美国污水就地生态处理技术的经验及启示

文章来源:中国碳排放交易网2015-10-20 00:38

美国污水生态技术的应用概况

1、氧化塘系统

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美国1901年就建成了第一个城市污水氧化塘处理工程,1983年全国城市污水氧化塘处理系统达7000座,比1968年增加一倍多,是1988年城市污水处理厂系统总数15 591座的45%,是当年城市污水二级处理厂8536座的82%。1990年全国氧化塘系统达2万个,占全国城市污水处理系统的25%。90%的氧化塘用于城市人口1万或小于1万的小城镇污水处理。 本`文内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com

2、农村家庭污水就地处理系统 本`文-内.容.来.自:中`国^碳`排*放*交^易^网 ta np ai fan g.com

在美国污水就地处理系统(OWTS)有上百年的历史,最早用于没有污水收集系统分散居住的农村家庭污水处理,其典型的处理工艺是《化粪池-土壤吸附系统》(ST/SAS)。这种方法的基础是化粪池和土壤吸附,处理系统改造简单,化粪池出水经过一个配水井分配到埋于地下的穿孔管,形成渗滤土壤场地(见图1)。由于不要能耗和运行费用,被称之为“革新/替代技术”,实际是一种生态技术,同时由于费用低和管理简单,处理设施均埋于地下,不妨碍环境卫生条件,所以成为美国分散的农村家庭污水最常用的处理方法。

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2、农村家庭污水就地处理系统

 

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随着生态技术的研究和应用,又发展了以化粪池或沉淀池为预处理的潜流人工湿地系统,一般用于社区居民污水处理,同时这种系统可以打造成庭院花园或绿地。

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(1)应用情况

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就地处理系统在美国得到政府的支持而得到广泛应用。19世纪中叶,美国有1800万个化粪池/土壤就地处理系统,占全国住宅总数的25%;1970年全国29%的家庭(1950万)污水采用了就地处理系统;1970~1980年,全国平均每年新建约50万个就地处理系统。有的州这种系统的服务人口比例很大:其中有10个州高达40%, 22个州为25%~40%,14个州小于25%。1978~1984年弗罗里达州每年平均建成56 327个就地处理系统;1986年北卡罗林那发放57835个ST/ SAS处理系统执照,1986年对该州11207个系统发放了改建许可证,1988年全州有1500万个在运行。1988年全国建成2300万个化粪池-土壤处理系统,其服务人口约占全国总人口的25%;1999年达2465万个。 夲呅內傛莱源亍:ф啯碳*排*放^鲛*易-網 τā ńpāīfāńɡ.cōm

2002年,全美有1/4的家庭生活污水处理使用了OWT技术。每天有40多亿gal(1 gal(英)≈4.55 L) 的生活污水经该技术处理系统后进入地下水。在美国居民生活污水处理所使用的技术种类统计中,城镇污水集中处理率占74.8%(服务人口与总人口比),就地处理技术占24.1%,其他技术为1.1%。

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(2)就地处理系统的安全性问题 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

20世纪中期就地处理系统安全问题曾受到质疑,主要集中在污染地下水和化粪池失效两个问题,也曾一度将就地处理改造为集中处理系统。1950~1970年约有1000万个就地处理系统被改成了集中处理设施。

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为了确认就地处理系统的安全性,美国环保局委托威斯康辛大学进行了考察研究,研究显示就地处理系统失效主要有以下几种原因; 本`文@内-容-来-自;中^国_碳0排0放^交-易=网 ta n pa i fa ng . co m

①对处理场地的评价不够仔细;
②系统的设计不够合理;
③没有按设计要求施工;
④监管部门审查不力;
⑤缺乏合理的运行操作规程等。 本%文$内-容-来-自;中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om

笔者认为,其中缺乏合理的操作管理是特别重要的原因。化粪池系统的失效通常是由于人们的忽略,对化粪池不能定期进行清理,导致泥沙淤积且进入土壤吸附场,堵塞污水进入土壤。如果有合适的场地,严格的设计、施工和运行管理,化粪池系统的有效运行寿命与集中处理系统相同,可达30~40 a,其安全性是可以保证的。

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(3)就地处理技术的优势 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

管理简单,运行方便;系统运行安全可靠;施工简单方便可以预制;造价和成本低廉;基本不耗能;不影响周围环境卫生。

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美国化粪池/土壤吸附处理的设计参考数据 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

(1)人均污水量:美国典型的农村家庭人均污水量为170 L/(人·d)(北京农村地区为50~80 L/(人·d))。
(2)化粪池容量:化粪池容量取决于服务人口数量及化粪池污泥清理的间隔时间。例如按每个家庭5口人,4个家庭20口人的污水进行联合处理时,需要化粪池容积约4 m3,预计化粪池污泥每3年清理一次。
(3)土壤处理部分:按每人占地面积约2 m2左右。
(4)穿孔管:连接化粪池出水与土壤的穿孔管埋设在土壤中,形成土壤渗滤场,其埋深根据地区的冰冻层而定。化粪池出水进入的土壤是处理系统的基础。由于处理设施均埋于地下,不影响环境卫生条件。

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3.2.5发展前景 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

2007年美国环保局委托水环境协会召开中长期发展研讨会,制定至2025年研发计划。美国环保局制定了就地处理系统的长期发展战略。美国提出以现有稳定塘、沉淀池、化粪池作为3种预处理技术,与土壤为载体的土地处理、人工湿地和地下渗滤等组合,可根据当地条件作为社区生活污水就地处理系统的选择模式。

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英国斯托夫著《水危机》(2000年)一书中,提出作为水污染解决办法的 “生态技术”。所谓生态技术就是基本全部依赖于土壤、水、植物、细菌和太阳的自然要素为基础,组成的低费用、低能耗、不加入化学药剂的自然处理系统。 內.容.來.自:中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com

书中介绍:“这项技术的兴趣已经从德国扩展到欧洲、北美、澳大利亚和全世界。如今,北至加拿大的育空地区和西北地区,南到澳大利亚和新西兰,数以百计的天然湿地和人工湿地用来处理废水和暴雨水。系统的规模从单门独户的家庭到10万人口污水的大系统。” 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

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