生态系统处理（共9篇）
生态系统处理 篇1
随着养猪生产的快速发展及饲养规模的不断扩张, 规模化猪场越来越多, 集约化程度越来越高。养猪在满足人们肉食品消费需求的同时, 由于猪场的大量粪便污水因未经妥善回收利用及净化处理而直接排放, 给环境和水体在一定程度上也造成了污染。为了实现猪场粪污的无害化处理和资源化利用, 瑞安市森绿畜牧有限公司借创建温州市级农牧结合生态示范场为契机, 运用生态循环原理、沼气处理工艺和湿地降减模式, 建立起“猪粪收集+沼气池厌氧工艺+基质池稻草吸附降解+氧化塘狐尾草氨氮营养吸收利用+沼液田间管网输送+种植业基地施肥浇灌”的整个生态循环链的工艺处理模式, 取得了良好的治理效果, 实现了万头猪场粪污零排放的目标。
1 猪场污水的产生数量及环境影响
养猪生产是一种生物生产, 其通过新陈代谢完成生物产品的积累, 即猪代食营养元素, 经分解吸收并在体内合成人体所需要的蛋白质、脂肪;同时, 又将一些不易消化的营养物质和代谢产物排出体外。因此, 每个猪场既是一个肉脂生产厂又是一个污染生产源。已有研究报道, 每头成年猪日排泄粪便为1.9 kg/d, 排尿为3.5 kg/d[1]。如果每头成年猪日排泄粪尿折算为6kg/d, 且按育肥期4个月计算, 则每饲养出栏1头肉猪就会产生720 kg粪尿。另外, 现代规模猪场虽然通常采用节水冲洗技术, 但每天仍然需耗水3 kg/头, 4个月折算会产生360 kg污水。那么, 一个年出栏万头的猪场, 其粪尿污水的排放总量就达1 080 t。如此巨大的污染源若得不到有效处理, 既会增加猪的发病率, 又可造成环境的严重污染。
2 猪场粪污处理系统的设施设备及建设要求
2.1 干粪收集设施
规模猪场多采用干清粪工艺, 日产日清, 尽量减少冲水量。收集后的粪便贮于储粪池。储粪池一般按每20头生猪贮存1个月粪便量建1 m3容积计算, 年出栏万头猪场则需建一个250 m3以上的储粪池, 同时要分间设计, 加盖顶棚, 防止雨水入池, 池底要防渗漏。这样, 经自然发酵熟化的猪粪及沼渣可加工成有机肥后用于水稻、蔬菜、果林 (草、茶) 等种植业基地作基肥或追肥。
2.2 固液分离设备
经清洗的尿液污水进入废水收集池, 通过固液分离机进行干湿分离, 将分离的固体部分进行包装作有机肥, 分离的污水部分进入沼气厌氧发酵处理。
2.3 厌氧发酵系统
厌氧发酵处理系统的设施设备包括集水池、酸化池、厌氧池 (沼气池) 、沉淀池等, 按污水在沼气池内滞留10 d、按每存栏3~6头生猪建1 m3沼气池, 年出栏万头猪场需建一个总池容约1 100 m3的厌氧发酵处理系统。
2.4 稻草基质池
经10 d厌氧处理的污水流入基质池后, 由池内稻草进行吸附降解。一般需要配套建2~4个稻草基质池, 池深0.8~1 m, 总面积依养殖规模而定, 可按每1 000头建1.5亩, 即年出栏万头猪场需要8~10亩基质池。
2.5 生物氧化塘
经稻草基质池吸附降解后的污水进入氧化塘。污水在氧化塘大约滞留1个月, 一般要建3~5个不同氨氮浓度级差式的氧化塘, 水体深度在0.8~1 m, 四周有安全护栏, 池中放养水生植物狐尾草等对氨氮进行营养吸收利用。通常按每存栏1000头生猪配套建1亩生物氧化塘, 即年出栏万头猪场约需建5亩氧化塘。
2.6 田间管网输送系统
在连接氧化塘与蔬菜、果林 (草、茶) 园等种植业基地间铺设管网输送灌溉系统, 把经氧化后的肥液直接输送到田间用于农作物浇灌。在管网输送过程中, 要配套建立提升塔、配备提升泵等专用设施设备。
2.7 田间贮液池
在配套的种植基地建设若干个贮液池, 贮液池的数量和容量视具体情况而定, 可按不同种类农作物的施肥周期所需的贮液量测算而建, 一般可在每亩种植基地配备长1.8 m×1 m×0.8 m的储液池2~3个, 在储液池上设置水阀门及软管用于浇灌。
2.8 配套种植业基地消纳量
配套的水稻、蔬菜、果林 (草、茶) 园地面积, 应当考虑不同的沼液浓度、植物品种、土壤性质、季节气候等因素, 根据种养平衡的原则, 一般情况下可按以下面积农地承载生猪量:菜地3~6头/亩, 柑橘园4~5头/亩, 皇竹草、狼尾草地5~8头/亩, 黑麦草地2~2.5头/亩, 林地1~2头/亩, 茶园2~2.5头/亩, 水稻田2~3头/亩, 新垦地6头/亩。
3 猪场粪污生态循环系统的模式特点及工艺流程
3.1 模式特点
该模式为农牧结合型养猪模式, 主要在种植面积大或山地多的地区推广。这种模式的生产工艺特点是:猪场粪污排泄物经干清粪和固液分离后, 粪渣固体经过堆积发酵制成有机肥, 集中运输至水稻、果 (茶) 园、菜园、草地或林 (竹) 地等用作基肥、追肥;污水则进入沼气池厌氧发酵, 产生的沼气作为猪场加热能源或用于沼气发电, 沼液则经降解、吸附、氧化、吸收后通过专门管道或车辆运输至水稻、果 (茶) 园、菜园、草地或林 (竹) 地等用作基肥、追肥。这种模式以生猪养殖为中心, 以沼气工程为纽带, 推广“猪-沼-果”、“猪-沼-草”、“猪-沼-林”、“猪-沼-菜”、“猪-沼-茶”等物质循环利用型生态养殖模式, 将猪场粪污作为有机肥料被农作物完全吸收利用, 不会对环境及水源造成污染, 而且建造成本和运行费用低, 适用于周边有足够面积的山地、林地、果园或农田进行吸纳沼液的中小猪场。
3.2 工艺流程
将猪场产生的排泄物送入收集池, 并通过固液分离机对猪粪进行干湿分离为有机肥, 而留下的污水则进入沼气池, 经沼气池发酵生产沼气, 沼液排出口连接有稻草基质池, 通过稻草降解废水COD、吸纳氮磷, 而池中稻草需要补充和更换, 从基质池中捞出的半腐烂的稻草为有机肥, 可用于果园、茶园、农田, 实现养殖废弃物氮磷资源的循环利用;稻草基质池连接生物氧化塘, 该塘内可种植水草如狐尾藻, 净化效率高;生物氧化塘通过管道连接设置在田间的浇灌储液池, 而在管道上设有提升水塔和提升泵, 浇灌储液池内净化后的沼液可用于浇灌。稻草基质池和生物氧化塘均为混凝土砌成的防渗透池。通过该种工艺流程处理粪污, 实现养猪场粪污的生态循环利用, 不但美化环境, 而且实现了经济生态效益。
生态系统处理 篇2
纺织工业废水生态处理
纺织工业的废水主要是各种浆料废水、印染废水(含退浆、精练、漂白、丝光、染色、印花和整理废水)、空调回风洗涤废水、屋面和地面废水、生活废水等混合废水.其废水的性质很复杂,它决定于生产厂家生产的.品种、生产工艺、染化料选用等因素.纺织废水处理方法从原理来分有物理处理法(如过滤法、沉淀法、吸附法和气浮法等),化学处理法(如化学混凝法、电化学法、氧化法等)和生化(或生物)处理法及组合工艺处理法.根据低、中、高等排放标准的要求,采取一次处理、二次处理、三次处理.三次处理在国外也称高级处理或深度处理,废水经处理后还可回用.在印染废水生化处理工艺中,目前活性污泥法和生物膜法较为理想.
作 者：作者单位：刊 名：中国纺织英文刊名：CHINA TEXTILE年，卷(期)：“”(10)分类号：F4关键词：
生态系统处理 篇3
农业污染已经成为全球范围内水体环境质量的重要污染源, 同时也是引起水体环境质量退化的重要因素。作为化肥生产与消费的大国, 我国农业流域中的养分负荷已经成为面源污染的主要来源。在农业非点源污染负荷中, 水稻田田面径流流失的氮磷化肥量占据着较大的比重, 继而引发水质量恶化、水源紧缺以及生态环境破坏等相关问题, 影响国民经济健康持续的发展。现就长期不同施肥处理对直播稻田生态系统中的氮磷影响进行简单分析。
1长期不同施肥处理对稻田田面水中氮磷浓度的影响
稻田径流中的氮磷元素是污染水体非点源氮磷的重要污染源, 同时也是农业氮磷面源污染的主要物质。当前, 已经有不少地方将控制农业非点源污染作为水体质量管理的重要部分。概括来说, 稻田径流污染指水土流失或者是灌溉将稻田中的化肥、农药以及其他具有污染性的物质冲入到湖泊与河流中, 引发水体污染的情况[1]。在水体污染越来越严重的情况下, 农业非点源污染是一项非常重要的因素。我国是化肥生产与消费量较大的国家, 农业流域中的养分负荷是引起面源污染的重要来源。首先, 对直播稻田水中TN的影响。通过研究可以发现, 不同施肥处理实际上对田地面水中TN浓度的影响比较明显。通常情况下, TN的浓度在0.63~7.78 mg/L之间, 最高浓度与最低浓度相差比例较为明显。通过实验研究就可以发现, 施肥会增加稻田面中TN的浓度, 且浓度的大小与施肥量和施肥时间具有一定的联系。 因此, 可以说, 减少肥料的使用量, 可以有效降低田地面水中TN的浓度。其次, 对田地面水中TP与DRP的影响。不同施肥处理对TP浓度的影响是不同的。研究表明, 随着时间的延长, 水中的TP浓度会逐渐降低。TP浓度降低可能是水稻吸收、土壤吸附或者是水稻生长的旺盛期土壤对磷的吸收在逐渐增加, 从而增加水中磷的吸附, 降低水中磷的浓度。而DRP的影响, 实际上与TP相类似。磷对水藻生长具有一定的影响, 同时也是引起水体富营养化的关键性因素。 基于此, 可以将DRP作为间接反映TP水平的监测指标, 这样就可以有效判断磷肥的利用率与流失情况。
2长期不同施肥处理对土壤中氮磷含量的影响
在农业逐步发展的过程中, 氮磷肥料的使用量在持续上升。在植物生长的过程中, 肥料可以提供必需的营养元素, 对提高农作物产量具有重要的意义。但是施肥过量或不当将容易引起环境污染问题。在农业生长期间, 氮肥是需求量最大的化肥品种。如果过量使用, 将降低肥料的利用率, 同时还有可能对环境产生潜在性的污染。首先, 对不同剖面深度土壤中TN含量的影响。在分析这一因素的时候发现, 不同的施肥处理对土壤中TN含量, 会随着土壤深度的增加逐渐降低。有研究表明, 在处理TN含量在0~20 cm与80~ 100 cm之间时, 不同深度剖面的土壤并不存在明显的差异性, 但是在40~60 cm的土壤中有着明显的差异。在展开对比试验的时候发现, 除去TN外, 土壤中的各项指标均出现不同程度的下降, 也就是说土壤中的有机质与TN减少最多的均是CG。可见, 单独施肥和不施肥会促进土壤有机质的消耗, 即有机肥的施入会增加土壤中有机质的含量[2]。其次, 对不同剖面深度土壤中NH4+-N含量的影响。在展开对比试验时发现, 处理剖面深度为0~60 cm时, NH4+-N含量较高, 下层含量相对较低, 也就是说NH4+-N含量会随着土壤分层从高到低分布, 但是土壤深度剖面在60 cm以下的时候NH4+-N含量并不会出现明显的变化, 也没有规律性。 这种研究分析与土壤有机质和胶体颗粒对NH4+-N的吸附性具有一定的联系。最后, 对不同剖面深度土壤中NO3--N含量的影响进行分析, 没有发现NO3--N含量变化表现出一定的规律性, 但是浅层的剖面土壤NO3--N含量明显高于深层的剖面土壤含量。
3长期不同施肥处理对直播晚稻产量的影响
在水稻产量逐渐上升的情况下, 化肥的使用量也在持续性增加, 特别是氮肥的使用量。越来越多的农户将氮量的使用与产量等同, 从而导致在施肥量上表现出明显的盲目性。据统计, 我国氮肥的使用量占据全球氮肥使用量的30%, 可以说是世界氮肥消耗量最大的国家。氮肥是一种非常重要的营养元素, 对水稻生长、产量与稻谷品质具有重要的影响。就我国氮肥使用情况来看, 使用量明显超标, 而施肥过量必然会引起污染性问题。通过对比研究可以发现, 不同的施肥处理水稻产量有逐渐下降的趋势。通过实践同样可以发现, 相同年份在氮量使用量上存在着一定的差异。在研究分析的时候, 采取完全随机的方式来分析单因素影响。 结果表明, 在不同的6个年份中, 不同施肥处理间水稻产量存在着明显的差异, 也就是说, 在试验研究的几年间, 水稻的产量只有减氮量25%与有机肥存在着明显的差异。氮肥的使用量不应当仅仅依赖于氮素, 也就是说氮素并不能满足水稻高产的需要。在种植水稻的时候, 根据常规的氮肥使用量或者是配合有机肥来使用, 并不会对水稻的产量产生明显的影响[3]。可见, 氮肥过量使用, 可以有效减少氮肥的使用。有研究人员指出, 缓释尿素肥效期限较长, 在水稻田中具有良好保水性, 可以为水稻全生育期正常生长提供需要的氮肥量。因此, 在水稻田种植的时候, 需要根据土壤肥力状况可以适当地增加缓释尿素用量[4]。
4结语
总而言之, 研究分析长期不同施肥处理对直播稻田氮磷含量影响, 对农作物实际生产具有较强的指导性意义。即便研究分析存在一定的局限性, 但是在农业生产的过程中, 也需要根据土壤的实际情况, 科学合理施用肥料, 实现化肥的有效使用。
参考文献
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生态系统处理 篇4
研究了不同结构生态滤池处理城镇污水的效果.复合床生态滤池采用初沉池出水作为进水,用中颗粒填料和粗颗粒填料作为惰性填料层,在不同水力负荷下(HLR),CODCr、NH4+-N 去除率分别达74%～85%、30%～90%,出水浊度低.出水中NH4+-N质量浓度下降,NO3--N质量浓度显著增加.氮的转化受HLR影响较大.中颗粒填料较粗颗粒填料的处理效果好,惰性层在硝化方面起着重要作用.进出水中碱度差与硝酸根质量浓度差、氨氮质量浓度差均呈显著相关性.介绍了生态滤池内的.物质流、食物链及生态滤池的工作原理.
作 者：韩润平刘晨湘 石杰 杨健 陆雍森 刘宏民 Han Run-ping LIU Chen-xiang SHI Jie YANG Jian Lu Yong-sen LIU Hong-min 作者单位：韩润平,刘晨湘,石杰,刘宏民,Han Run-ping,LIU Chen-xiang,SHI Jie,LIU Hong-min(郑州大学化学系,河南,郑州,450052)
杨健,陆雍森,YANG Jian,Lu Yong-sen(同济大学环境科学与工程学院,上海,92)
污水生态工程处理技术概论 篇5
1.1 生态工程
生态工程以复杂的“社会———经济———自然”复合生态系统为对象, 遵循应用生态系统中物种共生、物质再生循环及结构与功能协调等原则, 以整体调控为手段, 以人与自然的协调关系为基础, 以高效和谐为方向, 为人类社会及自然环境双受益和资源环境可持续发展设计的具有物质多层分级利用、良性循环的生产工艺体系。以期同步取得生态环境效益、经济效益和社会效益[1]。
1.2 生态工程原理
生态工程涉及生态学、生物学、工程学、环境科学、经济和社会等领域, 原理众多。我国学者 (马世骏1986、颜京松1986、Ma&Yan1989, Yanetal1992) 在系统生态学理论的基础上, 对生态工程的原理作了精辟论述和提炼。把生态工程原理总结为整体、协调、自生、再生循环等基本原理。孙铁珩, 周启星等[2]提出污水生态工程是指运用生态学原理, 采用工程学手段, 把污水有控制地投配到土地上, 利用土壤-植物-微生物复合系统的物理、化学等特征对污水中的水、肥资源加以回收利用, 对污水中可降解污染物进行净化的工艺技术, 是污水治理与水资源利用相结合的方法。
2 主要生态工程污水处理技术
2.1 污水土地处理系统
污水土地处理系统是一种污水处理的生态工程技术, 其原理是通过农田、林地、苇地等土壤———植物系统的生物、化学、物理等固定与降解, 对污水中的污染物实现净化并对污水及氮、磷等资源加以利用[3]。根据处理目标、处理对象的不同, 将污水土地处理系统分为慢速渗滤 (SR) 、快速渗滤 (RI) 、地表漫流 (OF) 、湿地处理 (WL) 和地下渗滤 (UG) 五种主要工艺类型[4]。
土地处理系统造价低, 处理效果佳, 其工程造价及运行费用仅为传统工艺的10%~50%。其中污水湿地生态处理系统又称人工湿地, 目前研究最为深入、应用最广泛。通过人工湿地生态工程进行水污染控制不仅可以使污水中的水得以再生利用, 还能使污水中的有机物、N、P、K等营养物得到利用。整个系统呈自然式良性循环, 构成了具有自适应、自净化能力的水陆生态系统。该系统管理简单, 稳定后几乎不需要人的参与, 物耗、能耗低, 效率高。生态系统中的植物群体不需要另行施肥与灌溉, 还兼有美化环境的功能, 这种生态净化方法实现了水环境可持续发展[5]。
以人工湿地处理系统为例, 土地生态处理系统对污水的净化机理如下:系统中的填料 (介质) 具有巨大的比表面积, 易形成生物膜, 污水流经颗粒表面时, 其中的污染物质通过沉淀、过滤、吸附作用被截留[6]。
2.2 污水生态塘处理系统
生态塘系统是以太阳能为初始能源, 通过在塘中种植水生作物, 进行水产和水禽养殖, 建立人工生态系统, , 通过天然的生化自净作用, 在自然条件下完成污水的生物处理[7]。有机物质在生态塘处理系统中得到降解, 释放出的营养物进入了复杂的食物链中, 产生的水生作物、水产都可以被收获。生态塘处理系统能够有效地处理生活污水及一些有机工业废水, 对有机物和病原体有很好的去除效果, 具有投资少、运行费用低、运行管理简单的优点。但该系统占地面积大、易出现短流、温度较高时易散发臭气和孳生蚊虫、对氮磷的去除效果不稳定。近年来, 我国生态塘污水处理工艺研究侧重在两个方面[8]:筛选、培育高效水生净化植物;组合曝气、水生植物、水产养殖多个生物处理单元的综合功能, 营建生化一体化水生动植物复合生态体系, 是污水处理与资源利用的完美结合, 构建了一个完整的生态系统和良好的内部良性循环系统。
2.3 蚯蚓微生物滤池系统
蚯蚓生态滤池是滤床中建立的人工生态系统, 由滤床填料、蚯蚓及布水系统等组成。系统利用蚯蚓和微生物的协同作用对污水中含有的各种形态污染物质进行处理和转化。蚯蚓可对污水和污泥进行吸收和分解, 清扫滤床, 防止堵塞[9]。蚯蚓粪便可以滤除污染物, 提高处理效率。蚯蚓的存在可作为家禽饲料。污水中的生物膜污泥微生物通过食物链最终被有效地转化为蚯蚓的增长及其排泄物, 而蚯蚓的机体及其排泄物又可成为他微生物的分解利用对象, 从而进行新一轮的生态循环。
3 生态污水新型处理技术
如利用土壤毛细管浸润扩散原理, 研制成功的地下毛细渗滤系统 (the underground capillary seepage system, UCSS) [11]。地下毛细渗滤系统 (UCSS) 的中心部分是地下毛细渗滤槽, 它通过土壤过滤和微生物降解来去除污水中的污染物。在一定程度上解决了常规土地净化污水处理系统占地面积和运行费用问题, 还可回收污水和营养物质 (包括氮、磷和钾) 用于植物生长。
活机器 (living machine) 系统是加拿大出生的海洋生物学家约翰·托德 (John Todd) 发明的, 是利用太阳能以及利用由多种多样直接或间接从太阳获得能量的生物组成生态系统, 将水产养殖与人工湿地结合起来并封闭在温室里, 以创造一个高效的污水处理过程[12], 包含了沉淀、过滤、净化、吸收、挥发、硝化和反硝化、厌氧和好氧分解过程, 在获得高标准水质的同时避免了自然处理系统占地大、滞留期长、寒冷气候处理效果欠佳等弊端。
结语
污水生态处理技术基本上不涉及化学能的投入和化学品的消耗。根据国情, 我国的污水治理必须走生态处理技术的道路[13]。
摘要：阐述了生态工程的定义及原理, 重点介绍了污水处理技术的要点和意义。
我国农村污水生态处理技术综述 篇6
近2 0年来, 虽然我国污水处理厂不断兴建, 污水的处理率在不断提高, 但主要集中在城市, 全国大部分农村的污水得不到处理, 农村污水排放量在污水总排放量中的比例越来越大。
据建设部2005年10月《村庄人居环境现状与问题》调查报告, 对我国具有代表性的9个省4 3个县7 4个村庄的入村入户调查显示:9 6%的村庄没有排水渠道和污水处理系统, 生产生活污水随意排放, 8 0%的村庄将垃圾堆放在路边甚至水源地、泄洪道以及水塘边, 严重影响环境和危害居民身心健康。除农村污水处理率低这一显著特点外, 间歇排放排量少且分散, 是农村污水的又一典型特征。此外, 氮磷浓度高及含有大量的营养盐、细菌、病毒等特点给农村污水的收集和处理带来了一定的难度。因此, 加强农村地区的污水排放收集和处理设施建设工作, 避免因污水未经处理直接排放而对农村地区的水体、土地等自然环境产生污染影响, 是新农村建设中加强基础设施建设、推进村庄整治工作的一项重要内容[1,2,3,4,5,6,7]。
2 农村污水处理技术的选择
农村污水水量少且波动很大 (100m3/d~4000m3/d) , 还具有很强的季节性。与市政污水相比, 农村污水污染物的浓度偏低 (COD≤300mg/L, BOD5≤150mg/L) , 属于中低浓度生活污水, 且以有机污染物为主, 容易处理。由于农村和小城镇几乎没有完善的排水管网, 同时与城市排水管网间的距离远, 污水管网系统的投资费用高, 污水的收集与集中处理困难, 因此只能采用“集中处理与分散处理相结合”的方法。
在技术选择上应以简单实用、管理方便为原则。必须根据农村和小城镇的特点, 在满足出水水质达到排放标准的前提下, 采用投资少、运行费用低、去除率高、管理简单方便、容易维护、具有良好抗冲击能力的处理工艺或技术。在设计上应考虑模块化、定型化、智能化等原则, 以便于安装、管理和维护。
3 农村污水生态处理工艺
适宜于我国农村污水处理的生态处理工艺主要有:氧化塘处理工艺、人工湿地处理工艺、地下渗滤处理技术。
3.1 氧化塘处理工艺
氧化塘技术是一种古老的污水处理技术, 目前已有4 0多个国家成功的应用氧化塘处理城市污水。氧化塘构造简单、易于管理、处理效果稳定可靠。其机理是污水在塘内通过长时间的停留, 有机物通过不同细菌的分解代谢作用被生物降解。氧化塘与同规模二级处理厂相比, 其基建投资为污泥法的1/3~1/2;运行管理费用为后者的1/5~1/4;但占地却为后者的15~40倍。南北方相比, 北方地区应用氧化塘, 基建费用为南方地区的1.5~1.8倍;年经营费用为南方地区的1.5倍;占地面积为南方地区的1.6~1.7倍。因此, 氧化塘技术较适合应用于南方地区。
3.2 人工湿地处理工艺
人工湿地是近年来发展起来的一种污水处理技术, 通过独特的土壤一植物一微生物系统, 综合处理污水, 对氮、磷等有机质去除能力强, 处理效果好。欧美国家广泛采用人工湿地系统处理村镇地区及小型社区的污水, 取得了显著的成效。目前, 国内也有利用该技术处理小城镇污水、污染河道水、村镇污水及面源污水的成功实例。据报道:COD去除率可达80%以上, TN去除率可达6%, TP去除率可达90%[6], 出水水质BOD小于10mg/L, SS小于20mg/L。人工湿地建造简单, 投资小, 维护和运行费用低, 同时, 湿地内除种芦苇等常规治污植物品种外, 还可种植水芹菜等经济作物, 带来一定的经济效益, 这对于我国广大农村地区来说, 占地面积较大的人工湿地污水处理工艺具有很好的应用前景。
我国是湿地大国, 东北、华北、华中、西南、西北地区和内蒙古、青藏一带均有大片的自然湿地, 说明这些地区的气候条件和地理位置有利于培养人工湿地生态系统。农村面源污染造成的水体富营养化问题越来引起人们的重视, 湿地系统作为一种投资少、工艺简单、能耗低、维护简单方便的农业面源污染控制系统, 对于我国农村是适合的, 它不仅可以有效地去除氮磷污染物, 还为各种生物提供了良好的栖息地。湿地内的植物收获后还可获得一定的经济效益。在我国广大农村地区具有良好的应用前景。目前, 人工湿地污水处理工艺在广东地区应用较为广泛, 主要应用于城市污水厂的深度处理或小区生活污水的集中处理, 由于农村地区土地较为广阔, 因此人工湿地技术对处理农村污水有着更大的优势。
3.3 地下渗滤处理技术
地下渗滤处理系统是将污水经过腐化池化粪池或酸化水解池预处理后, 有控制地通入设于地下距地面约0.5 m深处的渗滤田, 在土壤的渗滤作用和毛细管作用下, 污水向四周扩散, 通过过滤、沉淀、吸附和微生物作用, 使污水得到净化的土地处理工艺[7]。
地下渗滤处理系统具有无损地面景观、不受外界气温影响、易于建设、便于维护、不堵塞、投资省、运行费用低、对进水负荷的变化适应性强、耐冲击、出水可回用等优点。其不足之处在于占地面积相对较大, 且在硝化反硝化实现生物脱氮时, 硝化反应易受到土壤内部还原性质的影响。
4 结语
我国广大农村与大中城市相比具备发展生态工程的独特条件, 可充分发挥自身优势, 充分利用现有的农田灌排渠道以及小城镇附近的废地、荒地、废塘、洼地或沼泽地、滩涂等来发展各种生态处理系统。在污水处理上应因地制宜地将处理与利用相结合, 实现污水的无害化和资源化, 进而实现水体的良性循环和水资源的可持续发展。农村污水生态处理系统的广阔发展, 对改善农村水环境、保护农村的生态环境、建设社会主义新农村具有重要意义。
参考文献
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浅析FBR废水立体生态处理技术 篇7
1.1 FBR生态处理技术的工艺原理
FBR主要应用于生活污水或类似生活污水的有机废水处理工程, 该处理系统由连续的串联的生物处理反应器组成, 通过采取一定的人工技术措施, 创造有利于微生物生长繁殖的良好环境, 加速微生物的繁殖及新陈代谢生理功能, 利用反应池内存有的巨量微生物, 氧化分解污水中的有机物, 并将其转化为稳定的无机物, 从而使污水中的有机物污染物得以降解。
1.2 FBR生态处理技术臭味净化工艺原理
FBR生态处理技术利用生化池上方充填的除臭填料及所种植的植物对生化池产生的恶臭物质进行脱臭处理, 属于填充式微生物脱臭法。臭味在微正压的条件下随曝气空气向上溢出, 在向上流动过程中, 植物根系上的生物膜和除臭填料上的微生物对恶臭物质进行吸附、吸收和降解, 微生物以细胞个体小、比表面积大、吸附性强、代谢类型多样的特点, 将恶臭物质吸附吸收后转化为无毒害的CO2、H2O、H2SO4、HNO3等简单无机物;生化池上方所种植的植物通过光合作用, 吸收CO2, 产生O2, 同时释放出宜人的香味, 使空气更清新。FBR植物除臭技术与传统的生物过滤除臭的比较如表1。
FBR生态处理技术在脱氮、去除有机物、除臭方面具有非常明显的优势, 主要技术特点包括:⑴能增强硝化反硝化效果;⑵提高生物降解性能、出水水质可全面达标;⑶内设除臭系统, 可净化环境;⑷生态环境适宜, 运行高效稳定;⑸外排剩余污泥少;⑹工程投资合理, 占地面积较小。
2 FBR生态处理技术工程实例
2.1 FBR生态技术中国国内工程实例
国内已建成多座FBR生态污水处理站, 如下为河源某污水处理厂提标升级改造工程, 如表2。
2.2河源某污水处理厂提标升级改造工程
单位:mg/L
根据提标升级改造要求, 主要污染物经提标升级改造处理后需达到 (GB3838-2002) 地表Ⅲ类水的要求, 具体如表4。
单位:mg/L
*本项目出水排入高埔河, 对非封闭的水体, (GB3838-2002) 对总氮不做要求, 该指标按 (GB18918-2002) 一级A标准执行。
3 结语
FBR主要应用于生活污水或类似生活污水的有机废水处理工程, 该处理系统由连续的串联的生物处理反应器组成, 通过采取一定的人工技术措施, 创造有利于微生物生长繁殖的良好环境, 加速微生物的繁殖及新陈代谢生理功能, 利用反应池内存有的巨量微生物, 氧化分解污水中的有机物, 并将其转化为稳定的无机物, 从而使污水中的有机物污染物得以降解。
摘要：FBR废水生态处理技术理念起源于美国的LIVING MACHINE, 后期由匈牙利生态技术有限公司通过长期潜心研究开发, 而逐步发展形成的一种低成本、高效率和具备审美价值、实现水资源再生利用目的的废水立体生态处理技术。在我国, 我国很多污水处理厂正在进行技术升级与改造。
小城镇污水生态处理技术研究 篇8
关键词：小城镇,污水处理,生态技术
(1.中铁一局集团有限公司,陕西西安710054;2.长安大学工程设计研究院,陕西西安710064;
3.长安大学,陕西西安710064)
(1.China Railway First Group Co.,Ltd.,Shanxi Xi'an 10054;2.Engineering Design Research Institute of Chang'an
University,Shanxi Xi'an 710064;3.Chang'an University,Shanxi Xi'an 710064)
近几年,随着国家环保政策的不断加强,特别是今年《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》的出台,使得城市污水处理厂的建设步伐越来越快,污水处理厂的建设范围也从最初的大中城市逐步向中小城市迈进。与此同时,我国小城镇污水处理也越来越被人们所重视。
随着我国农村城镇化水平的不断提高,小城镇人口大量增加,污水排放量逐年增大,但多数小城镇均未建设污水处理设施,使得大量污水得不到处理就源源不断地直接排入周边河流和湖泊,导致小城镇生态环境不断恶化。而且,由于我国小城镇分布分散,数量多,生态环境一旦遭到破坏,将很难得到恢复。
另外,由于国家环保力度的加强,不少对环境污染严重的工业企业纷纷关闭、重组或搬迁,而重新选择的厂址往往是环境容量大、土地资源多的小城镇,因而乡镇企业迅速发展。由于小城镇环保意识薄弱,现有污水处理率很低,污水资源化利用几乎是空白,水污染形势日益严重。
加强小城镇污水处理,避免生态环境恶化,对促进小城镇经济健康、稳定、可持续发展具有重要意义。
1 小城镇污水处理特性
1.1 小城镇污水排放特点
小城镇污水排放主要来自于生活污水和工业废水,依据工业企业产品的不同,小城镇污水水质变化较大;由于人口数量相对较少,小城镇污水排放量较小,大都在3000~30000m3/d规模范围内,且水量昼夜波动较大;由于明渠排水管道和雨污合流制排水系统导致污水中有机物浓度较低,悬浮物浓度和氮磷浓度高,可生化性较好。一般BOD5为100~150mg/L,COD为250~300mg/L,SS为200mg/L左右。
1.2 小城镇污水处理要求
基于小城镇污水排放的上述特点,小城镇污水处理应优先选择抗冲击负荷、具有一定的脱氮除磷功能的污水处理工艺;同时,由于小城镇经济力量相对薄弱,还应选择基建投资省,能耗低,运行费用低的工艺;由于小城镇技术力量薄弱,还应选择运行管理简单、便于维护的工艺;同时,为避免二次污染,还应尽量选择污泥产生量少的工艺。
2 小城镇污水生态处理技术简介
我国污水处理厂最常用的处理工艺主要有三种:A/O、A2/O及改良工艺,氧化沟工艺,SBR及其改良工艺如CASS、CAST工艺等。其中,A/O、A2/O及改良工艺构(建)筑物多,工艺流程复杂,主要用于处理规模较大(10万m3/d以上)的城市市政污水处理厂,而氧化沟工艺因为表曝系统充氧效率较低能耗较高,SBR工艺因为自控程度较高,对运行人员技术水平要求较高,因而,以上几种常规污水处理工艺并不适用于小城镇污水处理。
近年,生态处理技术(或称自然处理技术)应用于小城镇污水处理厂的研究越来越多。工艺简单、基建投资省、运行管理方便、能耗低、抗冲击负荷能力强等特点赋予了生态处理技术用于小城镇污水处理的独特优势。生态处理技术主要有稳定塘(生态塘)处理系统、土地处理系统、沟渠处理系统和蚯蚓生态滤池,现将各工艺特点简单介绍如下:
2.1 稳定塘处理系统
稳定塘(生态塘)是水中微生物和水生植物利用太阳能在生长过程中消耗污水中的有机物和氮磷等营养物质来净化污水,同时可在塘中养殖水禽,形成生态塘内稳定的食物链。稳定塘处理系统不仅可去除污染物,而且可以回收水生作物和水产,净化的污水也可作为再生水资源予以回收利用,达到一塘多用的目的。
东营采用厌氧塘、曝气塘、鱼塘、藕塘、芦苇塘的多级串联稳定塘工艺处理污水,有效地去除了有机物、营养物、重金属和细菌等,出水水质较好,达到了一级B标准,且大大降低了污水处理运营成本,每排放1吨污水只要收取0.057元的费用就可以维持污水厂的运行。该工艺的技术优势和经济优势是其他工艺无法比拟的。另据刘汝鹏等人的研究,德州采用多级串联稳定塘系统处理污水,除冬季出现出水磷超标现象外,各项指标实际出水浓度低于设计值。内蒙古集宁采用多种单元塘优化组合的工艺流程在寒冷地区短停留时间模式下运行也取得了良好效果。经过净化的污水可以达到农田灌溉标准,不仅减轻了对受纳水体的污染,还可回收利用水资源。
稳定塘处理技术由于其抗冲击负荷需要,一般占地面积较大,可利用农村地区废弃的河塘、洼地等有利地形进行改造,可大大节省基建费用。
2.2 土地处理系统
土地处理系统是利用土壤微生物和植物系统的自我调控机制和综合净化功能处理污水的生态处理工艺,目前应用较多的主要是人工湿地系统和快速渗滤系统。
2.2.1 人工湿地系统
根据系统布水方式的不同或水流方向的差异,一般可以把人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直(立式)流人工湿地深圳市沙田人工湿地污水处理厂采用两级潜流型人工湿地系统处理污水,出水主要指标可以达到一级A标准。故城县东北屯污水处理厂采用多级表面流、垂直潜流湿地+氧化塘处理系统使污水净化后达到农田灌溉用水标准,解决了决东北屯100 hm2耕地的灌溉用水,提高了污水资源的利用率,有利于缓解用水紧缺的状况。另外,强化混凝—人工湿地组合工艺和生物法-人工湿地组合工艺等污水处理技术应用于小城镇污水处理研究也取得了较好的效果。人工湿地的优势在于基建和管理费用低廉、对污染物的去除能力优异、管理和维护操作简便,在我国中小城镇具有很高的推广价值。
2.2.2 快速渗滤系统
人工快速渗滤系统CRI(Constructed Rapid Infiltration System)是采用渗透性能较好的天然河砂、陶粒和煤矸石等为主要渗滤介质代替天然土层发展起来的一种新型的生态处理系统。王艳华等人对重庆市龙溪河流域水污染综合整治工程中9座采用该工艺的污水处理厂实际情况进行分析得出,CRI工艺以其建设投资省、运行费用低、抗冲击负荷强、管理简单、运行稳定、维修方便、产生污泥及废气少、对环境影响小等优点显示出明显的技术经济优势,是适合我国国情的小城镇污水处理工艺。
2.3 沟渠净化系统
利用排水沟渠处理污水技术是在排水干沟渠顺流方向设置固定微生物载体,如在沟渠内设置填料或种植水生植物,形成生物接触氧化或人工湿地污水处理系统,对流经污水中的有机物和氮磷等物质进行吸附和生物降解,达到去除水中污染物的目的。利用现有的排水设施和天然排水沟渠处理污水,可以降低基建投资和降低运行成本,减少管理人员,对改善小城镇环境具有非常重大的意义。
郭劲松等人对三峡库区典型小城镇石宝镇的排水沟渠进行改造,对利用地形高差形成的水流跌落进行复氧,结合生物接触氧化、人工湿地和稳定塘技术对沟渠进行合理改造,开发出人工强化沟渠污水处理设施,生产性试验表明:人工强化沟渠表现出了较强的有机物去除能力,对氮磷也有相当的去除效果,适合在三峡库区山地小城镇推广。周婷等人提出将已有农田排灌沟渠就地改造为沟渠式生物接触氧化池,在其中种植水生植物、投放水生动物并加入组合填料使其挂膜,构建沟渠式生物接触氧化法污水处理系统,并在实验室采用沟渠式生物接触氧化组合系统处理模拟村庄面源污水,较好地去除了有机物并实现氨氮转化,这对小城镇控制面源污染有一定的借鉴意义。
2.4 蚯蚓生态滤池
蚯蚓生态滤池是利用人工滤床中的蚯蚓和其他微生物通过过滤、吸附、生物降解等作用去除污水和污泥中的有机物。蚯蚓在对水中和污泥中的有机物进行分解吸收的同时,还可以在其觅食过程中对滤床进行清扫、防止滤床堵塞,提高氧气利用率,另外增殖的“剩余蚯蚓”还可以作为肥料进行二次利用。此项技术已在上海成功地进行了中型试验和生产性规模的应用。
为提高蚯蚓生物滤池的处理能力,滤池填料和组合工艺的选择非常重要。常用的滤料主要有石英砂和陶粒滤料,另外在蚯蚓生物滤池后采用钢渣、煤渣混合渗滤系统既可高效除磷,又可以进一步净化、稳定蚯蚓生物滤池的出水水质。由于蚯蚓生态滤池具有工程造价低、运行费用低、管理要求低、占地面积小、二次污染少、资源化程度高等特点,在小城镇和农村生活污水、污泥处理中有着广阔的发展前景。
3 小城镇污水生态处理技术研究方向
由于小城镇经济实力不强,且缺乏专业技术人员,因此选择的污水处理工艺首先要满足这两项要求才可以实现稳定、持续运行。生态处理技术以其投资少、能耗低、运行管理简单等特点,比较适用于小城镇污水处理。要使得生态处理技术在小城镇污水处理厂较快推广应用,还需做好以下几方面的研究:
1)加强生态处理技术脱氮除磷效果研究。随着国家对污水排放标准的不断提高,氮和磷的高效处理成为所有污水厂亟待解决的难题。因此,应对上述几种生态处理技术的脱氮除磷机理进行研究,可考虑辅以其他生物、化学处理工艺进行预或后处理,以满足国家排放标准要求。
2)加强生态处理技术应用于污水厂的工艺参数研究。生态处理技术不像A2/O、氧化沟、SBR等常规污水处理工艺因应用多年已积累了成熟可靠的设计参数和运行参数,生态处理工艺污水厂应如何进行土建施工和设备选型来降低投资额度、如何调整运行参数来降低能耗成本是决定该技术能否成功应用于小城镇污水处理的关键。
生态系统处理 篇9
近些年, 我国大力建设资源节约、环境友好型的公路, 它要求保证在提高公路建设质量的基础上, 注重生态环境的保护。目前公路桥面采用沥青混凝土的较多, 由于交通量的增加、汽车油污与沥青的混合反应、雨水冲刷作用, 产生的污水较多。但在设计时, 排水系统仅从结构上考虑较多, 却很少从生态环保的角度考虑污水排放对当地环境的影响, 对环境影响较大。
2 桥面排水系统的目的与组成
2.1 桥面排水系统的目的
为了迅速排除桥面积水, 防止雨水滞积于桥面并渗入桥面铺装结构层内 (或梁体) 而影响桥梁使用的耐久性, 在桥梁设计时, 要将桥面排水问题放在重要的位置上。由于桥面径流的有害性, 只有选择有效的排水系统, 才可能尽快地排除桥面降水, 降低桥面径流的危害性。目前我国跨越公路、铁路、通航河流的桥梁和城市高架桥的桥面降水, 一般是通过横坡和纵坡流入进水口, 汇集到排水管排至地面排水设施或河流中的, 除了通过纵横坡排水外, 还要有一个完整的排水系统。桥面排水系统的主要目的是:控制行车道内水的漫流宽度和水深, 以防止车轮打滑;发生阻塞时维护很方便;不影响桥梁的整体性和美观。
2.2 桥面排水系统的组成
桥面排水系统按组成结构可分为桥面本身、过水断面、进水口、排水管、落水管和桥头集水设施, 按排水的目的可分为桥面铺装层表面排水和桥面铺装结构层排水。一般而言, 桥面排水体系结构需要注意几个问题:进水口的尺寸与布置必须与桥梁的钢筋和构件布置协调, 防止水从桥面的接缝处流出桥面直接冲刷到桥台和翼墙上, 同时要避免水和腐蚀性物质侵蚀桥梁构件;在桥下必须设计适当的排水口, 能承受落水管中水的冲刷, 并防止水流或溅起的水花溅到桥梁支撑结构上。
2.3 桥面排水处理系统设置选择兼顾环保、景观效果
随着我国环保新理念的不断发展, 桥面排水处理系统设置选择应兼顾环保、景观效果。桥面径流收集系统实现了收集桥面雨水径流并及时排放和化学危险品在运输中可能发生的泄漏事故径流的收集。收集后的雨水和污水需要进行处理, 达到有效防止污染水源、田地的效果。目前工程上主要应用的措施有:集中排水池、人工湿地、蒸发池等。
3 桥面排水系统设计应注重的问题
(1) 确定进水口合理尺寸和间距, 减小过水断面宽度。桥面径流会造成桥面水损坏、易造成车轮打滑现象, 严重影响通行能力, 产生安全隐患。确定合理地进水口尺寸和间距, 将有效减少桥面径流, 减少桥面水损坏。
(2) 排水系统应具有防水功能, 防止盐分和其它腐蚀性物质接触桥梁受力构件, 防止装有化学物质的车辆发生事故对排水系统产生严重的腐蚀作用。
(3) 景观效应。注重桥梁细部的美化, 从细节上增强桥梁美感。注重将排水系统与集中排水处理池、涵洞、周围环境的和谐设计;注重将排水管隐藏墩柱后;注重将桥面水排至地面的水管要附着或埋设在构件中。
(4) 最低限度的维护费。根据地区降雨量, 合理设置进水孔数量, 有效降低维护费用。
4 桥面表面排水设计的原则
桥面表面排水采用桥面纵横坡度以及设置边沟、横向或垂直泄水口来排除表面水.跨越公路铁路的分离式立交桥, 水质受保护的河流上的桥梁以及城市高架桥, 从泄水口排出的桥面水应汇集到桥梁纵向排水管中并排人墩, 台处竖向排水管最终排入河沟中。桥面径流水一般由纵横坡汇集到栏杆底柱底梁根部, 并在横坡形成的三角形, 或浅碟形侧沟内流动。间隔一定距离在桥面边缘设置横向或垂直泄水孔, 雨水经排水管排离。
在桥面表面排水时, 水的汇流和集中排放需要一定的时间, 这样就会在过水断面内形成积水。积水量过大时, 过水断面内的水面便会侵入桥面, 且影响桥面行车, 违背桥面排水的初衷。对于高速和一级公路桥面, 汇流过水断面内的水面只能搜盖行车道边缘之外的部分, 以保证右侧行车道无积水。
桥面横坡方向决定了水流的方向, 也即确定了汇水区的范围, 横坡坡度既影响水流的流速, 也影响行车的安全。因此, 须综合考虑两方面的影响。为增加过水断面的流量, 可在邻近其边缘约0.5～1.0m宽范围内适当增加铺面的横向坡度。必要时, 桥面横坡可比路面横坡大0.5%。
5 桥面排水设计思路
(1) 桥面径流雨水通过桥面纵、横坡汇集于桥梁防撞体边缘部, 并沿横坡形成浅三角形过水断面, 在桥面边缘间隔一定距离设置排水设施。
(2) 收集的桥面雨水沿桥梁纵向排水管汇集排入桥柱竖向排水管, 最终排入市政雨水管渠中。
(3) 为保证行车安全, 桥面汇集的过水断面的水面只能覆盖行车道边缘部分, 以保证右侧行车道无积水。
(4) 为增加过水断面的流量, 在邻近防撞体边缘部距其内边缘0.5～1.0m范围内, 适当增加铺面的横向坡度, 按照设计经验, 必要时可采用2%。
(5) 分析沿线地形及农田分布情况, 注重桥面排水系统与环保措施相结合。根据路侧不同情况, 选择不同形式的污水处理池。
6 桥面径流处理环保对策研究
(1) 当桥梁跨越湿地、水田、水塘、敏感水域 (水库) 等水环境保护要求较高的路段时, 设计选线时应尽量远离水库、湿地路段;施工时应注重保护桥下湿地资源, 禁止施工中的污水肆意排放, 对周围水田、鱼塘造成严重的污染, 考虑采用国内先进的沉淀池、分离池和蒸发池组成集中排水池, 达到良好的净化效果。
(2) 桥梁跨越林地、田地路段时, 施工时应注重保护桥下林地资源, 尤其是珍惜的乔木树种, 设计时根据实际情况可采用净化效果较好的污水处理池, 并且在池边选用乡土树种进行绿化, 最大程度地与周围景观进行了融合, 弱化了人工痕迹, 兼顾了生态景观效果。
(3) 桥梁跨越旱地、荒地等降雨量较小的路段时, 可考虑采用生态型蒸发池或造型简单的蒸发池, 满足当地的净化及景观效果。
(4) 当立交的主线以桥梁的形式跨越时, 立交围合区内的若为水田、鱼塘等, 应根据地形情况合理进行布设污水排水管道, 可尝试建立小型湿地系统, 及复合型生态系统, 注重围合区内地形处理, 充分利用水生植物自然净化达到良好的效果, 又为沿线的景观增添亮点。
(5) 当公路沿线有着浓厚的地域特色, 污水处理池设置可充分考虑采用地域特色石材突出乡土文化。
摘要：重点研究了桥梁排水系统设计中应注意的问题, 并根据桥梁跨越城郊田园、山地、立交、敏感水域 (水库) 等路段的不同情况, 从排水系统结构设计、生态环保、景观美化的角度出发, 深入分析了桥面排水系统设计中应注意的问题, 探讨了桥面排水系统设计、合理环保措施的新思路等方面问题, 提出了合理的对策建议。
关键词：桥梁,生态,径流,排水
参考文献
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