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实践指南
创新农村污水管理
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5.1.2.处理工艺设计
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5.1.2.处理工艺设计

概要:
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  影响污水处理系统的工艺选择、尺寸设计和选址的关键是要明确所要达到的污水处理要求,并确出水水质满足预期的绩效要求(EPA,2002)。

  影响处理过程有效性的关键因素包括:

  i. 社会文化因素

  ii. 供水服务水平

  iii. 人口密度

  iv. 污水水量及变化系数

  v. 土壤和地下水条件

  vi. 地形

  vii. 土地可用性

  viii. 支付能力和支付意愿

  ix. 技术复杂性和村庄能力

  x. 能源需求和可用性

  社会文化因素

  在选择合适的处理工艺流程时,必须考虑村民对现状的看法、对变化的兴趣或敏感性、对特定技术的文化接受度、卫生习惯偏好以及他们参与项目的程度。污水处理系统的位置应远离重要的文化资源,例如宗教或历史建筑或墓地,这对于避免潜在冲突至关重要。

  重要的是要了解以前是否曾尝试过改善村里的卫生条件,如果有,以前这些努力为什么被嫌弃或被接受,应明确原因。了解村里的卫生教育水平也是一个重要的考虑因素。是否有任何文化因素会影响卫生习惯和技术选择?该系统可以由当地村庄维护还是需要第三方提供技术支持服务?只有在回答了这些基本问题之后,才能选择有效的方法并得到社区的认可。

  供水服务水平

  家庭供水量大或用水量高意味着污水产生量大。对于没有市政供水,仍然依靠肩挑背扛吃水的村庄,水冲厕所不适合。装有室内供水管道的村庄,用水量相对较高,则应选择处理容量大的处理工艺来处理冲厕、冲洗和淋浴活动产生的生活污水。

  人口密度

  人口密度高意味着污水产生量大,也意味着没有足够的地理空间安装就地污水处理设施。通常,就地污水处理系统适用于人口密度低于每平方公里25, 000 至 30, 000 人的情况。在更高的人口密度下,多户或社区污水收集处理系统可能更合适。

  污水水量及变化系数

  处理能力是污水处理系统设计的关键参数。在估算污水水量时,应考虑用水量、排放系数和污水收集率。在条件允许的情况下,应通过详细调查获得具体村庄的准确用水量数据。对于污水量少于 50 m3/d的小型社区,可以采用简单的两级厌氧消化系统来处理污水。对于污水量超过 50 m3/d的较大型社区,可采用包含一级和二级污水处理单元的增强的污水处理系统。

  在中国,许多登记为农村人口的农村居民为了工作而移居城市。这些人口会在中国传统节日期间(如农历新年)回乡与家人团聚。这将导致节日期间产生的污水在短期内增加。在这种情况下,可以考虑设置一个调节池来缓冲污水流量的短期波动,保证污水处理设施的正常运行。

       根据《农村生活污染控制技术规范》(HJ 574-2010),农村地区由于人口分散,生活污水变化系数较大,排水量最高时变化系数可选择2.0~4.0,日变化系数宜控制在1.3~1.6范围内。

  土壤和地下水条件

  对于土地渗滤系统,土壤在去除污染物方面起着重要作用。土壤的渗透性、含水率、饱和区深度和土壤质地决定了土地渗滤方法是否合适。此外,如果地表附近存在岩石层,则很难挖掘或埋设管道。

  渗入土壤或泄漏的污水可能对地下水构成风险。处理工艺的选择必须与地下水位相适应,避免污染地下水。

  地形

  利用重力的污水处理系统需要足够的坡度来实现自然流动。 地面平坦的地方难以实施。

  土地可用性

  在许多村庄,大部分土地用于农业、水产养殖和住房。建设集中式污水处理设施可能需要将一些土地从农业用途转变为污水处理系统用途。如果土地可用性是一个重大限制因素,则可能需要一个更加机械化和紧凑的污水处理系统,以尽量减少土地用途的改变。

  同样重要的是,未来农村获得大片土地用于污水管理的可能性会越来越小。因此,在一开始确保有较大土地面积并采用自然处理系统,例如稳定塘或人工湿地,可能对未来系统升级有很大益处。

  支付能力和支付意愿

  投资和运营成本因所选系统而异。简而言之,就地污水处理系统的投资成本很低;小型管道污水系统的投资成本中等,而传统污水处理系统的投资成本较高。在工艺设计中应充分考虑村民对环卫系统的支付能力和支付意愿。

  技术复杂性和村庄的能力

  选用的污水处理技术不能过于复杂,不能超出村庄的管理能力。依赖最少机械化设备的最简单解决方案将是农村最具可持续性和弹性的解决方案。依赖化学品或精密设备的精密污水处理系统可能在技术上和经济上难以维持。能够引入与现有环境相结合,并可利用村民文化知识的解决方案非常重要。

  能源需求和可供性

  无论选择哪种污水处理系统,都应考虑电能的需求和可供性。已经证明,在农村比较可靠的选择是最少需要外部能源的被动系统。如果村庄不愿意为该系统支付能源费,通常应该避免采用高耗能的污水处理系统。

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