磷是水生生物生长的必要因素,水体中适当的磷含量对植物的生长有一定的促进作用。但水体中的磷过量积累,会产生水体富营养化现象,水体富营养化现象表现为:藻类的大量不可控繁殖,DO下降导致鱼虾类大量死亡,进而水质恶化。在自然条件下,一个湖泊从贫营养湖转变为富营养湖是一个很缓慢的过程,但在人类活动的干扰下,对湖泊中排放大量的氮磷,会大大加速湖泊富营养化的进程。
1.2.2 对动物及人类的危害
湖泊中排入大量的氮、磷等营养元素,并在合适的温度下,就会导致藻类的大量繁殖,水面上形成很厚的蓝绿色水华,影响美观,并且散发出大量的令人不愉悦的气味。并且,有些藻类含有藻毒素,藻毒素在水体中会影响到人类的饮水安全。藻毒素是一种具有多器官毒性、遗传毒性甚至致癌性的物质,轻则会引发人类过敏反应、肠胃疾病等,重则会导致人类发生急性肝衰竭、诱发急性肝炎等。
2、生物除磷技术
生物除磷的基本原理可以分为2大类:第1类是以聚磷菌为主;第2类是以反硝化聚磷菌为主。以聚磷菌为主的除磷过程,主要是通过聚磷菌在厌氧条件下,通过吸收废水中溶解性的有机物合成β-羟基丁酸(PHB)等,此过程所利用的能量是通过体内聚磷酸盐的分解产生的,因此会释放磷;好氧条件下,通过细胞内PHB的分解产生能量,聚磷菌可以过量吸收废水中的磷酸盐,磷酸盐在细胞内发生一系列反应会转化为聚磷酸盐,后通过排放富磷污泥达到除磷目的。如图2所示为聚磷菌除磷原理图。以反硝化聚磷菌为主的除磷过程,厌氧阶段与聚磷菌在厌氧阶段过程一致,在缺氧阶段,反硝化聚磷菌通过反硝化除磷,它以NO3-和O2-为电子受体,利用体内的PHB作能源和碳源,分解成乙酰CoA,一部分用于细胞合成,大部分进入三羧酸循环和乙醛酸循环,产生氢离子和电子;从PHB分解过程中也产生氢离子和电子,这2部分氢离子和电子经过电子传递产生能量,产生的能量一部分供聚磷菌正常的生长繁殖,另一部分供其主动吸收环境中的磷,并合成聚磷,故而反硝化聚磷菌从废水中过量摄取磷,磷同样可以通过排放富磷污泥除去。如图3所示为反硝化聚磷菌除磷原理图。
复合生态湿地系统指的是运用土壤、微生物、植物等生物、物理、化学联合作用,对污水做净化处理的一种技术。其作用原理有:过滤、吸附、滞留、沉淀、微生物分解、植物遮蔽、转化、残留物积累、养分吸收等,此系统对污水处理效果显著,出水水质较稳定,可将污水内的大量重金属、有机物去除,其脱氮去磷效果较好,加之运行管理起来较简便,近年来在生活污水处理中应用较广。
2、农村生活污水特征
农村生活污水特征主要表现在以下两方面:
,水质特征。
农村生活污水排放过程中,污水水质由于排水类型的不同存在显著差异。按照排放的地点、水质特征所表现出的差异,农村生活污水有居民生活洗涤污水、养殖废水、厕所污水、厨房污水、其他类型的污水等,其中污染物浓度较高的厕所污水,会产生较大的臭味,厨房污水、洗衣污水等污染也相对高,其他类型污水比较干净。农村生活污水的水质通常很稳定,污水中磷、氮、有机物等营养物质的含量相对高,并不会产生有毒物质。
第二,排放特征。
由于农村村民居住并不集中,很多污水处理设备不完善,所排放的污水很多未经过处理,这就使农村的生活污水排放表现出不连续的状态,主要表现在,生活污水的排放量与村民生活规律没有太大变化,一般早上排水量多于白天,夜间的排水量相对少,水量的变化较为明显,所排放的生活污水呈现不均匀排放,且变化幅度相对大。再加之农村居住人口相对少,其分布较广,这就使大部分村庄无健全的生活污水排水管道,随意排放,污水处理基础设施也不健全,很多污水没有做相应处理,居民直接将其排至河道,从而污染居民居住环境。
3、农村生活污水处理中复合生态湿地系统的具体运用
3.1 复合生态湿地系统在水质处理中的运用
,污水处理人员对农村生活污水进行处理时,需按照具体污水水质特征、排放方式等实施,主要目的是脱氮除磷。将复合生态湿地系统运用到其中,处理效果较好,但处理过程也较复杂,处理过程分别有沉淀、吸附、离子交换、络合反应、硝化、反硝化、营养物质吸收、微生物降解、生物迁移转化等。
由于农村生活污水当中含有很多微生物、植物生长过程所需的无机质、有机质、磷、氮、磷等,而复合生态湿地生态系统在这个运用过程中,遵循生物生态、因地制宜、综合利用等理念,选取生态节能型污水处理技术,也就是把生态方法、生物方法进行有效结合,同时较好地综合相应的厌氧调节槽,以使得农村生活污水中的BOD、COD能够完全清除,并起到较强的除磷作用、强制充氧反应槽硝化作用。
第二,污水处理人员也可选取太阳能当做外加动力,此种污水处理方法操作过程较简便,过程比较流畅、处理成本、运行费用非常低,与国内农村生活污水处理特点有很多相似之处。
第三,复合生态湿地系统运用过程中,生活污水会直接流到厌氧调节槽中。厌氧调节池设置于地下并在内放置定量填料,厌氧调节池中所残余的污水会自流到强制充氧反应槽,通过风机曝气完成污水充氧,这就会让大量污水于充氧反应槽中通过好氧微生物进行处理之后,降解大量有机物。氨氮通过硝化直接生成亚硝酸根、硝酸根,运用气提把氧化之后的硝化液直接回流于厌氧调节池内,出水直接通过生态渠流到好氧生态床内,在好氧生态床间未设置跌水充氧单元,通过多级好氧生态床之后通过生态渠顺次流到级的氧化塘、人工湿地,而后出水达到城镇污水处理相应标准后排放。此种处理方法优势较明显,主要表现在:污水处理工艺选取微曝气、势能增氧,运用风机空气直接形成相应的气提,使硝化液快速回流,可明显降低对电能的损耗。并且之后的污水处理主要选取势能增氧,有效运用地形、地势各层形成增氧,同时运用地形地势,构建相应的跌水充氧单元,并根据生态渠、好氧生态床、人工湿地等特点和农村环境进行较好地融合。
3.2 复合生态湿地系统在有机物处理中的运用
复合生态湿地系统在农村生活污水处理中效果较明显,尤其在脱氮除磷处理中,主要把人工湿地系统和组合的生态浮床系统进行较好地结合,运用厌氧与好氧单元形成复合生态湿地系统,以较好地解决农村生活污水处理中常出现的氮、磷问题。相关人员为尽早脱氮除磷,使农村生活污水问题得到较好的解决,应加强对复合生态湿地系统的运用,主要表现为:
,选取合适的复合生态湿地系统基质并对其进行组合,以便强化基质的氮磷吸附能力,以促进微生物、植物快速生长;
第二,相关人员应选取耐寒能力、抗逆性、根系特征、脱氮除磷能力等较强的植物,以便能够处理各种浓度生活污水,强化污水耐性,增强生活污水中氮磷的吸收去除能力。同时要选取与冬季生长环境相符的植物,其根系较发达,如酸模、水芹等,以改善农村生活污水处理效果;
第三,相关人员对复合生态湿地系统的具体结构类型、运行情况做相应比对,建设安全、合适的氧化塘、生态浮床,可建议农村村民选取一个水产养殖,以改善复合生态湿地系统运行效果。同时加强对生态湿地植物资源的有效运用,并做好农村污水处理地区的景观设计工作,所选取的植物需具备较强的除污能力的同时,还能美化污水处理区的环境,如鸢尾、芦苇、美人蕉。
第四,要想确保农村生活污水处理中复合生态湿地系统得到有效运用,相关人员还可选用一些具有推广价值的植物,如巨菌草、象草等。象草属于亚热带、热带区域常年生长的一种草本植物,其生长速度非常较快,生物量很大,很多植株能够长到3-4米高,是一种较典型的高蓄能植物。因为象草的生长周期非常、生长速度快及根系较为发达等优势,将其运用到人工湿地中,效果较明显。巨菌草是一种比较典型的C4植物,其太阳能的转化率非常高,每年的鲜草达到200-400t/hm2,运用优势主要表现在:根系非常发达,生物量非常大且抗逆性非常强等。在复合生态湿地系统运用过程中,巨菌草应用相对较好,不仅能作一种良好的药用菌培养原料,还可将其当做畜禽养殖饲料,可在农村生活污水处理中有效运用,具有较高的生态价值。