基于美丽乡村建设的既有化粪池优化

2020-08-10 11:19:08 admin 0

       目前我国乡镇农村生活污水多以暗沟或明渠的形式就近排放,水污染严重。 在美丽乡村建设中,选用构造简单、成本低廉的化粪池系统往往是改善农村水环境的最适措施。 但是,既有化粪池往往受环境温度变化、清掏不及时、排气设置不合理等因素影响,造成其出水水质不佳,同时化粪池出水就地排放对水源、土地造成了二次污染。 本文以此为背景,从多角度探究既有化粪池的改进方案,从而达到提高农村水环境和卫生环境的目的。

 

       一、既有化粪池简介

       1、 既有化粪池工作原理及运行流程

       化粪池是一种初级污水处理设施,其通过沉降及厌氧发酵作用去除污水中的悬浮物、有机物和病原微生物,池底沉积的污泥可作有机肥。化粪池的预处理,很大程度上可以防止管道阻塞,并有效减轻后续处理负担。三格化粪池由3个容积比为2∶1∶3 的密封粪池组成,各粪池相连通,粪液与污水由进粪管进入第1池,依次顺流至第2池及第3池。第1池密闭,池内液体相对静止或流动缓慢,水力停留时间较长,可沉淀阻留寄生虫卵;第2池密封严密,为厌氧发酵深层阶段,游离氨含量高,具有杀菌作用;第3池主要用于储粪,流入第 3 池的粪液和污水一般已分解,虫卵和病菌已基本杀除,可用于施肥。

       2、 既有化粪池种类

       既有化粪池根据建筑材料,可分为砖砌化粪池、现浇钢筋混凝土化粪池、预制钢筋混凝土化粪池、聚乙烯化粪池、玻璃钢化粪池、整体式钢筋混凝土化粪池等;根据形状,可分为圆形化粪池和矩形化粪池;根据使用人数,可分为双格化粪池和三格化粪池。

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      二、既有化粪池运行现状及存在的问题

      1、既有化粪池运行现状

近年来,在国家投资建设无臭无蝇农村厕所的改厕阶段,化粪池是资源型乡村分散卫生系统中最常见的污水处理设施,最具关键性和适宜性。 三格化粪池构造简易、建造方便、成本低廉、卫生效果好,能有效提高农村污水处理效果,对于农村卫生环境的改进和水环境的改善具有一定的积极意义。

       2、既有化粪池存在的问题及影响因素

既有化粪池目前在处理效果方面仍存在一定的问题。 项目组成员采用随机取样的方法对福建省安溪县吾邦村 20 户农户的化粪池进行现场取样,检测化粪池出水水质,结果发现大部分化粪池出水未达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求,若直接排放可能会造成二次污染。影响既有化粪池处理效果的主要因素有:

    (1)既有化粪池处理效果受温度影响大,在33~36 ℃范围内化粪池中微生物具有较高的厌氧效率,由于冬季温度较低,易造成出水水质不稳定,固态物的干湿度和液体的澄清度很难达到规范规定的就地排放的要求。

    (2)既有化粪池中污染物为黏度大、长纤维的多相物料,根据 GB 50015—2003《建筑给水排水设计规范》(2009 年版)的要求 ,每 3~12 个月应 清掏 1 次,而大多数化粪池未按要求时间清掏,造成粪便污水横流,影响环境。

    (3)既有化粪池将截留的 COD 转化为甲烷,若不能有效逸散则会带来巨大的安全隐患。

    (4)既有化粪池中的粪便常处于静止状态,底层没有和污水接触往往活性不高,粪液粪渣形成局部的堆积,导致反应不均匀,影响了出水水质。


       三、既有化粪池的优化方案

       在既有化粪池的基础上进行改造,提高现有化粪池的性能,这不仅能进一步提高农村污水治理的效果,更对提高我国农村水环境质量和生态环境文明建设水平具有重要作用。项目组成员通过归纳学者们的研究成果与试验结果,提出既有化粪池的 3 种优化方案,即内部优化、结构优化、后续优化。

       1、通过内部优化改造既有化粪池

     (1)通过改善填料优化内部

填料能拦截、沉降、分解污水中的有机物,填料种类及其放置方式对化粪池的处理效果有很大影响。众多学者在填料方面对既有化粪池进行了优化构想并进行了试验,结果表明填料的改善能明显提高化粪池的处理效果。

       改善填料能够实现化粪池反应高效化与减量化。但新型填料的使用量及其各成分的比例对化粪池处理效果有很大影响,对不同处理规模与情况的化粪池处理效果差异明显,同时部分新型填料工艺较复杂且后期维护繁琐。为解决这些不足,应在充分调查化粪池安装地实际情况的前提下,采用最适宜的技术,例如将适量含有合适比例的微生物及生物制剂的生物悬浮球加入化粪池内,处理化粪池中上部的粪液悬液与粪皮粪渣,配合化粪池底部污泥及原有填料,在节能经济的前提下改善其处理效果。

     (2)利用其他能源优化内部

由于化粪池出水水质受温度影响较大,当温度稳定时,处理效果好且水质稳定。 因此学者们提出利用其他能源对化粪池进行增温保温,维持其温度恒定,以改善其处理效果。

       稳定温度能够改善化粪池处理效果与出水水质情况,但化粪池所需能量无法估计,地热与太阳能极有可能无法满足要求,使新型化粪池失去改进价值。 建议将以上新型化粪池改为能自动启停的太阳能及地热能智能保温系统,由于化粪池的第2格是最好的厌氧发酵场所,因此对化粪池的第2格进行恒温控制,以达到利用自然能源、节能环保、节约成本的目的。

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       2、 通过结构优化改造既有化粪池

       国内外学者通过改变既有化粪池的池体构造和规模,发现有多种有利于提高其性能的新型模式。

       化粪池结构能够影响化粪池处理效果,但结构的改造较为复杂且成本较高,因此建议通过简易的改造提高其性能,例如改变化粪池的大小、形状、构造及增加自动搅拌等系统,并通过对比试验探究其最佳构造。目前整体式钢筋混凝土化粪池的三格结构还是最经济实惠的,如果要有更好的效果,可以在整体式钢筋混凝土化粪池之后 ,接入污水处理系统,不过这样成本就很高了。

       3、通过后续优化改造既有化粪池

       既有化粪池出水大多直接排放至就近水体,但出水水质不稳定,易对周围水体造成污染。 在土壤微生物指标合格的情况下,将生活粪源性污水排入土壤中,有机物可被微生物分解,从而进入自然界循环。 故增加后续污水处理系统来优化既有化粪池是目前农村污水处理出路的一条可行途径。国内外许多专家学者对后续优化进行了调查与试验,发现其能够有效对化粪池出水进行进一步处理,降低其各项污染物指标,提高出水水质。

       研究表明,后续处理对化粪池出水的改善作用明显。 但其仍存在杂草繁多、植物萎蔫等问题,对此建议设计一种新型地下渗滤系统,即将土地污灌技术与污水生态处理技术相结合,以减轻化粪池出水对环境的影响。土地污灌技术充分利用土壤的自净能力,可将粪源性有机物分解为无机物,从而纳入自然界物质循环。 该新型系统的渗滤坑用卵石、砂黏土、粉壤土填充,使其具有较好的渗水性、吸附性和毛细作用,并在其中形成具有氧化有机物作用的生物膜。 经化粪池处理后的水进入该渗滤装置,在土壤毛管浸润和渗滤作用下向周围扩散,经土壤物理截留、化学反应及微生物降解作用,得到净化处理。同时在地下渗滤系统上方种植农作物,将出水直接用作农作物肥料。 该系统能够减轻经化粪池处理后的粪便污水对水体的污染,涵养地下水,保护水资源。

 

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       本文从化粪池污水处理入手,结合国内外化粪池污水处理的前沿技术进行分析,从内部改造、结构优化、后续处理等多方面提出既有化粪池优化方案,建议研发一种由太阳能智能保温系统、自动搅拌系统、地下渗滤系统组成并加入生物悬浮球的新型化粪池,以解决当前农村由于化粪池处理效果不达标且随意排放化粪池出水而造成污染的问题,响应美丽乡村建设号召,力求减轻农村污水排放的危害。


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