川西高原地區(qū)農(nóng)村污水現(xiàn)狀調(diào)查及處理模式探究

杜歡 曹楠 鄒渝

摘要：為了解川西高原地區(qū)農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征，掌握該地區(qū)農(nóng)村生活污水污染現(xiàn)狀，通過實(shí)地調(diào)查的方式，抽樣選擇了德格縣的3個行政村的21家農(nóng)戶，對川西高原地區(qū)農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀進(jìn)行了抽樣調(diào)查和監(jiān)測，得到該地域農(nóng)村生活污水產(chǎn)生量和污染物濃度數(shù)據(jù)。川西高原地區(qū)農(nóng)村生活污水人均日產(chǎn)生量為27.7L/（人·d），COD、NH³.-N、TN、TP濃度分別為286.7、14.4、37.3和2.7mg/L，pH值為6.93，在實(shí)地調(diào)查并掌握基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了兩種適合川西高原地區(qū)農(nóng)村生活污水的處理模式。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū);農(nóng)村生活污水;水質(zhì)水量;處理模式

中圖分類號：X321 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0127-03

1引言

我國農(nóng)村區(qū)域占國土面積的九成，農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量的改善對于我國環(huán)境質(zhì)量的保障至關(guān)重要。統(tǒng)計(jì)資料表明：目前我國年均農(nóng)村生活污水排放量可達(dá)到約80000萬t，不經(jīng)過處理直接進(jìn)行排放的農(nóng)村污水達(dá)到約96%，污染了地表水和地下水。全國農(nóng)村人口約有6.74億人，生活污水產(chǎn)生量按21.74L/d估算，每天共有146.5萬t的農(nóng)村生活污水產(chǎn)生。其污染物為有機(jī)物、懸浮物、N、P和致病微生物。我國污水處理技術(shù)多采用AAO法、SBR法、MBR法、氧化溝法、生物接觸氧化法、生物流化床等，這需要建設(shè)污水收集管網(wǎng)和污水處理廠，基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都比較高，操作復(fù)雜需要專人維護(hù)，而且還會產(chǎn)生大量的剩余污泥造成二次污染，且在嚴(yán)寒低溫情況下的處理更是難上加難。有必要對高寒地區(qū)農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，掌握清楚基本情況是研究和解決高寒農(nóng)村生活污水問題的一個重要環(huán)節(jié)。此次調(diào)查研究以德格縣為例，對該區(qū)域的農(nóng)村生活污水產(chǎn)生情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查監(jiān)測，因地制宜篩選適合高寒地區(qū)農(nóng)村污水處理的技術(shù)，為川西高原農(nóng)村生活污水處理提供技術(shù)參考。

2材料與方法

2.1調(diào)查區(qū)概況

德格縣地處四川省甘孜藏族自治州西北部，位于金沙、雅礱江上游，共有6個鎮(zhèn)，20個鄉(xiāng)，171個行政村，氣候?yàn)榇箨懶愿咴撅L(fēng)，常年溫度較低，冬季時間長，常年平均氣溫6.7℃，最低氣溫極值-20.7℃，降雪期早，日照較長，年均日照1966h。

2.2調(diào)查內(nèi)容

本次調(diào)查時間為2018年8月和2018年11月，共涉及到該地區(qū)13個村：馬尼干戈鎮(zhèn)洞真村（編號A）、更慶鎮(zhèn)戈姑村（編號B）、柯洛洞鄉(xiāng)燃卡村（編號C）。本次調(diào)查共對21戶農(nóng)戶進(jìn)行，調(diào)查內(nèi)容主要包括家庭人口數(shù)、家庭主要情況、污水排放量，并對此21戶的生活污水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，監(jiān)測指標(biāo)監(jiān)測指標(biāo)是COD、NH³.-N、TN、TP和pH值。

2.3試驗(yàn)方法

2.3.1生活污水水質(zhì)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法確定了5個水質(zhì)指標(biāo)：用重鉻酸鉀法測定COD;用納氏試劑分光光度法測定NH³.-N;用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定TN;通過鉬酸銨分光光度法測定TP;通過玻璃電極法測定pH值。

2.3.2計(jì)算公式

通過對每個村莊日常污水中每種污染物的濃度和日常生活污水進(jìn)行加權(quán)，得出該村生活污水中每種污染物的日平均濃度。

3結(jié)果與分析

3.1生活污水水量特征

在夏冬兩季共計(jì)8d監(jiān)測了3個村21家農(nóng)戶每天的生活污水產(chǎn)生量，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域農(nóng)戶每天的人均生活污水產(chǎn)生量波動很大，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)中的最高值和最低值分別為3.0L/（人·d）和75.2 L/（人·d）?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各村基礎(chǔ)建設(shè)情況差異不大，人均污水產(chǎn)生量與經(jīng)濟(jì)條件沒有關(guān)聯(lián)，影響生活污水產(chǎn)生量的因素主要有家庭人員結(jié)構(gòu)、生活習(xí)俗以及節(jié)水用水意識3個方面。從每日調(diào)查數(shù)據(jù)來看，每個單戶人均生活污水產(chǎn)生量在一個較大范圍內(nèi)波動，加權(quán)平均后波動明細(xì)減小，從表1可分析出，洞真村、戈姑村、燃卡村人均污水產(chǎn)生量分別為22.2 L/（人·d）、27.6L/（人·d）和33.3L/（人·d）?？傮w而言，德格縣地處高原山區(qū)，氣溫整體較低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為滯后，基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，再加之生活習(xí)俗習(xí)慣等原因，全域農(nóng)村生活污水人均產(chǎn)生量偏低，為27.7L/（人·d），在西南地區(qū)農(nóng)村生活污水排放量參考值范圍內(nèi)。

3.2生活污水水質(zhì)特征

在夏冬兩季攻訐8d監(jiān)測3個村的生活污水水質(zhì)，監(jiān)測各村每天的COD、NH³.-N、TN、TP和pH值共5項(xiàng)指標(biāo)。其中，3個村生活污水的pH值在6.02～7.92波動，均值為6.93，該值屬于正常范圍。洞真村（編號A）、戈姑村（編號B）、燃卡村（編號C）的生活污水水質(zhì)其余四項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)見圖1～4。

該地區(qū)生活污水中的COD濃度變化受季節(jié)影響不大，夏季和冬季沒有明顯差異，由圖1可知，調(diào)查的村莊每天生活污水COD濃度在一定范圍內(nèi)波動，洞真村、戈姑村、燃卡村生活污水中的COD濃度分別為190～366、98～358、98～387mg/L。3個村生活污水中的COD濃度日均值分別為：洞真村288.2 mg/L、戈姑村270.O mg/L、燃卡村300.6mg/L。由公式（2）算出調(diào)查區(qū)域農(nóng)村生活污水的COD濃度為286.7mg/L，可見德格縣農(nóng)村生活污水COD濃度與我國城鎮(zhèn)污水COD濃度差異不大，且在西南地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)COD參考濃度值150～400mg/L范圍內(nèi)。

由圖2可知，3個村每天生活污水NH³.-N濃度波動范圍均較大，洞真村、戈姑村、燃卡村的生活污水NH3一N濃度分別為2.5～33.2、5.8～36.5、3.9～35.9mg/L，3個村生活污水中的NH³.-N濃度日均值分別是洞真村16.2 mg/L、戈姑村14.9mg/L、燃卡村12.9mg/L，由公式（2）算出調(diào)查區(qū)域農(nóng)村生活污水中的NH³.-N濃度為14.4mg/L，該值與城鎮(zhèn)生活污水中的NH³.-N濃度相當(dāng)，較西南地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)NH³.-N參考濃度值20～50mg/L偏低。

由圖3和圖4可知，洞真村、戈姑村、燃卡村的生活污水TN濃度和TP濃度為7～84、16～67、1l～66mg/L和2.12～4.13、0.53～4.58、1.70～4.88mg/L，TN和TP數(shù)值在一定范圍波動，該范圍未超出合理區(qū)間;3個村TN濃度日均值較為接近，分別是洞真村42.3mg/L、戈姑村37.8mg/L、燃卡村33.7mg/L，由公式（2）算出調(diào)查區(qū)域農(nóng)村生活污水中的TN濃度為37.3mg/L;3個村TP濃度日均值也較為接近，分別是洞真村3.1mg/L戈姑村2.2 mg/L、燃卡村2.9mg/L，由公式（2）算出調(diào)查區(qū)域農(nóng)村生活污水中的TP濃度為2.7mg/L。

3.3川西高原地區(qū)農(nóng)村污水處理技術(shù)推薦

川西高原地區(qū)多為山區(qū)，地形條件較為惡劣，冬季寒冷，常見的污水處理方式并不適應(yīng)低溫地區(qū)。根據(jù)德格縣的地形、氣候、人口等條件，結(jié)合實(shí)地監(jiān)測的生活污水水質(zhì)水量數(shù)據(jù)，筆者認(rèn)為適合該地區(qū)污水處理的工藝應(yīng)為一體化污水處理技術(shù)。一體式污水處理裝置是指在同一反應(yīng)堆中完成不同生物、物理和化學(xué)過程的處理設(shè)備，此類設(shè)備具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、占地面積小、操作管理簡單方便的優(yōu)點(diǎn)，同時在水量沖擊和反應(yīng)器耐受水質(zhì)方面表現(xiàn)出的較強(qiáng)的能力，可較好的去除氮磷。結(jié)合川西高原地區(qū)冬季低溫，且持續(xù)時間較長的特點(diǎn)，常規(guī)的一體化設(shè)備達(dá)不到長期穩(wěn)定運(yùn)行的效果，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、地形等特點(diǎn)，建議采用兩種改進(jìn)的綜合污水處理設(shè)備處理川西高原農(nóng)村生活污水。

3.3.1太陽能膜生物反應(yīng)器

該地區(qū)日照充足，太陽能豐富，將太陽能合理利用并轉(zhuǎn)化為熱能為一體式膜生物反應(yīng)器保溫加熱將解決膜生物反應(yīng)器冬季低溫運(yùn)行問題。一集成膜生物反應(yīng)器的膜分離設(shè)備取代了傳統(tǒng)的二次沉淀池，將泥水分離，最后剩余的污泥很小，具有管理、投資、技術(shù)和占地等綜合優(yōu)勢，因?yàn)椴恍枰勰嗷亓?，與膜外型相比，它具有能耗低的優(yōu)點(diǎn)，并且比傳統(tǒng)的活性污泥法更強(qiáng)，可以大大改善出水的水質(zhì)。太陽能膜生物反應(yīng)器還能根據(jù)不同處理規(guī)模設(shè)計(jì)單戶或者幾戶共用的一體化設(shè)備，是較為適合川西高原地區(qū)使用的一種生活污水處理設(shè)備。

3.3.2一體化污水土地處理設(shè)備

污水土地處理技術(shù)是污染物進(jìn)行一系列物理、化學(xué)和生物凈化過程，所采用的機(jī)制為土壤一微生物一植物生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)控及人工調(diào)控，待處理的污染物可以在凈化過程中被去除和轉(zhuǎn)化，并且是一個穩(wěn)定、無害的生態(tài)系統(tǒng)項(xiàng)目。結(jié)合污水土地處理系統(tǒng)的特點(diǎn)，將該系統(tǒng)預(yù)制成一體化設(shè)備，可快速方便的將其埋人地下，這樣既節(jié)約了土地資源，也減少了投資運(yùn)行成本，還能適應(yīng)不同規(guī)模的生活污水處理。目前，污水土地處理技術(shù)已在北京昌平、沈陽等較為寒冷地區(qū)成功運(yùn)行。

4結(jié)論

通過對德格縣農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征進(jìn)行抽樣調(diào)查和監(jiān)測，得出以下結(jié)論。

（1）川西高原地區(qū)農(nóng)村生活污水人均日產(chǎn)生量為27.7L/（人·d），生活污水COD濃度286。7mg/L，NH³.-N濃度為14.4mg/L，TN濃度為37.3mg/L，TP濃度為2.7mg/L，pH值為6.93。對川西高原地區(qū)農(nóng)村生活污水處理工藝的選擇除應(yīng)遵循低投資、小規(guī)模、耐低溫等原則。

（2）結(jié)合地形、氣候、規(guī)模等條件，川西高原地區(qū)農(nóng)村生活污水處理工藝推薦選擇太陽能膜生物反應(yīng)器和一體化污水土地處理設(shè)備。