歸一模塊化農村生活污水處理模式的開發與應用

歸一模塊化農村生活污水處理模式的開發與應用

隨著開放改革的推進，城市化建設有了很大的進步，城鄉人民的生活水準有了很大的提高，國民對生活質量有了越來越高的要求，大部分新建的城鄉以及農村都趨于自來水化、水洗廁所化，以此來改變家庭的生活環境．但是，這些地區公共下水道設施建設落后，污水處理廠建設不足，特別是小城鎮對公共下水道設施建設還有財政上的困難，農村更是難以實行．2010年沿海地區，也就是中國相對發達地區，農村基本都實現了自來水化，農村生活結構發生了很大的變化，沖廁、洗浴、洗衣以及廚房都依賴于自來水，人們的生活質量有了明顯的改善，但由于配套設施跟不上，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，一般認為該數值為每人每天40 g．到2012年為止農村人口占總人口的49%，根據我國最新人口調查公布結果，我國總人口為13.7億，可以推算出每年農村向環境排放的BOD負荷總量為980萬t，這對農村水環境造成了嚴重污染．所以，農村生活污水處理系統的建立，并與農村自來水化工程相匹配才屬于一個完整的工程．

農村基本上是自然存在的，農戶居住比較分散，地勢也比較復雜．自從實行自來水化工程后，農村用水量都有所增加．農村，特別是近郊的農村生活模式發生了較大的變化，逐步轉變為城市生活模式，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，對農村生活污水進行有效處理已經成為亟需解決的問題．但是，由于農村居住分散和地勢復雜的特點，城市生活污水處理模式難以適用，研發出一套適合于廣大農村生活污水處理的模式，解決因生活污水引起的農村水環境污染問題具有極為重要的社會價值和需求．

天津科技大學王昶教授所帶領的科研團隊，早在2003年就已經開始研究和開發適合于廣大農村地區生活污水處理的技術和裝備．他們從農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，充分利用反應工程中平推流和全混流模型、化學工程中氣、固、液三相反應固定床以及微生物產生的酶的活性，優化生物反應器，經過3年馴化終于培養出了適應于低氧環境下的微生物和后生動物，再加上高質量的生物濾床，有效地解決了分散原位處理需要解決的堵塞和污泥產生的世界性問題，實現了既節能又減排的目的．2007年該成果獲得了全國大學生“挑戰杯”競賽一等獎．在天津市農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月獲得了農業部“豐收獎”一等獎．該示范工程至今已穩定運行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，還是裝備都已成熟，完全可以產業化，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，開發適合于我國國情的多戶聯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上，又開始研究和開發新型凈化槽，立足于投資少、下水管網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用歸一模塊化處理系統，將農村生活污水最難課題管網建設費用降到最低．根據地勢差異，盡可能多地將農戶生活污水聯用，然后根據污水量采用多臺凈化槽串并聯相結合，高效低成本加以處理．以“簡單就是可靠”為理念，節能減排為目標，實現無人值守，無污泥排放的高新技術集成．2014年在天津市科學技術委員會和天津市農村工作委員會重大項目的支持下，對各種農戶生活污水聯用處理進行了示范建設，實現了單戶、2戶聯用、5戶聯用、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，結合化學除磷方法，彌補無污泥排放對磷的去除效果，出水水質可以達到國家排放標準的一級A．這一完整的處理系統不僅被國內同行認可，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代表團團長福士教授的邀請，赴日本進行了學術交流和講學，充分體現了該團隊在農村生活污水處理方面的技術先進性．在2016年第六屆中國農村和小城鎮水環境治理論壇上，王昶教授發表了精彩演講，詳細地介紹了團隊在農村水處理方面的成功技術和裝備．針對適合于中國農村生活污水處理的新型凈化槽，組委會在后續的報道中將王昶教授研發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用這一無人值守、無污泥排放的節能減排高新技術和裝備．這種處理模式將會成為我國農村生活污水處理的新模式，該項目也是我校技術開發應用于社會的典范．

供稿：海洋與環境學院 曾明