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        安徽省典型區(qū)域農(nóng)村生活污水處理技術(shù)適用性評估

        2018-07-06 03:19:28徐海峰王翔宇
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年19期
        關(guān)鍵詞:厭氧池污水處理安徽省

        徐海峰,王翔宇,匡 武

        (1.六安市環(huán)境信息與宣教中心,安徽六安 237000;2.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院,安徽省污水處理技術(shù)研究重點實驗室,安徽合肥 230022)

        近幾年,國家不斷加大農(nóng)村生活污水治理的工作力度,取得了一定的成效,但基層治理效果不佳的問題日益凸顯[1]。一是由于處理工藝過于簡單,出水水質(zhì)達(dá)不到排放要求,對改善地表水富營養(yǎng)化作用不明顯。二是工程建設(shè)質(zhì)量較差,嚴(yán)重影響設(shè)施處理效果。三是運(yùn)行維護(hù)不善,重建設(shè)、輕管理的現(xiàn)象比較普遍。四是農(nóng)村地區(qū)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平差異很大,缺少針對性評估指導(dǎo)是目前亟需解決的問題,也是研究的熱點。

        沈豐菊等[2]利用模糊積分模型進(jìn)行評估??宗S等[3]利用德爾菲法對農(nóng)村污水處理工藝進(jìn)行綜合效能評估。夏訓(xùn)峰等[4]采用模糊優(yōu)劣系數(shù)法對農(nóng)村生活污水處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)選評價。駱其金等[5]采用以噸水占地面積評估為限制性因素評估,費(fèi)用效益分析為核心因素評估,層次分析+灰色關(guān)聯(lián)度為次重因素評估的“三步式”綜合評估方法,對農(nóng)村生活污水處理技術(shù)進(jìn)行了篩選研究。

        尋找適合的評估技術(shù)是農(nóng)村環(huán)境保護(hù)工作的迫切需要,如何建立正確、適宜、針對性強(qiáng)的評估體系,切實提高農(nóng)村生活污水處理水平也是目前研究的難點。

        1 安徽省典型區(qū)域分布及處理難點

        受安徽省農(nóng)村地域、生活水平、生活習(xí)慣、氣候等的影響,農(nóng)村生活污水的特性與城鎮(zhèn)污水具有明顯的差異,成熟的城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)難以直接用于農(nóng)村生活污水的處理。而且安徽省農(nóng)村生活污水處理的研究起步較晚,工藝種類繁多,并且缺少相關(guān)的農(nóng)村污水處理政策和法規(guī),缺乏相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),因此如何根據(jù)安徽省農(nóng)村實際情況劃分不同的典型區(qū)域,選擇能適應(yīng)安徽省大部分典型區(qū)域的處理工藝顯得尤為重要。

        根據(jù)安徽省農(nóng)村地域、生活水平、生活習(xí)慣、氣候特點并參照《安徽省村莊規(guī)劃編制標(biāo)準(zhǔn)》各典型區(qū)域劃分(圖1),總結(jié)安徽省典型區(qū)域特征見表1。

        圖1 安徽省不同片區(qū)劃分Fig.1 Map of different districts in Anhui Province

        編號No.區(qū)位Location村莊人口分布Population distribution in villages經(jīng)濟(jì)水平特征Characteristics of economic level村莊發(fā)展階段The stage of village development地形地貌特征Topographic and geomorphic features生活污水特性Characteristics of domestic sewage1皖北稠密 低 落后 平原水量小、濃度低 2皖中居中 居中發(fā)展中 丘陵水量較大、濃度較高3沿江較稠密高 發(fā)達(dá) 平原水量大、濃度較高 4皖西稀疏 低 落后 山區(qū)水量小、濃度較小 5皖南稀疏 居中相對發(fā)達(dá)山區(qū)水量大、濃度高

        根據(jù)實際情況及安徽省水質(zhì)特性和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀,總結(jié)安徽省農(nóng)村生活污水處理存在難點如下:①水質(zhì)水量波動大,早午晚出現(xiàn)一次水量高峰,南北水質(zhì)差異大。②氮磷含量高,處理難度大。③運(yùn)行管理難度高,缺乏專業(yè)的運(yùn)行維護(hù)人員。④容易受地方經(jīng)濟(jì)特色影響,農(nóng)村生活污水經(jīng)?;祀s雨水或者家庭手工作坊廢水,造成廢水組成復(fù)雜。⑤處理技術(shù)研究起步較晚,并且缺乏相關(guān)的污水處理政策和法規(guī),相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也未正式出臺,出水執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不高。

        2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)適用性評判

        農(nóng)村生活污水處理工程設(shè)施的建設(shè)與運(yùn)行受自然地理條件和社會經(jīng)濟(jì)特征的復(fù)雜影響,因此在農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的示范與推廣中,處理工藝的選擇不僅要考慮其先進(jìn)性,還要考慮其對特定地區(qū)的適宜性,即應(yīng)選擇先進(jìn)適用工藝。綜合考慮農(nóng)村生活污水處理工藝的有效性、經(jīng)濟(jì)性和可行性,工藝的先進(jìn)性重點考慮農(nóng)村生活污水處理工藝的有機(jī)物去除率和脫氮除磷效果;工藝的經(jīng)濟(jì)性考察農(nóng)村生活污水處理工藝的基建成本、運(yùn)行成本、占地面積和經(jīng)濟(jì)收益;工藝的可行性考察農(nóng)村生活污水處理工藝的技術(shù)穩(wěn)定性、管理方便性和環(huán)境適宜性。依據(jù)國家環(huán)境保護(hù)發(fā)布的農(nóng)村生活污染控制技術(shù)政策,結(jié)合安徽省農(nóng)村地區(qū)的實際狀況,參考相關(guān)文獻(xiàn)[6-8],對農(nóng)村生活污水處理工藝指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化和篩選,建立了農(nóng)村生活污水處理工藝3級評價指標(biāo)體系,見圖2。

        2.1評價指標(biāo)權(quán)重確定采用特爾斐法,根據(jù)指標(biāo)重要確定相應(yīng)的分值,對每一層各指標(biāo)在該層中的重要性進(jìn)行評價,并給出分值。

        圖2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價指標(biāo)體系Fig.2 Rural sewage treatment technology evaluation index system

        有效性指標(biāo):主要從化學(xué)需氧量(COD)去除率、氨氮(NH3-N)去除率、總磷(TP)去除率等指標(biāo)進(jìn)行考核。總分40分,其中COD去除率15分、NH3-N去除率15分、TP去除率10分。

        經(jīng)濟(jì)指標(biāo):主要從工程投資、運(yùn)行費(fèi)用和占地面積等指標(biāo)進(jìn)行考核。總分30分,其中工程投資10分,運(yùn)行費(fèi)用10分,占地面積10分。

        可行性指標(biāo):主要從運(yùn)行穩(wěn)定性、管理方便性和環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行考核??偡?0分,其中運(yùn)行穩(wěn)定性10分、管理方便性10分,環(huán)境適應(yīng)性10分。

        2.2評分標(biāo)準(zhǔn)采用特爾斐法確定綜合效能層次體系各指標(biāo)分值。根據(jù)指標(biāo)性能優(yōu)劣程度確定相應(yīng)的分值,專家對每一層各指標(biāo)在該層中的優(yōu)劣程度進(jìn)行評價,并給出分值。確定安徽省農(nóng)村生活污水處理工程評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

        表2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評估標(biāo)準(zhǔn)

        接下表

        2.3備選方案的確定參考目前國內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理工藝研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,選取安徽省使用較為普遍的農(nóng)村生活污水處理的工藝作為備選方案集,分析各種工藝的性能指標(biāo)及其適用條件(表3),評估其在不同典型區(qū)域(皖北、皖中、沿江、皖南、皖西)的得分情況。

        表3 農(nóng)村處理技術(shù)性能分析

        選定4種工藝典型工藝進(jìn)行典型區(qū)域的得分評估,4種工藝分別如下:①工藝一。糞水+沼氣凈化池或厭氧池+穩(wěn)定塘或人工濕地污水處理。②工藝二。太陽能微動力生物接觸氧化法+人工濕地或穩(wěn)塘污水處理。③工藝三。厭氧池+跌水接觸氧化+人工濕地或生態(tài)渠溝污水處理。 ④工藝四。糞水+厭氧池+TBO污水處理技術(shù)。

        3 典型農(nóng)村生活污水處理工藝評估

        3.1有效性評估由表4可知,沼氣凈化池或厭氧池+穩(wěn)定塘或人工濕地有效性略低于其他3種工藝,太陽能微動力生物接觸氧化法+人工濕地工藝有效性最高,并且在有效性方面適用于安徽全省。

        表4 有效性評估得分

        3.2經(jīng)濟(jì)性評估由表5可知,沼氣凈化池或厭氧池+穩(wěn)定塘或人工濕地經(jīng)濟(jì)性性略高于其他3種工藝,太陽能微動力生物接觸氧化法(太陽能市電互補(bǔ))+人工濕地工藝經(jīng)濟(jì)性最低,主要是基建成本高于其他3種工藝,得分最低。

        表5 經(jīng)濟(jì)性評估得分

        3.3可行性評估由表6可知,太陽能微動力生物接觸氧化法(太陽能市電互補(bǔ))+人工濕地工藝與厭氧池+TBO+后處理可行性最強(qiáng),厭氧池-跌水接觸氧化+人工濕地或生態(tài)渠溝在皖南的可行性最高,這是因為皖南多丘陵地帶,可以利用地勢差興建工程。

        表6 可行性評估得分

        3.4整體適宜性評估由表7可知,太陽能微動力生物接觸氧化法+人工濕地工藝總體得分最高,在皖中(沿江)與皖南(皖西)適應(yīng)性評價為“很好”。在皖北適應(yīng)性評價也為“好”,說明該工藝能夠高效處理安徽省農(nóng)村生活污水,總體污染物去除效率高,微動力運(yùn)行大大降低了噸水投資和運(yùn)行費(fèi)用,且工藝成熟穩(wěn)定性高,微電腦全自動控制,運(yùn)行維護(hù)十分簡便。總體來說可以適用于安徽省全境,只是在皖北使用時需要謹(jǐn)慎考慮其工藝是否受冬季溫度的影響。

        厭氧池+TBO+后處理總體得分較高,在皖中(沿江)與皖北適宜性評價為“很好”。在皖南(皖西)的評價為“好”,說明該工藝能夠高效處理安徽省農(nóng)村生活污水,總體污染物去除效率高,高負(fù)荷微動力運(yùn)行大大降低了噸水投資和運(yùn)行費(fèi)用,且工藝成熟穩(wěn)定性高,PLC全自動控制,運(yùn)行維護(hù)十分簡便適用于安徽省全省,只是在皖南、皖西使用時需謹(jǐn)慎考慮其環(huán)境適應(yīng)性與占地面積。

        厭氧池+跌水接觸氧化+人工濕地或生態(tài)渠溝在皖南(皖西)、皖中(沿江)適宜性評價為“好”,在皖北使用時適宜性評價為“較好”。說明該工藝能夠較好地處理安徽省農(nóng)村生活污水,總體污染物去除效率較高,利用地勢差運(yùn)行可大大降低了噸水投資和運(yùn)行費(fèi)用,但是因為該工藝的使用需考慮其環(huán)境適宜性,主要適用于存在地勢差的皖南、皖西地區(qū),平原地區(qū)使用時需謹(jǐn)慎考慮水泵提升的可行性。

        沼氣凈化池或厭氧池+穩(wěn)定塘或人工濕地在皖南(皖西)、皖中(沿江)適宜性評價為“好”,在皖北使用時適宜性評價為“較好”。說明該工藝能夠較好地處理安徽省農(nóng)村生活污水,總體污染物去除效率較高,無動力運(yùn)行可大大降低噸水投資和運(yùn)行費(fèi)用。該工藝經(jīng)濟(jì)性很好,主要適用于經(jīng)濟(jì)較為落后的村莊。

        表7 整體適宜性評估得分

        4 結(jié)語

        (1)該研究建立了一個能夠反映技術(shù)有效性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)適宜性的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評價指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系不僅能評價農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的性能水平,也可評價農(nóng)村生活污水處理技術(shù)對特定地區(qū)的適宜程度,可為農(nóng)村生活污水技術(shù)示范、推廣項目優(yōu)選評價先進(jìn)、適用的工藝技術(shù)。

        (2)該研究建立的基于特爾斐法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)適宜性評估體系,可通過評判農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的性能水平與應(yīng)用地區(qū)對農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)需求特征的匹配程度來評判技術(shù)方案的適宜性,在此基礎(chǔ)上測算各備選方案的分值從而得到最佳方案。與其他方法不同的是,該方法更強(qiáng)調(diào)農(nóng)村生活污水處理的適用性,有助于提高農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的推廣應(yīng)用效果。

        (3)通過對4項典型工藝進(jìn)行適宜性評估,評價出4項技術(shù)在不同典型區(qū)域的適宜性。結(jié)合實際情況驗證了該研究所建立的評價方法的應(yīng)用具有較好的合理性,能夠反映當(dāng)?shù)氐膶嶋H狀況,可為不同分區(qū)、分級的農(nóng)村基層組織提供優(yōu)選評價與決策分析,并給中部其他氣候、地理特征相似區(qū)域提供借鑒。

        [1] 亓玉軍,魏英華,侯述光.農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀及對策研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2014,39(6):98-100.

        [2] 沈豐菊,張克強(qiáng),李軍幸,等.基于模糊積分模型的農(nóng)村生活污水處理模式綜合評價方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014,30(15):272-280.

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        [4] 夏訓(xùn)峰,王明新,閔慧,等.基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2012,32(9):2287-2293.

        [5] 駱其金,鐘昌琴,諶建宇,等.農(nóng)村生活污水處理技術(shù)評估方法與案例研究[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報,2016,6(2):105-110.

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