技術(shù)的前提和基礎(chǔ)是濕地的設(shè)計研究，這一直是人工濕地處理技術(shù)研究的重點(diǎn)。本文根據(jù)對低耗能無人值守一體化設(shè)備+人工濕地景觀系統(tǒng)的構(gòu)建與設(shè)計方面進(jìn)行研究。

二、低耗能無人值守一體化設(shè)備+人工濕地景觀系統(tǒng)工藝的構(gòu)建與設(shè)計

1、低耗能無人值守一體化設(shè)備

（一）主要用電設(shè)備電機(jī)選用220V電壓

農(nóng)村普遍使用220V用電電壓，低耗能無人值守一體化設(shè)備主要用電設(shè)備考慮農(nóng)村用電水平，選用220V電機(jī)設(shè)備，適應(yīng)農(nóng)村現(xiàn)狀，取電用電方便。系統(tǒng)選用電磁式鼓風(fēng)機(jī)作為氣源，噪音低，能耗低，故障率低，性能穩(wěn)定，無需保養(yǎng)維護(hù)。

（二）系統(tǒng)應(yīng)用新專利技術(shù)--電解除磷裝置，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)

隨著居民生活水平越來越高，農(nóng)村污水中磷含量越來越高，確保系統(tǒng)出水磷含量達(dá)標(biāo)，應(yīng)用了新專利技術(shù)--電解除磷裝置，電解除磷設(shè)備采用鐵板或鋁板作為電極，浸沒在水中，通上直流電源后，陽極在電源作用下電解產(chǎn)生鐵離子或鋁離子，這些離子能與污水中的PO43-反應(yīng)生產(chǎn)不溶性的化合物，然后通過固液分離將這些不溶化合物從污水中分離出去，隨著沉淀及顆粒物得以去除，從而達(dá)到除磷的目的。電解除磷過程中磷的去除發(fā)生于沉淀、吸附和氣浮等綜合效應(yīng)。本裝置具有操作簡單合理，實現(xiàn)除磷設(shè)備運(yùn)行無人值守，與傳統(tǒng)電解除磷設(shè)備、化學(xué)除磷方法需要人工配藥，人工切換閥門等，相比省時省力，提高了除磷效率，降低了運(yùn)行成本，更加節(jié)能環(huán)保，可以確保系統(tǒng)出水中磷含量達(dá)標(biāo)，無需人工配藥，降低勞動強(qiáng)度，新專利技術(shù)--電解除磷裝置適應(yīng)農(nóng)村現(xiàn)狀，全自動運(yùn)行。

（三）系統(tǒng)高度集成，各處理單元可獨(dú)立安裝，占地面積小，對周圍環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

低耗能無人值守一體化污水處理設(shè)備，利用A2O生化工藝，將調(diào)節(jié)池，厭氧段，缺氧段，好氧段，沉淀段，消毒段等全部集中到一體化設(shè)備中，運(yùn)輸方便，壽命長，工程施工周期短，使用方便，根據(jù)實際現(xiàn)場情況，各處理單元可調(diào)整位置，單獨(dú)放置，利用管道連接成一體，占地面積小，對各種地形及周圍環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，真正實現(xiàn)無人值守，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。低耗能無人值守一體化設(shè)備系統(tǒng)出水進(jìn)入人工濕地景觀系統(tǒng)，對系統(tǒng)出水可以儲存利用，美好周圍景觀，提升農(nóng)村環(huán)境資源價值。針對農(nóng)村污水水量水質(zhì)變化大的特點(diǎn)，低耗能無人值守一體化設(shè)備+人工濕地景觀系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷高，耐沖擊性好，確保系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

2、人工濕地景觀系統(tǒng)

（一）濕地基質(zhì)的構(gòu)建

濕地的所有生物和非生物資源庫中的植物生長基質(zhì)載體，它會出現(xiàn)在各種連接成一個整體濕地內(nèi)部流程。在污水凈化過濾，沉淀和吸附污染物的過程。在人工濕地的設(shè)計中，需要考慮到從基質(zhì)，粒徑和三區(qū)的厚度類型建立矩陣。濕地各種不同的基材其凈化效果也不同，朱夕珍，等用石英砂，粉煤灰和高爐礦渣為基質(zhì)人工濕地，研究其對城市污水的凈化效果，實驗表明：對有機(jī)污染物的處理效果最好的是煤灰渣基質(zhì)的人工濕地，COD和BOD5的去除率分別在71%~88%和80%~89%兩個數(shù)值之間；高爐渣人工濕地的除磷效果最好，磷的總?cè)コ实竭_(dá)83%~90%；而效果較差的石英砂人工濕地處理，COD、BOD5和 TP的去除率分別為36%~49%、65%~75%和45%~55%。富含F(xiàn)e3+ 、Al3+ 、Ca2+ 等離子的基質(zhì)容易通過配位體交換與污水中磷酸根離子發(fā)生吸附和沉淀反應(yīng)，所以，污水以P為特征的，選擇的基質(zhì)最好為飛灰、頁巖，次之是鋁礬土、石灰石或膨潤土等，泡沸石和油頁巖對P的吸附能力有些差，不適合選擇使用。污水有機(jī)污染物和懸浮物表征，常常作基質(zhì)的會用土壤、細(xì)沙和礫石中一部分或多部分，就可以展現(xiàn)良好的效果。影響濕地系統(tǒng)水力傳導(dǎo)性的主要原因是基質(zhì)粒徑的大小，直接關(guān)系到污染物在濕地中的停留時間和系統(tǒng)的空隙度。粒徑大的基質(zhì)，空隙度大，所能容納的污水量也大，污水能在濕地內(nèi)部受到較長時間的停留與吸收，對于污水凈化是有幫助的。目前正在運(yùn)行的人工濕地，基質(zhì)粒徑在0~30mm之間，經(jīng)常參考的粒徑范圍是4~16mm，實踐表明，粒徑為8~16mm的基質(zhì)，水力傳導(dǎo)性好，適合植物的生長，處理效果好。

所述基板的厚度是一個重要的參數(shù)確定濕地橫截面面積和污水處理的效果，通常需要根據(jù)物種的種植和確定根生長的深度，以確保必要的濕床需氧條件?，F(xiàn)在實行的人工濕地，它的基質(zhì)厚度一般是0.5~1.0m之間，大部分人工濕地的基質(zhì)厚度一般是在0.6~0.8m之間。大部分垂直流濕地的基質(zhì)層較厚在70~80cm之間，潛流濕地的基質(zhì)厚度大概在60cm左右，表面流濕地對基質(zhì)厚度的要求不太嚴(yán)格。

（二）構(gòu)建人工濕地植物

植物在人工濕地中的作用有三個方面：一是直接吸收和利用營養(yǎng)物質(zhì)的廢水，過濾，吸附和一些有毒重金屬和有害物質(zhì)的富集；二是輸送氧的需氧微生物的根區(qū)域，提供一個合適的環(huán)境的氧化還原各種生物化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生；三是增強(qiáng)和維持介質(zhì)的水力傳輸。人工濕地中常選擇使用挺水植物，這是因為挺水植物根系發(fā)達(dá)、生物量大、生長率高，在人工濕地中能起到固定床體表面、提供良好過濾條件、防止淤泥堵塞等作用。人工濕地植物的構(gòu)建包括植物的選擇、栽培和收割管理三個方面。在濕地植物種類常用的主要是蘆葦，香蒲，菖蒲，燈心草，莎草和苔草，蘆葦和香蒲是其中最多的應(yīng)用。不同的植物對生活污水的凈化效果是不一樣的。長苞香蒲和水燭等大型植物具有很多發(fā)達(dá)的粗根和不定根，水凈化效果都較好，而小香蒲根系不能與前者發(fā)展的水平相比較，它的效果是較差的水。含有高濃度污水的氨氮（氨氮24.7mg/ L的濃度），莎草，蘆葦去除能力比香蒲顯著較高的基礎(chǔ)上，有機(jī)污染物去除污水能力比草和蘆葦葉寬香蒲更好。因此，人工濕地植物的選擇應(yīng)考慮以下方面：一是生態(tài)可接受性，植物的選擇是不是有害的雜草，對周圍的自然環(huán)境，生態(tài)完整性不構(gòu)成危害的基因；二是能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，抗病蟲害能有一定的能力；三是能忍耐污染物和水生的環(huán)境條件；四是容易繁殖和生長速度快；五是凈化能力強(qiáng)。

總之，選擇越來越多的人工濕地植物往往具有區(qū)域特色，耐沾污性，該品種的凈化率。種植濕地植物多發(fā)生在春季和秋季，春季播種更有利于植物的成活和生長。栽培植物的主要靠自然移栽，直接種植和三個育苗移栽。移栽容易引入來自大自然雜草和限制的氣候條件，一般發(fā)生在春季。直接種植濕地植物成活率高，但增長緩慢。移栽是國外普遍采用的方式，這樣一來，植物的成活率高，生長快，整個濕地可以在短期內(nèi)覆蓋。種植密度增加氧氣的植物可增強(qiáng)其能力，以幫助提高系統(tǒng)的氧含量，從而提高其效率。加強(qiáng)濕地管理，控制雜草，定期收獲植物還有助于保持該系統(tǒng)的處理效果。

（三）人工濕地構(gòu)造與工程參數(shù)

人工濕地和工程參數(shù)是核心濕地工藝設(shè)計，包括濕地床的配置和兩個系統(tǒng)的水力特性。其中，濕地床結(jié)構(gòu)設(shè)計包括兩個寬高比和系統(tǒng)的底坡參數(shù)。液壓系統(tǒng)的功能包括系統(tǒng)流程方法中水力負(fù)荷，有機(jī)污染負(fù)荷，污水停留時間。濕地床的長度通常為20〜50米。時間過長，易造成濕地床死了，讓人很難調(diào)節(jié)水位，不利于植物生長。濕寬高比不是太大，建議控制3:1或更少，目前，1:1〜2:1大多數(shù)歐洲國家的濕地的縱橫比，與土壤的系統(tǒng)之間，該縱橫比應(yīng)小于大于1。

濕地底面坡度的大小，需要根據(jù)矩陣的性質(zhì)和濕地的大小來決定，目前濕地的設(shè)計，底部坡度，一般1％至7％，大多數(shù)在1％左右的礫石層濕地可取2％，0.5％或更少的表面流濕地，潛流人工濕地小于1％。

目前，人工濕地設(shè)計的機(jī)械特性是薄弱環(huán)節(jié)濕地工藝設(shè)計，沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范，國外大部分的設(shè)計都是由簡單的計算模型，并結(jié)合所獲得的實際經(jīng)驗進(jìn)行。一般來說，當(dāng)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計負(fù)荷時，應(yīng)考慮場地條件，污染物和水質(zhì)降解動力學(xué)要求的氣候，土壤條件，滲透性和植被類型，與由于在加工和夏季可行性設(shè)計濕地蒸發(fā)，蒸騰作用特別注意在干旱地區(qū)。通常情況下，潛流濕地水力負(fù)荷可達(dá)150〜500立方米/（公頃•d）中，名列前茅，在水力負(fù)荷187〜374立方米/（萬hm2•d）所示。降低液壓加載系統(tǒng)有利于提高水的效益。

人工濕地處理廢水的性質(zhì)和條件的變化，這一般為18〜110kgBOD5/（公頃•d）的有機(jī)污染負(fù)荷。濕地停留時間和治療效果之間密切相關(guān)，停留時間太短，生化反應(yīng)不充分，停留時間長，可導(dǎo)致水滯留和擴(kuò)展厭氧區(qū)，治療效果，一般為10〜20d中的影響。各種污染物的最好的治療效果。歐洲國家建議使用以下參數(shù)水力特性：表面流人工濕地，有機(jī)污染負(fù)荷10。水平潛流人工濕地，有機(jī)污染負(fù)荷

三、結(jié)語

低耗能無人值守一體化設(shè)備+人工濕地景觀系統(tǒng)，具有低能耗，技術(shù)先進(jìn)，無人值守，全自動運(yùn)行，遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)省占地面積，對周圍環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，抗沖擊負(fù)荷高，耐沖擊性好，確保系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)適應(yīng)農(nóng)村污水特點(diǎn)，對系統(tǒng)出水可以儲存利用，美好周圍景觀，提升農(nóng)村環(huán)境資源價值。隨著設(shè)備不斷進(jìn)步，技術(shù)不斷發(fā)展，相信會有更多新技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)村污水處理系統(tǒng)中。濕地生態(tài)系統(tǒng)是一個完整的人工生態(tài)系統(tǒng)，它已經(jīng)取得了不錯的成績，同時也不斷地被研究，應(yīng)用和發(fā)展。除了其投資少，操作簡單，還具有低運(yùn)行和維護(hù)成本，有良好的水質(zhì)，一個巨大的綠色區(qū)，抗沖擊力強(qiáng)，改善生態(tài)環(huán)境美化景觀等。這項技術(shù)最重要的是，低耗能無人值守一體化污水處理設(shè)備+人工濕地景觀系統(tǒng)非常適合污水處理和管理農(nóng)村和小城鎮(zhèn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。我們的低耗能無人值守一體化設(shè)備+濕地污水處理系統(tǒng)技術(shù)還處于探索發(fā)展的階段，需要技術(shù)創(chuàng)新，并從各個方面學(xué)習(xí)，現(xiàn)在面臨著在技術(shù)發(fā)展中遇到的問題，需要進(jìn)行不斷的改造和加工技術(shù)，從而為確保我們的農(nóng)村污水處理技術(shù)更好的發(fā)展。

篇10

關(guān)鍵詞：微藻;生物質(zhì)能;脫氮除磷;耦合技術(shù)

收稿日期：2011-08-29

作者簡介：傅曉娜（1988―），女,四川成都人,四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)碩士研究生。

通訊作者：姚剛(1957―)，男,河南商城人,德籍華人,高級研究員,客座教授,博士生導(dǎo)師,主要從事環(huán)境工程各方向和環(huán)境管理方面的

研究工作。

中圖分類號：X701

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944(2011)11-0100-05

1引言

水資源危機(jī)是指淡水消耗量超過可用淡水資源量的20%,而事實上,全球的淡水消耗量在1995年就已經(jīng)超過20%,達(dá)到了27%~30%。我國人口眾多,水資源匱乏,用水需求旺盛,但水體污染嚴(yán)重,尤其是氮、磷等化學(xué)物質(zhì)排放到水體,引起藻類異常繁殖,造成水質(zhì)富營養(yǎng)化問題,長期不能得到有效解決。與此同時,全球40%的人口嚴(yán)重缺水,水資源的可持續(xù)利用問題迫在眉睫。經(jīng)過凈化處理的可再生水可用作于城市和農(nóng)村的非飲用水,如灌溉用水、景觀用水,部分還可作為工業(yè)用水,不失為解決水資源緊張問題的新途徑。因此,開發(fā)利用高效、低成本的水質(zhì)深度處理技術(shù),是解決水資源危機(jī)的重要手段之一。

早在20世紀(jì)50年代,Oswald和Gotaas就提出利用微藻處理污水的想法。近幾年來,國內(nèi)外對進(jìn)一步發(fā)揮藻類凈化污水的潛力進(jìn)行了大量研究,在藻類凈化污水的機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展［1］。與傳統(tǒng)方法相比,利用藻類處理污水可以克服傳統(tǒng)污水處理方法易引起的二次污染、潛在營養(yǎng)物質(zhì)丟失、資源不能完全利用等弊端,同時能夠有效去除造成水體富營養(yǎng)化的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì),具有廣闊的應(yīng)用前景。利用微藻產(chǎn)油作為生物柴油來源的構(gòu)想,早在1980年就有相關(guān)學(xué)者提出,但并未受到重視。直到近年來因原油價格的攀升,開發(fā)再生能源的意識逐漸提高,微藻生物質(zhì)能有著能源密度高、易儲運(yùn)、含硫低等優(yōu)點(diǎn),可以直接作為民用燃料和內(nèi)燃機(jī)燃料,以微藻生產(chǎn)生物柴油的想法受到各界關(guān)注。

2微藻污水處理技術(shù)

2.1微藻對氮、磷的去除原理

中國湖泊的富營養(yǎng)化問題嚴(yán)重,巢湖、太湖、滇池等幾大湖泊中氮磷含量較高,造成硅藻、藍(lán)藻、綠藻等藻類大量繁殖,不僅會使水中溶解氧降低,而且藻類釋放的藻毒素亦會影響水生生物的生長繁衍。但同時微藻可以用來去除污水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì),并以有機(jī)物的形式將其儲存在藻細(xì)胞中［2］。微藻細(xì)胞利用二氧化碳和碳酸鹽等作為碳源,通過光合作用進(jìn)行自養(yǎng)生長,水中的氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮等無機(jī)氮和各類有機(jī)氮便合成藻體氨基酸和蛋白質(zhì)等必須營養(yǎng)物質(zhì)。水中的磷可直接被藻細(xì)胞吸收,并通過多種磷酸化途徑轉(zhuǎn)化成ATP、磷脂等有機(jī)物（圖1）。

圖1微藻對氮、磷的吸收原理示意

同時,微藻的光合作用造成水體pH值升高,導(dǎo)致正磷酸鹽和NH3•H2O分別通過形成沉淀和揮發(fā)的形式去除,從而間接去除氮磷。此外,微藻光合作用形成的高pH值,也可起到一定的消毒作用［3］。

2.2微藻對重金屬的去除原理

重金屬種類較多,具有微量、穩(wěn)定、毒性大等特點(diǎn),通過食物鏈在生物體內(nèi)富集,不僅會危害水生生物的生長繁衍,也是造成多種人體疾病的罪魁禍?zhǔn)?是潛在危害性最大的水體污染物之一［4］?？赏ㄟ^各種水生植物和微生物,尤其是微藻細(xì)胞的生物吸附、積累、排泄、凈化4個步驟來去除重金屬。

微藻細(xì)胞對中重金屬的吸收是包含了物理、化學(xué)、生物反應(yīng)和各種機(jī)理的復(fù)雜過程。根據(jù)該過程是否消耗能量,微藻對重金屬的吸收方式可分為主動和被動吸收兩種方式,前者是指新陳代謝的藻類與金屬之間的相互作用,重金屬離子通過主動運(yùn)輸?shù)姆绞奖晃盏轿⒃寮?xì)胞內(nèi),吸收速度慢,持續(xù)時間長,不可逆,需要細(xì)胞新陳代謝提供能量;后者則是通過物理和化學(xué)反應(yīng)將重金屬離子吸引到微藻細(xì)胞表面,吸附速度慢,持續(xù)時間短,可逆,不需要能量［5］。

微藻細(xì)胞壁的組成對重金屬離子的吸收起決定作用。微藻的細(xì)胞壁是由多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)組成,因此它具有很高的黏度和較大的表面積且呈負(fù)電性。這些組成陳分包含了許多容易和重金屬離子結(jié)合的基團(tuán),如羧基,酰胺基,羥基,硫代醇,硫代醚,咪唑,磷基,硫基等。其次,微藻細(xì)胞膜具有高選擇性和半透性,這對生物吸附吸收重金屬的效率有決定性作用。目前被廣泛接受的微藻對重金屬的吸收機(jī)理主要有表面絡(luò)合,離子交換,氧化還原,微沉降等。

3微藻生物質(zhì)能源生產(chǎn)技術(shù)

微藻細(xì)胞的主要化學(xué)成分是脂類、纖維素、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)等,其中脂類是制備生物質(zhì)燃料的主要成分。生長在海水中的綠藻,能積累大量游離的甘油以平衡環(huán)境中的鹽濃度,其甘油的含量可占自身干重的50%~60%［6］。藻細(xì)胞通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能,通過不同的藻細(xì)胞加工方式可生產(chǎn)各種生物燃料。一方面,利用高溫高壓液化技術(shù)或超臨界CO2萃取技術(shù)可獲得藻細(xì)胞中的油脂,再通過酯交換技術(shù)將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅峒柞?即生物柴油;另一方面,藻細(xì)胞在無氧條件下可直接熱解制備生物質(zhì)油、焦炭、合成氣及氫氣等多種生物燃料［3］。通過微藻獲得生物能源的途徑(圖2)。

圖2微藻制油原理示意

3.1微藻培養(yǎng)系統(tǒng)

目前,常見的微藻培養(yǎng)系統(tǒng)可分為開放式和封閉式,其選擇需要考慮許多因素,如微藻的生物特性、氣候狀況、目標(biāo)產(chǎn)物種類與土地、人工、能源、用水、營養(yǎng)源等各項成本［7］。

3.1.1開放式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)

開放式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)是在戶外利用陽光進(jìn)行培養(yǎng),適用于傳統(tǒng)活性污泥法、氧化塘法與批量微藻生產(chǎn)的結(jié)合,培養(yǎng)快速生長的藻細(xì)胞和可耐受極限環(huán)境(高濃度重碳酸鈉、高鹽度等)的藻細(xì)胞,大致分為大型池、開放式槽體、圓形培養(yǎng)池及高效藻類塘跑道型培養(yǎng)池等4種形態(tài)。這種培養(yǎng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于能耗低、基建投入少、運(yùn)行成本低,微藻產(chǎn)量大,缺點(diǎn)在于培養(yǎng)環(huán)境易受外界溫度、天氣、光照等的影響,以及其他藻種、細(xì)菌及原生動物的污染［7］,要控制這些條件以適應(yīng)微藻的生長和達(dá)到污水處理的效果,操作上比較困難,且微藻的產(chǎn)率較低。

目前應(yīng)用較廣泛的開放式系統(tǒng)是高效藻類塘,通過“藻菌共生系統(tǒng)”可以同時去除污染水體中的有機(jī)物、重金屬和氮磷等營養(yǎng)物（圖3）。開放式系統(tǒng)在廣大農(nóng)村和小城鎮(zhèn)的污水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。在德國、法國、新西蘭、以色列、南非、新加坡、印度、玻利維亞、墨西哥和巴西等國家都有高效藻類塘的應(yīng)用,并取得了良好的運(yùn)行效果。

圖3高效氧化塘藻菌共生塘系統(tǒng)示意

3.1.2封閉式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)

封閉式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)主要指微藻光生物反應(yīng)器,可用于自營、異營或混營培養(yǎng),而且在戶內(nèi)或戶外都可實施,可分為管式(垂直、水平、螺旋)、圓柱式、薄板式和聚乙烯袋式。光生物反應(yīng)器可人為控制藻細(xì)胞生長條件,從而獲得高產(chǎn)率品質(zhì)穩(wěn)定的藻細(xì)胞生物質(zhì),且可避免雜藻污染,后續(xù)分離純化所花費(fèi)的成本也可減少,但建設(shè)、運(yùn)行成本高,規(guī)模放大難度較大缺點(diǎn)。

封閉式系統(tǒng)的微藻培養(yǎng)技術(shù)有活性藻系統(tǒng)和藻類固定化技術(shù)。前者采用人工強(qiáng)化培養(yǎng)出高濃度的藻液,然后再光生物反應(yīng)器中利用污水進(jìn)行藻類的繼續(xù)培養(yǎng)的系統(tǒng)。該方法對有機(jī)物的降解效果好,且能有效去除顆粒污染物和氮、磷等營養(yǎng)物［8］。后者是通過包埋法或吸附法,將藻類細(xì)胞聚集成團(tuán)或固定在載體上,其中包埋法應(yīng)用較廣泛。該技術(shù)具有微藻細(xì)胞濃度高、反應(yīng)速度快、去除效率高、藻細(xì)胞易于收獲等優(yōu)點(diǎn),在微藻處理污水中有廣闊的應(yīng)用前景。

3.1.3藻種選擇

早在1978年,美國的能源部燃料發(fā)展就設(shè)立了水生生物計劃(ASP)項目,專門研究微藻生物質(zhì)能,包括沼氣、甲烷和生物柴油,主要采用開放式微藻培養(yǎng)系統(tǒng),在1978年到1996年將近20 年的時間里,科研人員從3 000株藻中篩選了300株高油脂含量的咸水藻種(大多是綠藻和硅藻)。20世紀(jì)80年代初美國國家可再生能源實驗室(NREL)牽頭并聯(lián)合多個單位進(jìn)行了可用于生產(chǎn)生物柴油的微藻的調(diào)查與篩選研究,運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)出海洋工程微藻,實驗室條件下脂質(zhì)含量超過60%,戶外生產(chǎn)達(dá)40%以上,每畝年產(chǎn)1~2.5t柴油［6］。同一時期,日本、德國和法國也在進(jìn)行微藻培養(yǎng)的研究,主要方向是封閉式微藻光生物反應(yīng)器［3］。表1列出了幾種微藻的產(chǎn)油效率,產(chǎn)油效率是微藻作為生物質(zhì)能源潛能的主要表征形式。

在我國,用于生物質(zhì)燃料生產(chǎn)的微藻細(xì)胞的篩選和改良工作也取得了一定的成果。清華大學(xué)生物技術(shù)研究所通過異養(yǎng)轉(zhuǎn)化細(xì)胞工程技術(shù)控制C/N,獲得高脂含量、葉綠素消失、細(xì)胞變黃的異養(yǎng)小球藻細(xì)胞,其脂含量高達(dá)細(xì)胞干重的55%,是自養(yǎng)藻細(xì)胞的4倍。

然而高含油藻種不一定能在生活污水二級出水條件下正常生長并積累油脂,欲實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)從處理工藝向生產(chǎn)工藝的轉(zhuǎn)化,藻種的篩選與馴化是研究工作的前提與重點(diǎn)。針對水質(zhì)深度凈化與高價值生物質(zhì)生產(chǎn)相耦合的目的,藻種篩選的依據(jù)應(yīng)為:在生活污水二級處理出水的條件下生長速率快、氮磷去除效率高、生物質(zhì)產(chǎn)量高以及單位微藻生物量的油脂產(chǎn)量高等?；谏鲜鲈瓌t,李鑫,胡洪營等人在不同污水處理廠二級出水中篩選、分離得到了橢圓小球藻(Chlorella ellipsoidea YJ1)、貧營養(yǎng)型二型柵藻(Scenedesmus sp.LX1)等多株藻種［9,10］,它們對生活污水二級處理出水中的氮磷去除效率均在90%以上,單位藻細(xì)胞的脂質(zhì)含量在33%~42%之間。

2011年11月綠色科技第11期

3.2微藻細(xì)胞的收集和油脂提取

3.2.1微藻細(xì)胞的收集和分離

污水處理中的微藻細(xì)胞的收集是實現(xiàn)污水系統(tǒng)發(fā)展微藻生物質(zhì)能的重要環(huán)節(jié),因為藻細(xì)胞非常小,本身密度與水接近,且培養(yǎng)液很稀,要收獲一定量的藻細(xì)胞就要處理大量的液體,培養(yǎng)后的藻液需要濃縮100倍~1 000倍之后才能在工業(yè)上得以利用［11］。微藻的分離濃縮是高耗能過程,藻細(xì)胞分離濃縮的能耗是僅次于微藻培養(yǎng)的第2大成本消耗［12］。因此藻細(xì)胞的分離濃縮方式成為很多研究者的關(guān)注熱點(diǎn),也是實際工程中必須面對和解決的問題。

微藻收集主要的方法有自然沉降、絮凝沉降、氣浮、固定化、離心分離、膜分離、過濾、濃縮、壓濾等,表2列出了幾種常見的微藻收集方法。

表2微藻收集方法

方法分離效果

自然沉降可去除50%~80%的藻細(xì)胞

絮凝沉降隨著pH升高和無機(jī)磷酸鹽沉淀,藻細(xì)胞自絮凝;但化學(xué)絮凝劑成本高,使出水鹽度偏高;通過細(xì)菌產(chǎn)生生物絮凝劑,是目前研究熱點(diǎn)之一;不適于體積小,生長快的藻類

氣浮加明礬20~30mg/L,可去除99%的藻細(xì)胞

固定化固定化微藻團(tuán)易分離,但成本高,可能發(fā)生藻細(xì)胞外泄

電解絮凝小電流(0.3kW•h/L)使藻細(xì)胞懸浮,藻細(xì)胞分離率可達(dá)到95%

過濾/離心分離效果好,但成本高

膜分離分離效果好,技術(shù)較成熟,但需注意膜污染問題

其中,絮凝沉淀/氣浮、過濾離心、固定化是較常用的藻細(xì)胞分離方式,但成本較高,同時藻細(xì)胞固定化容易帶來藻細(xì)胞外泄的問題。膜分離是一種有潛力的藻細(xì)胞分離收獲方式,在反應(yīng)器之后通過膜分離截留藻細(xì)胞以獲得低氮磷含量的清水,同時通過濃藻液的回流實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)藻細(xì)胞的高密度培養(yǎng),可實現(xiàn)耦合系統(tǒng)對于出水水質(zhì)及微藻光生物反應(yīng)器中藻細(xì)胞高密度培養(yǎng)的要求。然而沒有哪一種方法是萬能的,對于價值較低的產(chǎn)品可以使用重力沉降的方法,或是配合絮凝進(jìn)行,但對于價值較高的產(chǎn)品則可使用離心的方法［13］。

3.2.2微藻細(xì)胞的油脂提取

有機(jī)溶劑萃取是常用的藻細(xì)胞油脂提取方法,主要包括甲醇/氯仿法［14］、乙醚/石油醚法［15］和正己烷法［16］等。按照萃取時藻細(xì)胞的狀態(tài)不同,又可分為干法萃取和濕法萃取。Lardon等人通過生命周期評價(Life cycleassessment,LCA)的方法對正己烷干法萃取和濕法萃取藻細(xì)胞油脂的效率及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析,表明油脂提取的能耗在生物柴油生產(chǎn)總能耗中占有很大比例(干法萃取和濕法萃取的能耗分別占總能耗的90%和70%),因此油脂提取技術(shù)的改進(jìn)對耦合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性具有直接影響［16］。

另外,油份提取后的藻渣還可繼續(xù)利用,如用作肥料滋養(yǎng)農(nóng)田,或進(jìn)行厭氧發(fā)酵,可獲得甲烷、氫氣和乙醇等能源。有研究甚至認(rèn)為,當(dāng)單位藻細(xì)胞的油脂含量低于40%時,為了獲得最大的能量收益,所有藻細(xì)胞生物質(zhì)應(yīng)該全部用于厭氧發(fā)酵［17］。

4進(jìn)展與發(fā)展趨勢

4.1國內(nèi)外研發(fā)新進(jìn)展

利用微藻處理污水在國內(nèi)外早有應(yīng)用,如德國、法國、新西蘭、玻利維亞、以色列、新加坡、印度和巴西等已先后建成藻菌-共生大型氧化塘系統(tǒng),用于處理一般市政廢水和農(nóng)村污水,比利時也有利用微藻處理養(yǎng)殖廢水。美國早在20世紀(jì)50年代便提出利用藻類去除氮磷等營養(yǎng)物的概念,并基于此進(jìn)行了大量研究,基于藻細(xì)胞污水處理技術(shù)有了快速的發(fā)展［18,19］。在微藻生物質(zhì)能方面,國內(nèi)外許多企業(yè)和機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了大規(guī)模的試驗,有得甚至已開始推廣應(yīng)用。雪佛蘭(Chevrolet)公司在2006年與美國聯(lián)邦研究員建立合作伙伴,共同研發(fā)微藻生物油;殼牌(Royal Dutch Shell)公司與夏威夷一家名為HR的微藻生物油公司聯(lián)合成立了一家新公司,名為Cellana,在夏威夷1億hm2的海面培養(yǎng)海藻,用于生產(chǎn)生物質(zhì)燃料;埃克森美孚(Exxon Mobil)公司計劃在未來5~6年投資6億美元,用于研究與一般化石燃料兼容性良好的微藻生物燃料;日本國際貿(mào)易與工業(yè)部在1999和2000期間,資助了名為創(chuàng)新技術(shù)地球研究(Earth Research of Innovative Technology)的項目,用微藻來固定CO2,并初步研究光生物反應(yīng)器。我國河北新奧科技發(fā)展有限公司,在內(nèi)蒙古建立了一個生態(tài)微藻培養(yǎng)基地,面積將在2013年達(dá)到280hm2,并計劃在2014年實現(xiàn)微藻生物油產(chǎn)業(yè)化;中石化與中科院于2009年開始共同實施微藻生物柴油技術(shù)系列項目,研究微藻光生物反應(yīng)器;中石油和中科院也在合作研發(fā)微藻生物柴油技術(shù)。

在微藻污水處理與微藻生物質(zhì)能的耦合方面,美國已經(jīng)開始嘗試用市政廢水和煤煙廠大規(guī)模培養(yǎng)產(chǎn)油微藻,并取得了較好的物質(zhì)和能量循環(huán)效果。胡洪營等人設(shè)計了利用污水資源生產(chǎn)微藻產(chǎn)油的耦合系統(tǒng),以2008年的污水標(biāo)準(zhǔn)對培養(yǎng)微藻細(xì)胞每年生產(chǎn)生物柴油的潛力進(jìn)行估算,得出如果全國范圍內(nèi)的生活污水全部采用他們設(shè)計的耦合系統(tǒng)進(jìn)行處理與生產(chǎn)生物柴油,則生活污水中所含有的氮磷除去供給活性污泥微生物的生長后,剩余部分所培養(yǎng)的藻細(xì)胞每年生物柴油的生產(chǎn)潛力約為397萬t［20］。

雖然微藻培養(yǎng)具有凈化效率高、系統(tǒng)建造運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。另外,藻類在污水凈化過程中產(chǎn)生大量的氧氣,可減少水體因缺氧而形成的惡臭氣味,因此用藻類處理污水在水質(zhì)的改善中有廣泛的應(yīng)用前景。作為一種生物質(zhì)能源的原料,微藻亦有許多其他原料不可比擬的優(yōu)點(diǎn),首先是種類繁多,便于取材;其次是藻類光合作用效率高,生長周期短;另外微藻的培養(yǎng)不需要占用糧食產(chǎn)地,并且和其他生物質(zhì)能源一樣,相對于化石能源,能減少或消除二氧化碳等溫室氣體的排放,并有可能解決海洋和湖泊的富營養(yǎng)化問題,環(huán)境效益高。但是要實現(xiàn)微藻污水處理與生物質(zhì)能源生產(chǎn)耦合技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,仍存在一些問題有待解決。

4.2發(fā)展趨勢

(1)新型藻種的選育和改良。繼續(xù)篩選具有高效凈化能力且營養(yǎng)價值高的微藻。

(2)光生物反應(yīng)器的構(gòu)建與規(guī)模化。將微藻光生物反應(yīng)器與污水處理相結(jié)合,開發(fā)適合于可規(guī)?；\(yùn)轉(zhuǎn)的高效生物反應(yīng)器,實現(xiàn)污染控制與資源化利用相結(jié)合。

(3) 固定化載體的開發(fā)。目前,包埋法固定化載體主要有天然高分子凝膠(如瓊脂、海藻酸鈣等)和有機(jī)合成高分子凝膠載體(如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)等)。天然高分子對生物沒有毒害,傳質(zhì)性能較好,但是強(qiáng)度較低;有機(jī)合成高分子凝膠強(qiáng)度較大,但其傳質(zhì)性能稍差,在包埋時有時可能會影響細(xì)胞活性。因此,開發(fā)復(fù)合型固定化載體,改善其性能,是藻類固定化技術(shù)研究的重要內(nèi)容［21］。今后還需弄清固定化微藻的生理生化特性及其凈化機(jī)制,研究固定化微藻的保存、活化方法,為批量生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

(4)藻類生長繁殖條件的控制。由于微藻培養(yǎng)和污水處理耦合系統(tǒng)的前期投資較大,必須滿足微藻最佳的培養(yǎng)條件和污水處理最低的運(yùn)行成本,既要選擇合適的光照方式,提高光能利用率,選用合適的培養(yǎng)系統(tǒng),達(dá)到最大的培養(yǎng)數(shù)量,又要考慮出水水質(zhì)和環(huán)境條件對污染物的影響等。

(5)降低制油成本。高昂的生產(chǎn)成本是利用微藻生產(chǎn)生物柴油所面臨的最大問題,其中藻類培養(yǎng)耗資巨大,而藻類的收集、分離和脂質(zhì)提取又是耗能最大的環(huán)節(jié),假設(shè)采用含油量為30%(細(xì)胞干重)的微藻來生產(chǎn)生物柴油,那么從培養(yǎng)、收集、提煉到成品,成本約為19.1元/L。而我國2008年0號柴油的價格只有6.1元/L,此價格還包含了稅收、利潤、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用。

(6)油脂提取技術(shù)的改良。高等植物種子中的油脂大都屬于中性脂,易于通過壓榨的方式提取,因此提取后的油脂基本上不存在極性脂及色素。而微藻細(xì)胞小,難以采取常規(guī)的壓榨方式以獲取油脂,用有機(jī)溶劑來提取,油脂中不可避免地存在著色素及磷脂等極性脂,為后續(xù)提煉等過程帶來了相當(dāng)大的隱患。

5結(jié)語

微藻污水處理技術(shù)與微藻生物質(zhì)能生產(chǎn)技術(shù),可以算是一項環(huán)境友好的集成創(chuàng)新技術(shù),大多還處于概念提出和試驗階段。盡管目前仍然存在上述許多亟待解決的問題,但這些問題同時也是目前的研究重點(diǎn)和未來的發(fā)展方向,一旦突破了這些障礙,相信在水資源和能源日趨緊張的形勢下,這項工藝將迎來更廣泛和良好的發(fā)展前景。

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