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    農村生活污水處理技術:關于人工濕地的一些總結和思考

    2016-12-08 15:51:44  來源:污水處理廠
        運用人工濕地污水處理可追溯到1903年,健在英國約克郡Earby的這個被認作世界上*處用于污水處理的人工濕地連續運行知道1992年,而人工濕地污水處理工藝在世界各地受到重視并被運用,還是在上世界七十年代德國學者Kickhuh提出根區法(The Root-Zone-Method)理論之后開始的。*個完整的人工濕地試驗始于1974年,是在德國的Othfrensen進行的。
        而我國是在“七五”期間開始人工濕地的研究,首例采用人工濕地處理污水的研究工作始于1988~1990年在北京昌平進行的自由水面流人工濕地。
        我國的人工濕地經歷了由引入到發展的過程。其建設的工藝和方法隨著研究成果的不斷推出而變得豐富,人工濕地的處理效能也得到不斷的完善和提高。除了在理論研究上取得了較多的成果外,作為工程應用建設的人工濕地也得到了進一步的推廣和發展,一些實用工程的建設和運行,為人工濕地的發展提供了經驗性的參考。
        但是,由于目前我國的人工濕地建設*大的問題還是在于經驗不足,缺乏長期運行系統的詳細資料,我國人工濕地建設和應用的步伐相對緩慢,這與人工濕地的本身特性是分不開的,但也與我國目前人工濕地建設和管理的體制有較大關系。
        鑒于此,進行一些總結。
        人工濕地是一種有效的、好的方法。僅就生活污水而言人工濕地是*合理*經濟的水處理方法。也是對五千年來人們處理生活污水方法的一種延續和提升。
        但是任何事情都不是絕對的和一勞永逸的。好東西要設計好、建設好、管理好,*關鍵的是要用對地方,也就是使用條件,否則也枉然或成負擔。
        人工濕地不能不管什么污水、不管多少污染物統統都投入其中——要記清楚人工濕地不是污水坑。現在的人工濕地還需要科學的指導,還要不斷的財力投入——妄想建成后一勞永逸是不現實的。政府有責任和能力在人工濕地的管理中起到決定性的作用。
        從地域上看,在我國,南北跨越比較大,人工濕地的運行狀況跟地域關系非常大。北方到冬天,人工濕地過冬非常困難,人工濕地一旦過不了冬,大量植物有機物在濕地腐敗,很容易造成二次污染。而且二次污染的程度非常嚴重,基本上是不可恢復的,除非將人工濕地重新拿翻填。據初步估算,1kgBOD在植物的光合作用下,至少可以合成30kg總碳(有機物),在將植被收割清理后,水中的有機物才算是得到有效去除,但是一旦人工濕地生產出來的植被得不了有效收割和處理,其污染能力是巨大的。人工濕地不是低成本的處理工藝,在人力成本日益增長和土地資源日益緊張的今天,人工濕地已失去其優勢了。之所以天然的濕地能夠凈化水體是在非常龐大的生態體系及生物鏈中完成的,天然濕地龐大完整的生態體系及生物鏈不是可以簡簡單單一個純人工濕地就能模仿建成的,只有依附于原有保留的天然濕地,人工進行保護與擴大形成的半人工半天然濕地才真正具有污染處理優勢。
        由此可以看出,人工濕地適合于無霜期長、植物生長期長的小規模污水的處理,進入濕地前,根據不同的水質設置預處理,餐廚廢水需要隔油,懸浮物高的需要沉淀,并不是生活污水直接往人工濕地里面丟。人工濕地的幾種類型可以與生物塘等配合使用。
        人工濕地的設計有環保部剛出的規范《人工濕地污水處理工程技術規范》HJ 2005-2010,里面有進水水質要求、預處理要求。建設部2011年出臺的《小城鎮污水處理建設標準》中鼓勵日排放量小于3000方的生活污水采用生物塘和人工濕地等自然處理工藝,并提出出水排放標準是《城鎮污水處理廠排放標準》GB18918中的二級和三級標準(3000方以下是三級標準),這是適合小城鎮實際情況的,自然處理法的優點就是投資低、運行費用低、管理方便,并且景觀效果好。若采用以機械設備為主導的處理工藝,這些小污水廠的運行成本一般都在0.8元/m3以上,是小城鎮承受不起的,建成后其命運就是曬太陽。
        和其它污水處理設施一樣,人工濕地建成后的管理是很重要的,日常管理包括植物補栽、固廢清理、植物收割與處置、水位控制、填料更換等。
        在國外,日本多用表流濕地處理河水、湖水等污染水體,這樣的案例有上千處,在歐美,分散型的小鎮和居民區用潛流濕地來處理生活污水,這樣的案例更多,效果是得到肯定的
        在我們國家,人工濕地研究和設計還不到20年的時間,日漸成熟,但還有很長的探索和改進空間,結合實際做人工濕地的研究、因地制宜的開展應用是非常有意義的,不能一棍子打死。
        那么,現在人工濕地都存在些什么問題呢?
        首先,一個成功的人工濕地,對其的管理應該是方便的,人工濕地種植了很多固氮固磷的植物,草本植物的清理就是管理方向的重點,植物在生長過程中吸收富營養化污染物作為養分,在其整個生命周期是營養的生產者,吸收太陽能,通過光合作用制造營養,例如蘆葦,這玩意兒到秋天就詩情畫意的枯萎了……如果不清理出來,那么,濕地水體營養化反而加劇,前期的污染物分解吸收工作白做;但如果清理,那么相應的人工組織、收割后的植物處理堆肥等,由誰來組織?誰來管理?經費誰提供?另一方面,中國現階段采用人工濕地進行污水處理的地區污水進水基本上都是未經處理的原水(有的先經過一次簡單的一級處理),但是濕地一般只能用于處理經二級處理后的出水。因此可以想象得到,在濕地建成初期對污水的處理效果相當好,但是幾年后人工濕地污染吸收到達一個飽和點時,不僅隨新進入的污水不能得到有效的處理分解,大量枯萎的植物腐爛發臭,成為內部新增污染物,這時的人工濕地基本上就淪為一個擺設品,而吸附濕地里面的污染物將很有可能成為二次污染源,并招蚊惹蠅,對環境產生惡劣的影響,威脅周圍居民的生活工作安全衛生。
        其次,人工濕地*大的問題,防滲,目前很多的人工濕地,往地下水滲漏的不在少數。地下水系的污染是非常可怕的,其后果的嚴重性是不可估計的,畢竟地表下地層復雜,地下水流動極其緩慢,因此,地下水污染具有過程緩慢、不易發現和難以治理的特點。地下水一旦受到污染,即使徹底消除其污染源,也需要十幾年,甚至幾十年才能使水質復原。至于要進行人工的地下含水層的更新,問題就更復雜了。有些地區人工濕地的周邊,地下水污染嚴重,以至于用地下水喂豬都成問題……
        再次,撇開農村這個特定環境,人工濕地在處理功能程度上還是值得借鑒的。但基本上人工濕地都修在鄉下,而大部分的處理工藝哪一個不需要專人或者兼職管理?因為在農村,鄉鎮一級的政府在環境綜合治理方面大多缺乏有效的措施,基本上沒什么真正專業的管理人員;因為在農村,污水收集系統不夠完善導致人工濕地的進水條件無法穩定;因為在農村,對各地的實際情況研究不全,技術資料不充分,對植物的選用、參數選擇上都存在跟風現象。這些*后導致了大多數人工濕地*后都逃不了衰草連天的結局……當然這些跟政府部門的分工管理也有很大關系,但可以看出的是,要使人工濕地成為生活污水處理工藝中的成熟使用工藝還需要考慮多方面問題。
        從根本上來說,所謂的人工濕地就是一個低濃度污水處理廠,需要有專業的人去管理,對進水要求比較高,就全國正規的污水處理廠又有幾個能運行的很好的,建的是濕地,到*后都成了臭水坑。
        人工濕地的成功,完工后的管理是重點,那么設計呢?以前,我認為,人工濕地后期的管理是工程成敗的首重,現在我認為,人工濕地的概念設計亦是重中之重。
        接觸過那么多的企業公司,在人工濕地上,真正有自己見解的,無;真正有自己研究成果的,無;真正做了研發的,無;真正對人工濕地能做到深度理解的,完全沒有;真正全盤抄襲的,全部都是。一些企業,隨便參觀個把例子工程回來就敢依葫蘆畫瓢,照貓畫虎。殊不知,人工濕地的設計具有相當的針對性和唯一性,其流程設計,工藝組合,完全是根據現場環境,水質條件,達標要求等來“定制”的,其背后所深諳的機理,在沒有弄明白之前,冒然上手,其結果,就是目前大多數人工濕地的種種問題——堵塞、漫流、出水黑臭、氣味四溢、淤泥沉淀嚴重。
        嚴謹的態度才是質量的保證,施工如是,設計更是如是。
        你的面積怎么計算出來的,你的去除率如何保證?是參看的資料還是有自己的實踐?你的工藝如何組合?如何重復?填料級配怎么考慮?池床比率怎樣才合適?池床深度如何考慮?停留時間是傳統的3-5d還是20-30h?什么條件下需要前處理,什么時候需要預處理,前處理預處理怎么設計?要不要曝氣,曝氣怎么做,設計在那個工藝段?植物怎么配置,植物根系深度如何考慮?什么工藝主要處理什么污染?什么措施保證持續運行?設計末頁有管理建議么?有管理細則么?
        比起分析優點與成效,我更加看重批評的意見和建議。在人工濕地是與否之前,我選擇是,因為我認為它是一個有意義的事情——盡管它的現實非常遺憾。
        在一個浮躁的大背景下,沒有學術態度,沒有科研精神,一切以利益為重——我所接觸的很多公司,打著農村治理的名號,一個30方水的工程,能夠收40萬的費用,而在其施工完畢不到3個月,這個工程就被廢棄——設計嚴重不合理,無法運行……我們對其能期待有什么案例么?
        一個公司參觀了某地成功的人工濕地項目,本著友好交流的態度,設計主持者給他們做了一些基本的介紹,而后這家公司所有的工程如出一轍——只是,它的出水依然如是,表流漫過,植物稀疏,甚至一個工程完工到現在都長不起植物.....能期待有什么經典案例么?
        在合適的、適用人工濕地的地方推廣人工濕地,要因地制宜,而不是再向以前那樣農業學大寨就全國各地都搞梯田,那是典型的教條主義。污水處理有很多方法,要根據需求,選擇合適的、適宜的技術,從處理污水的角度去考慮問題,這樣才能解決污染。
        總結上述所述,無外乎以下幾點:
    1、人工濕地的建設占用耗費了大量的土地面積。這對于我國,尤其是我國的中心城市而言,是其發展和推廣應用開來的一個摯肘。在我國現行城市建設和規劃發展的體制中,是不可能于城市中騰出一塊較大的土地出來建設人工濕地的。
    2、人工濕地建設的開挖量大,對環境的影響較大。人工濕地建設大規模的土方開挖和固化池體建設,對區域內的生態環境存在著嚴重的影響。尤其是對工程建設區域的復耕具有非常重大而長遠的影響。在我國目前的濕地建設和管理模式下,建設謹慎,發展緩慢。
    3、人工濕地的管理體制不完善。用一句話來形容是,人工濕地“建一個廢一個,廢一個死一個”,以至于人工濕地在建成后很多都成為了當地政府的一個累贅。這是由于我國目前現行的人工濕地管理制度所制約的。很多的人工濕地在建成后,即交付當地政府進行管理(主要是鄉鎮或村組),而當地政府部門卻拿不出一定的經費對其進行預算和管理,包括灌溉、植物殘體收割、病蟲防治、人工費用支付等,這就導致了人工濕地成為了一個包袱,丟不掉也甩不脫。
    4、人工濕地工程工藝的雜亂和不規范。人工濕地進入我國的時間雖不長,但其所形成的工藝類型卻不少。由于理論研究所針對的污水類型不同,研究過程中的地理位置和影響環境不同,因而所形成的處理工藝也不盡相同,加之這門學科切入的時間較短,沒有形成一個既定的規范和標準,這就給人工濕地工藝的甄選帶來了很大的困撓。究竟選擇何種工藝形式更加符合本區域的環境特征成為了建設者和決策者們需要慎重考慮的問題。實事是,很多決策者們單憑自己的*感覺和單一印象,甚至是個人的交情就可以確定某個研究者所制定的工藝方案為工程實施方案。這樣做的結果無外乎兩種,一是僥幸成功,二是功虧一簣。
    5、施工技術的落后。人工濕地污水處理技術作為一門學科,其有自己的施工技術規范,包括布水方式、填料選擇、填料鋪設、墻體的構建、防水層的建設等等。這些除了必要的技術規范外,還需要有較深的經驗積累。然而我國目前從事人工濕地建設施工的隊伍參差不齊,不要說施工經驗,有些甚至是連施工圖紙也是*次見到。這樣素質的施工隊伍所建設的人工濕地可想而知了。
    6、人工濕地建設時的隨意性較大。人工濕地建設時應秉承“具體情況具體分析的觀點”,但實際在建設過程中,作為業主方的建設單位卻具有很高的決定權。為降低建設成本,常對工程的建設進行過分的干預,包括施工工藝的變更、工程工藝的增減、植物的配置以及工程材料的選擇和應用等。這就導致了工程運行后存在著較大的漏洞和隱患。
    7、人工濕地管理技術的不完善。不同環境條件下的人工濕地系統管理方法不盡相同,由于目前我國人工濕地大都采取托付當地有關部門管理的方式,而管理人員的專業素質較低,因此,也就無從談起良好的工程管理了。
    8、支持人工濕地建設的基礎數據和研究資料太少。雖然國內從事人工濕地研究和建設的從業人員不乏其人,但由于其所形成的成果都是其花費了較大的投入所形成的知識產權,在我國現行知識產權體制尚不完善,知識產權意識淡薄的環境下,沒有多少人愿意將各自的研究成果共享探討。這也就導致了,我國人工濕地基礎研究數據不僅量少,而且保守。
    人工濕地作為一門新興的學科和應用技術,對于我國生態型社區的建設具有非常重要的意義和作用。有人說,人工濕地、濕地或者說環境治理的踟躕不前,不是因為錢的問題,也不是因為技術的問題,而是因為在這個過程中所發生的利益分配不均而形成的問題。或者說這個說法有偏頗,但細細思考一下,又何嘗不是呢?

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