農(nóng)村生活污水安全灌溉技術(shù)的工程化研究.pdf

1、中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水量達(dá)300億噸。而中國(guó)的村鎮(zhèn)污水年排放量超過(guò)100億噸。農(nóng)村生活污水性質(zhì)比較穩(wěn)定，基本不含重金屬和有毒物質(zhì)，所含的氮磷等物質(zhì)對(duì)水環(huán)境是一種污染物而對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是一種寶貴的資源。因此可以成為潛在的農(nóng)業(yè)灌溉水源。但是，生活污水直接回灌農(nóng)田存在著多種安全性問(wèn)題，一是由于懸浮顆粒和有機(jī)物濃度過(guò)高，長(zhǎng)期使用會(huì)造成土壤的板結(jié)和厭氧化，從而導(dǎo)致土壤退化和植物爛根等問(wèn)題;二是直接回灌的污水中存在的

2、病原微生物可能殘留在農(nóng)作物的表面，被人體食用或接觸后可能會(huì)對(duì)人體健康造成危害;三是，花卉、蔬菜等農(nóng)作物的施肥及灌溉期往往具有季節(jié)或時(shí)間差異，粗放式的污水回灌和缺乏安全保障措施將造成剩余污水直接進(jìn)入環(huán)境，從而給周邊環(huán)境帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。
　　本研究構(gòu)建了一套農(nóng)村生活污水安全灌溉系統(tǒng)，由農(nóng)村生活污水氮磷無(wú)機(jī)化反應(yīng)器（厭氧池+好氧生物濾池）和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制單元（人工濕地）組成，并建立25m3/d的示范工程。農(nóng)村生活污水氮磷無(wú)機(jī)化反應(yīng)器，是通過(guò)

3、改造常用的農(nóng)村污水處理工藝“厭氧池+好氧生物濾池”而得，通過(guò)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)控，把該工藝以除磷脫氮達(dá)到一級(jí)B排放為目的，轉(zhuǎn)變?yōu)槌急Ａ妆５陌踩脼槟康?，其中氮磷?yīng)轉(zhuǎn)化為利于農(nóng)作物吸收的無(wú)機(jī)鹽形態(tài)。該系統(tǒng)的水質(zhì)目標(biāo)為確保灌溉水中COD、糞大腸桿菌群濃度達(dá)到國(guó)家《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)規(guī)定的可用于生食蔬菜灌溉的標(biāo)準(zhǔn)（COD≤60mg/L，糞大腸桿菌群＜10000個(gè)/L）?？紤]到因灌溉的季節(jié)和時(shí)間差異產(chǎn)生的剩余灌溉水中含

4、有濃度較高的氮磷，直接排放到環(huán)境中會(huì)造成環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，故增設(shè)人工濕地作為環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制單元，將剩余灌溉水中的COD、氨氮、TP、TN處理達(dá)到國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)后安全排放。依托示范工程，開(kāi)展了近一年的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果如下所述:
　　(1)夏、秋季，農(nóng)村生活污水的進(jìn)水COD濃度范圍為115～229mg/L，TN濃度范圍為17.74～25.32mg/L，TP濃度范圍為1.42～2.43mg

5、/L。在確保所制取的灌溉水中COD濃度≤60mg/L的前提下，以高的氮磷無(wú)機(jī)化率為選擇依據(jù)，確定氮磷無(wú)機(jī)化反應(yīng)器的適宜運(yùn)行參數(shù)為厭氧池HRT=6h，好氧生物濾池HLR=4.8m3/(m2·d)。在此條件下，灌溉水中無(wú)機(jī)氮平均濃度分別為13.6mg/L和15.08mg/L，PO43--P平均濃度分別為1.41mg/L和1.25mg/L。
　　(2)冬季，農(nóng)村生活污水的進(jìn)水COD濃度范圍為155～196mg/L，TN濃度范圍為19.6

6、6～25.32mg/L，TP濃度范圍為0.89～2.23mg/L。受低溫的影響，氮磷無(wú)機(jī)化反應(yīng)器的適宜運(yùn)行參數(shù)為，厭氧池HRT=6h，保持不變;好氧生物濾池降低為HLR=4.2m3/(m2·d)。在此條件下，灌溉水中無(wú)機(jī)氮平均濃度為14.85mg/L，PO43--P平均濃度為1.17mg/L，但是COD平均濃度≤60mg/L的達(dá)標(biāo)率為80％。為此采用了生物濾池出水部分回流到厭氧池的措施，在1∶1回流的條件下，所制取的灌溉水中COD濃度范

7、圍為31～49mg/L，達(dá)到了《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)中用于生食蔬菜灌溉的水質(zhì)要求。
　　(3)對(duì)所制取的灌溉水中pH、CODcr、BOD5、SS、全鹽量以及Cr、Cd、Pb、Cu等重金屬進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)。夏、秋季，灌溉水中pH、CODcr、BOD5、SS、全鹽量以及重金屬等指標(biāo)均符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)中可用于生食類蔬菜灌溉的要求。冬季，采用1∶1回流后，灌溉水中pH、CODcr、

8、BOD5、SS、全鹽量以及重金屬等指標(biāo)也能滿足安全灌溉要求，表明氮磷無(wú)機(jī)化反應(yīng)器出水用于農(nóng)田灌溉安全可行。
　　(4)利用統(tǒng)計(jì)分析對(duì)不同季節(jié)制取的灌溉水進(jìn)行了公共安全性評(píng)價(jià)，確定了出水中糞大腸桿菌群濃度符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布。以《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)中用于可生食蔬菜灌溉的糞大腸桿菌群濃度限值作為參考值，核算了出水中糞大腸桿菌群濃度符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的安全保障率為95.9％，具有非常高的公共衛(wèi)生安全性。
　

9、　(5)對(duì)不同季節(jié)剩余灌溉水的后續(xù)處理進(jìn)行了環(huán)境安全性評(píng)價(jià)。剩余灌溉水通過(guò)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制單元處理后，所監(jiān)測(cè)的出水水質(zhì)項(xiàng)指標(biāo)中TN、NH4+-N和TP的年變化范圍分別為8.39～12.91mg/L、3.70～7.69mg/L和0.35～0.80mg/L均達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，其中TN指標(biāo)甚至達(dá)到了一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明增設(shè)了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制單元的農(nóng)村生活污水安全灌溉系統(tǒng)具有良好的環(huán)境安全性。