¿Cuáles son los principales métodos de tratamiento de aguas residuales domésticas rurales?
Según los informes, la vida rural se está urbanizando gradualmente y las aguas residuales domésticas provienen principalmente del agua de los inodoros de las granjas, del agua de lavado de la cocina, del drenaje de la lavadora, del drenaje de la ducha, etc. Según la concentración de contaminantes en el agua, se puede dividir en dos partes: aguas negras (agua de descarga del inodoro) y aguas grises (agua restante del drenaje).
Tecnología unitaria de tratamiento de aguas residuales domésticas rurales
En los últimos años, los procesos de tratamiento de aguas residuales domésticas rurales han variado, pero todos son combinaciones diferentes de tecnologías de tratamiento unitarias. Las tecnologías prácticas para el tratamiento de aguas residuales domésticas rurales incluyen principalmente fosas sépticas, tanques de biogás para purificación de aguas residuales, tanques de aireación general, biorreactores por lotes de secuenciación, zanjas de oxidación, tanques de oxidación de contacto biológico, humedales artificiales, tratamiento de tierras y estanques ecológicos, etc. De acuerdo con los requisitos funcionales del cuerpo de agua receptor, combinados con la situación económica, la infraestructura, las condiciones ambientales naturales y la dirección del drenaje de las áreas rurales, se selecciona la tecnología de tratamiento adecuada para el área local.
1. Tecnología de pretratamiento
Las fuentes de aguas residuales domésticas rurales son numerosas y dispersas. Se recomienda seguir el principio de desvío de aguas residuales. El agua de lluvia se recoge individualmente a través de tuberías o desagües, y luego se vierte directamente al ecosistema para su tratamiento o riego de tierras de cultivo, etc. Para la recolección y pretratamiento de las aguas residuales domésticas, se recomienda mantener una fosa o fosa séptica cerca de la entrada del pueblo. Los tanques sépticos no sólo recolectan aguas residuales, sino que también eliminan parte de la materia orgánica a través del metabolismo microbiano.
Para construir una nueva fosa séptica, el flujo del proceso es: tanque de separación - tanque séptico - tanque de acidificación - tanque de oxidación - descarga. Este proceso no tiene energía, tiene bajo consumo de energía, ocupa poco espacio y tiene buena calidad del efluente. Sin embargo, las fosas sépticas presentan deficiencias como dificultad de limpieza, producción de gases olorosos y tuberías obstruidas. El Departamento de Drenaje Provincial de Sichuan recomienda reemplazar los tanques sépticos con rejillas y tanques de arena para eliminar los desechos grandes y evitar obstrucciones antes de que las aguas residuales se conecten a la red de tuberías municipales, sin afectar el tratamiento bioquímico de las aguas residuales. Este objetivo se puede lograr con relativa facilidad siempre que se cumplan las condiciones necesarias. Los estanques cercanos a las casas de los aldeanos se transforman adecuadamente.
Qing Zhipeng y otros diseñaron un dispositivo de pretratamiento de tanque de sedimentación de rejilla para eliminar desechos grandes y sedimentación, que no solo logró buenos resultados sino que también redujo los costos de construcción.
2. Tecnología de tratamiento biológico
La tecnología de tratamiento biológico utiliza el metabolismo de los microorganismos para convertir contaminantes orgánicos en estado disuelto o coloidal en sustancias estables e inofensivas. El contenido de materia orgánica de las aguas residuales domésticas rurales es relativamente alto y el contenido de sustancias tóxicas y nocivas es bajo. Los procesos de tratamiento suelen centrarse en el tratamiento biológico. En la actualidad, la tecnología de tratamiento de unidades biológicas para aguas residuales domésticas está relativamente madura y también se están desarrollando muchos procesos nuevos. La tecnología de tratamiento biológico incluye dos categorías: tratamiento anaeróbico y tratamiento aeróbico.
3.2.1 Tecnología de tratamiento biológico anaeróbico
La tecnología de tratamiento biológico anaeróbico no requiere aireación ni oxigenación, produce menos lodo y es un sistema de tratamiento de aguas residuales de bajo costo y fácil de gestionar. La tecnología de tratamiento puede cumplir con los requisitos técnicos del tratamiento de aguas residuales domésticas rurales. Los procesos comunes en el tratamiento de aguas residuales rurales incluyen filtros biológicos anaeróbicos y tecnología de tratamiento anaeróbico compuesto.
3. Filtro biológico anaeróbico
El filtro biológico anaeróbico es una piscina sellada con relleno colocado en la piscina. Las aguas residuales ingresan a la piscina por el fondo y se descargan por la parte superior de la piscina. piscina. Este proceso tiene un bajo consumo de energía, es fácil de operar, tiene una gran capacidad de procesamiento, puede mantener una alta concentración microbiana en el filtro, no requiere equipos separados de separación de lodo y agua y tiene un bajo SS de efluente. Los problemas existentes son que el costo del material del filtro es alto, el material del filtro es fácil de bloquear y la biopelícula es espesa. La concentración de sólidos suspendidos en el agua entrante debe controlarse estrictamente. Ma Chuanjun et al. utilizaron conchas de ostras como materiales filtrantes para estudiar el efecto de los filtros biológicos anaeróbicos en el tratamiento de aguas residuales domésticas en condiciones de baja temperatura en primavera. Los resultados muestran que cuando la temperatura del agua residual es de 14-16°C, la concentración de DQO del agua de entrada es de 500-600 mg/L y el TRH es de 14 horas, la tasa de eliminación de DQO puede alcanzar el 83%.
4. Tecnología de tratamiento anaeróbico compuesto
La tecnología de tratamiento anaeróbico compuesto combina las ventajas del reactor anaeróbico de lecho de lodos y el filtro biológico anaeróbico para una nueva tecnología de tratamiento centralizado de aguas residuales domésticas. Esta tecnología tiene las características de buen efecto de procesamiento, bajo consumo de energía, bajo costo operativo y operación y administración convenientes. El reactor anaeróbico compuesto desarrollado por el Instituto Municipal de Investigación y Diseño de Ingeniería de Shanghai utilizando el modelo de proceso combinado de tratamiento anaeróbico ha logrado buenos resultados en el tratamiento de aguas residuales rurales de Shanghai.
5. Tecnología de tratamiento biológico aeróbico
La tecnología de tratamiento biológico aeróbico utiliza la acción de microorganismos aeróbicos (incluidos los microorganismos facultativos) para tratar contaminantes en condiciones aeróbicas. superior al 90% y generalmente es más adecuado para pueblos con malas condiciones económicas o zonas con mayores necesidades de agua.
Los procesos aeróbicos adecuados para el tratamiento de aguas residuales rurales incluyen tambores biológicos, platos giratorios biológicos, SBR, filtros biológicos, zanjas de oxidación, etc.
6. Estanque de oxidación por contacto biológico
El estanque de oxidación por contacto biológico es un método de biopelícula. En esta tecnología, el relleno se sumerge completamente en las aguas residuales. Durante el proceso de contacto trifásico entre oxígeno, aguas residuales y relleno, los contaminantes se eliminan a través de la biopelícula adherida al relleno. El tanque de oxidación por contacto biológico es fácil de operar y administrar y es más adecuado para zonas rurales.
Nuestro país ha estudiado y aplicado tecnología de oxidación biológica por contacto en algunas ciudades y pueblos con condiciones de tierra limitadas, bajas temperaturas invernales, buenas condiciones económicas o altos requisitos de agua, como Puxin Village, distrito de Luogang, ciudad de Guangzhou. , Taizhou, provincia de Jiangsu, aldea Dongbei y aldea Zhaojia en la ciudad de Dainan, municipio de Qukou en el condado de Pingluo, Ningxia, etc.
7. Proceso secuencial de lodos activados por lotes (SBR)
El proceso secuencial de lodos activados por lotes (SBR), también conocido como proceso de lodos activados intermitente, integra tanque regulador, exposición al tanque de gas y El tanque de sedimentación está integrado y no es necesario instalar un sistema de retorno de lodos. Este proceso es fácil de operar, ahorra inversión, tiene efectos estables, el lodo no es fácil de expandir, tiene una fuerte carga de impacto y tiene la capacidad de eliminar nitrógeno y fósforo. Es adecuado para áreas rurales con economías relativamente desarrolladas y tierras limitadas. uso, grandes cambios en el volumen de agua y altos requisitos de calidad del agua efluente para el tratamiento de aguas residuales pequeñas y medianas.
El SBR de extracción de gas integrado trata aguas residuales domésticas rurales con bajo C/N, y los indicadores de calidad del agua efluente DQO, NH/-N, TN y TP pueden cumplir con los requisitos secundarios de GB18918-2002. Las tasas de eliminación de materia orgánica y nitrógeno amoniacal mediante el SBR de Yan Lilong et al. utilizando cáscara de arroz como portador fueron del 90,46 % y 95,64 % respectivamente, mostrando buenas características de nitrificación y desnitrificación simultáneas. La aldea de Nanbaixiang Jinzhu, distrito de Ouhai, ciudad de Wenzhou, provincia de Zhejiang, utiliza el método SBR para tratar las aguas residuales domésticas. Los resultados del monitoreo de la operación del proyecto durante 2 años mostraron que se alcanzaron las tasas de eliminación de DQO, DBO5, NH3-N y TP en el efluente. 80,0%, 93,3%, 90,1% y 91,1% respectivamente, el efecto operativo general es estable.
8. Filtro biológico aireado
El filtro biológico aireado, denominado BAF, es un filtro biológico de tercera generación que combina las ventajas del método de biopelícula y del método de lodos activados. BAF tiene las funciones de eliminar materia orgánica, sustancias nocivas, desnitrificación y eliminación de fósforo. Ocupa un área pequeña, tiene una pequeña inversión de capital, bajo consumo de energía y bajos costos operativos.
Yang Wenlan et al. utilizaron filtros biológicos aireados de flujo ascendente para tratar las aguas residuales domésticas rurales. La investigación muestra que, en condiciones de proceso de HRT de 3,2 h y una relación gas-agua de 5:1, CODcr, NH3. -N, tanto BOD5 como SS cumplen con los estándares de emisiones de primer nivel de GB 8978-1996.
9. Tecnología de tratamiento ecológico
La tecnología de tratamiento ecológico se puede combinar bien con las condiciones geográficas naturales de las zonas rurales, como estanques locales abandonados, marismas, tierras abandonadas, etc. por lo que la inversión de capital es baja, no es necesario agregar productos químicos durante la operación, el costo de operación es bajo y la producción de lodo es pequeña y puede cumplir con los estándares de reciclaje agrícola después del tratamiento adecuado, lo que reduce relativamente el costo de operación del proceso; bajo. La operación del proceso es relativamente estable y tiene una fuerte resistencia a la carga de impacto, lo que puede garantizar que las aguas residuales se descarguen de manera estable y conforme a los estándares. El efluente se puede reutilizar directamente para el riego de tierras agrícolas o para aguas rurales diversas. Los procesos utilizados para el tratamiento de aguas residuales rurales en el país y en el extranjero incluyen principalmente humedales artificiales, infiltración subterránea, infiltración rápida artificial, estanques ecológicos, etc.
10. Humedal artificial
El cuerpo principal del humedal artificial está compuesto de tierra y un cierto nivel de relleno. Se plantan plantas acuáticas en la superficie del lecho para formar un ecosistema único. Hay muchos ejemplos exitosos en el país y en el extranjero. El proceso combinado de torre de filtro biológico y humedal construido trata las aguas residuales domésticas rurales, y el efecto de eliminación de materia orgánica, nitrógeno y fósforo es relativamente obvio.
En Europa, los sistemas subterráneos de corriente subterránea se utilizan comúnmente para plantar juncos, cálamos, espadañas y otras plantas de humedales. Estos sistemas a menudo pueden proporcionar un tratamiento secundario a comunidades a nivel de aldea con una población de casi mil habitantes.
11. Infiltración subterránea
La infiltración subterránea consiste en distribuir las aguas residuales de forma controlada a la capa de cabina a una determinada profundidad de la superficie, con una determinada estructura y un buen rendimiento de difusión, de modo que que las aguas residuales pueden ser Bajo la penetración y filtración de los capilares del suelo, se mueven para lograr el propósito de purificación. La aldea de Zhangshu, ciudad de Luodian, distrito de Baoshan, Shanghai, utiliza un sistema de percolación subterráneo para tratar las aguas residuales domésticas. El efluente alcanza el estándar GB 18918-2002 Clase B. Todo el sistema de tratamiento tiene bajos costos de construcción y básicamente no requiere mantenimiento.
12. Percolación rápida artificial
Durante el funcionamiento del sistema de percolación rápida, las aguas residuales circulan hacia el campo de percolación para riego y riego de descanso, formando alternancia anaeróbica y aeróbica en la capa del suelo. El estado operativo favorece la eliminación de nitrógeno y fósforo.
Se utiliza un sistema de percolación rápida artificial en serie de tres etapas para tratar las aguas residuales domésticas. Las tasas promedio de eliminación de DQO y nitrógeno amoniacal son del 79,65% y 94,47% respectivamente. El efluente alcanza el estándar de emisiones GB 18918-2002 Clase A.
13. Estanque ecológico
El estanque ecológico se desarrolla a partir de la tecnología de tratamiento ecológico de aguas residuales del estanque de oxidación y se utiliza principalmente para el tratamiento secundario avanzado de aguas residuales. Es un estanque natural o artificial que utiliza la capacidad de purificación natural del cuerpo de agua para tratar las aguas residuales. Es impulsado por energía solar como fuente de energía inicial, elimina la materia orgánica con la ayuda de un sistema de bioaumentación de bacterias y algas y conduce. La cría de aves acuáticas en forma de plantas acuáticas y productos acuáticos como recursos. El reciclaje y la purificación de aguas residuales también se pueden reciclar como recursos hídricos renovables. Realizar la utilización de recursos del tratamiento de aguas residuales es la dirección de desarrollo del tratamiento ecológico. El sistema de estanques de algas de alta eficiencia se utiliza para tratar las aguas residuales domésticas rurales en el área del lago Taihu. La tasa de eliminación promedio de DQO es superior al 70%, la tasa de eliminación promedio de nitrógeno amoniacal es tan alta como el 93% y la eliminación promedio. La tasa de fósforo es del 55%.
Proceso de tratamiento combinado de aguas residuales domésticas rurales
En el tratamiento de aguas residuales domésticas rurales, la tecnología unitaria a menudo tiene ciertas limitaciones. En la actualidad, existen muchas formas de procesos de tratamiento de aguas residuales domésticas rurales en el país y en el extranjero compuestos por diferentes tecnologías, que se dividen principalmente en cuatro tipos: proceso "anaeróbico + ecológico", proceso "aeróbico + ecológico", proceso "anaeróbico + aeróbico". y proceso "anaeróbico + aeróbico + ecológico". En la actualidad, la tecnología de tratamiento de aguas residuales domésticas es relativamente madura y se combinan varios equipos integrados y tecnologías de tratamiento. Sin embargo, debido a que las aguas residuales rurales de mi país están relativamente dispersas, son de pequeña escala y difíciles de concentrar, su tratamiento no se puede extender ni copiar a las aguas residuales. tecnología de tratamiento de parámetros de diseño de ciudades grandes y medianas, lo que resulta en mayores costos de inversión y operación del proyecto. La tecnología de tratamiento de aguas residuales rurales debe seguir los principios de "baja inversión, bajo consumo de energía, simplicidad y eficiencia" y adoptar un funcionamiento inteligente y sencillo.
Ya a principios de la década de 1960, Japón tuvo el surgimiento de una tecnología de tanques de purificación integrada de tratamiento de aguas residuales descentralizados de tamaño pequeño y mediano, que jugó un papel importante en la mejora del medio ambiente hídrico en las áreas rurales en ese momento. En los últimos años, Australia ha desarrollado un "sistema de circulación de aguas residuales que combina filtración, tratamiento de tierras y drenaje bajo canal", llamado tecnología de "filtro", que integra el tratamiento de aguas residuales y las necesidades de riego de tierras agrícolas.