歸一模塊化農(nóng)村生活污水處理模式的開發(fā)與應(yīng)用

隨著開放改革的推進，城市化建設(shè)有了很大的進步，城鄉(xiāng)人民的生活水準有了很大的提高，國民對生活質(zhì)量有了越來越高的要求，大部分新建的城鄉(xiāng)以及農(nóng)村都趨于自來水化、水洗廁所化，以此來改變家庭的生活環(huán)境．但是，這些地區(qū)公共下水道設(shè)施建設(shè)落后，污水處理廠建設(shè)不足，特別是小城鎮(zhèn)對公共下水道設(shè)施建設(shè)還有財政上的困難，農(nóng)村更是難以實行．2010年沿海地區(qū)，也就是中國相對發(fā)達地區(qū)，農(nóng)村基本都實現(xiàn)了自來水化，農(nóng)村生活結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，沖廁、洗浴、洗衣以及廚房都依賴于自來水，人們的生活質(zhì)量有了明顯的改善，但由于配套設(shè)施跟不上，生活污水的處理就成為一大社會問題．將每人每天排放的生活污水中污染物按照BOD的負荷量來計算的話，一般認為該數(shù)值為每人每天40 g．到2012年為止農(nóng)村人口占總?cè)丝诘?9%，根據(jù)我國最新人口調(diào)查公布結(jié)果，我國總?cè)丝跒?3.7億，可以推算出每年農(nóng)村向環(huán)境排放的BOD負荷總量為980萬t，這對農(nóng)村水環(huán)境造成了嚴重污染．所以，農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)的建立，并與農(nóng)村自來水化工程相匹配才屬于一個完整的工程．

農(nóng)村基本上是自然存在的，農(nóng)戶居住比較分散，地勢也比較復(fù)雜．自從實行自來水化工程后，農(nóng)村用水量都有所增加．農(nóng)村，特別是近郊的農(nóng)村生活模式發(fā)生了較大的變化，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘猩钅Ｊ?，廚房、廁所、洗浴等樣樣俱全．隨著生活水準的提高，生活污水也就越來越多，對農(nóng)村生活污水進行有效處理已經(jīng)成為亟需解決的問題．但是，由于農(nóng)村居住分散和地勢復(fù)雜的特點，城市生活污水處理模式難以適用，研發(fā)出一套適合于廣大農(nóng)村生活污水處理的模式，解決因生活污水引起的農(nóng)村水環(huán)境污染問題具有極為重要的社會價值和需求．

天津科技大學(xué)王昶教授所帶領(lǐng)的科研團隊，早在2003年就已經(jīng)開始研究和開發(fā)適合于廣大農(nóng)村地區(qū)生活污水處理的技術(shù)和裝備．他們從農(nóng)戶家庭生活污水開始，采用分散式原位處理模式，利用微生物降解的作用對污水的處理進行了深入研究，借助于日本一體化小型凈化槽的原理，揚長避短，充分利用反應(yīng)工程中平推流和全混流模型、化學(xué)工程中氣、固、液三相反應(yīng)固定床以及微生物產(chǎn)生的酶的活性，優(yōu)化生物反應(yīng)器，經(jīng)過3年馴化終于培養(yǎng)出了適應(yīng)于低氧環(huán)境下的微生物和后生動物，再加上高質(zhì)量的生物濾床，有效地解決了分散原位處理需要解決的堵塞和污泥產(chǎn)生的世界性問題，實現(xiàn)了既節(jié)能又減排的目的．2007年該成果獲得了全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競賽一等獎．在天津市農(nóng)村工作委員會重大項目的大力支持下，該團隊2008年成功地對3戶農(nóng)家的生活污水進行了示范工程實驗，2009年11月7日中央電視臺第七頻道“科技苑”對此做了介紹，該成果得到了同行們的認可，2013年12月獲得了農(nóng)業(yè)部“豐收獎”一等獎．該示范工程至今已穩(wěn)定運行8年之久，無人值守，無污泥排放．單戶型的生活污水處理凈化槽不論是技術(shù)，還是裝備都已成熟，完全可以產(chǎn)業(yè)化，但是由于國力財政還不足以像日本那樣每戶一臺進行安裝，所以在降低成本又要減排的前提下，開發(fā)適合于我國國情的多戶聯(lián)用的處理裝備十分必要．王昶教授團隊于2009年在單戶型凈化槽的基礎(chǔ)上，又開始研究和開發(fā)新型凈化槽，立足于投資少、下水管網(wǎng)不堵塞以及噸水處理費用低的目標，建立了中國特色的多戶聯(lián)用歸一模塊化處理系統(tǒng)，將農(nóng)村生活污水最難課題管網(wǎng)建設(shè)費用降到最低．根據(jù)地勢差異，盡可能多地將農(nóng)戶生活污水聯(lián)用，然后根據(jù)污水量采用多臺凈化槽串并聯(lián)相結(jié)合，高效低成本加以處理．以“簡單就是可靠”為理念，節(jié)能減排為目標，實現(xiàn)無人值守，無污泥排放的高新技術(shù)集成．2014年在天津市科學(xué)技術(shù)委員會和天津市農(nóng)村工作委員會重大項目的支持下，對各種農(nóng)戶生活污水聯(lián)用處理進行了示范建設(shè)，實現(xiàn)了單戶、2戶聯(lián)用、5戶聯(lián)用、樓宇集中處理以及整個村莊生活污水集中處理的多種形式，結(jié)合化學(xué)除磷方法，彌補無污泥排放對磷的去除效果，出水水質(zhì)可以達到國家排放標準的一級A．這一完整的處理系統(tǒng)不僅被國內(nèi)同行認可，也被日本同行專家認可．2014年11月，王昶教授受日本東京大學(xué)代表團團長福士教授的邀請，赴日本進行了學(xué)術(shù)交流和講學(xué)，充分體現(xiàn)了該團隊在農(nóng)村生活污水處理方面的技術(shù)先進性．在2016年第六屆中國農(nóng)村和小城鎮(zhèn)水環(huán)境治理論壇上，王昶教授發(fā)表了精彩演講，詳細地介紹了團隊在農(nóng)村水處理方面的成功技術(shù)和裝備．針對適合于中國農(nóng)村生活污水處理的新型凈化槽，組委會在后續(xù)的報道中將王昶教授研發(fā)的新型凈化槽稱作為“中國槽”．目前王昶教授團隊正致力于推廣應(yīng)用這一無人值守、無污泥排放的節(jié)能減排高新技術(shù)和裝備．這種處理模式將會成為我國農(nóng)村生活污水處理的新模式，該項目也是我校技術(shù)開發(fā)應(yīng)用于社會的典范．

供稿：海洋與環(huán)境學(xué)院 曾明