繼沼氣項目之后，“污水處理裝置”關(guān)鍵技術(shù)，又為農(nóng)村污染源綜合治理，提供了新思路
古人把農(nóng)村描繪為“稻花香里說豐年，聽取蛙聲一片。”但如今，走到農(nóng)村，你會發(fā)現(xiàn)，由于大量生活污水無序排放，加上化肥、農(nóng)藥的過量使用，很多村莊已呈現(xiàn)“花香與腐臭交雜、垃圾與污水橫流”的狀態(tài)。
據(jù)估算，農(nóng)村環(huán)境問題每年造成的經(jīng)濟損失已超過千億元。
該如何解決農(nóng)村污染問題，尤其是生活污水問題？
技術(shù)背景
農(nóng)村不能照搬城市集中處理模式
第一次全國污染源普查結(jié)果顯示：農(nóng)業(yè)污染問題日顯突出。尤其是農(nóng)業(yè)源污染物排放對水環(huán)境影響較大，其化學需氧量排放量占排放總量的43.7%，總氮、總磷分別占排放總量的57.2%和67.4%。也就是說，農(nóng)業(yè)源基本上占到全國污染的50%以上了。
一方面是農(nóng)村污染情況日益嚴峻，另一方面，農(nóng)村污染處理設(shè)施建設(shè)嚴重滯后。據(jù)測算，全國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水80多億噸，“生活污水基本靠蒸發(fā)，生活垃圾基本靠風化”，一位環(huán)保部官員這么形容我國的農(nóng)村環(huán)境狀況。
“十二五”期間，氨氮指標將納入國家強制削減范圍，農(nóng)村生活污水作為環(huán)境中氨氮的主要來源之一，究竟該如何解決，能否照搬城市生活大規(guī)模集中處理模式？
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我國農(nóng)村與城市情況差異巨大。其特點是，人口分布廣而且分散，排放的生活污水分散、量多，濃度較低，其中有機物、氮、磷含量高；目前，我國絕大部分農(nóng)村地區(qū)還沒有任何污水收集設(shè)施；農(nóng)民經(jīng)濟承受能力低，知識管理水平低，因此，城市的大規(guī)模管網(wǎng)建設(shè)、集中處理并不適合農(nóng)村地區(qū)。
技術(shù)原理
高能粒子直接氧化
“智能分散式生活污水處理裝置，具有智能化管理、運行成本低、免維護等特點。”該技術(shù)研發(fā)總體設(shè)計師、常州大學客座教授張毅說。
“智能分散式生活污水處理裝置”的預(yù)氧化系統(tǒng)內(nèi)安裝了高能粒子直接氧化反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)，利用高能粒子束轟擊水溶液，使水分子發(fā)生電離，產(chǎn)生新生態(tài)勢的氫氧自由基等，水體中的氯離子在電離作用下生成了次氯酸，這些氧化反應(yīng)能力極強的物質(zhì)對水體中的污染物進行無選擇的強氧化反應(yīng)和強氧化還原反應(yīng)，使脂肪蛋白質(zhì)等長鏈分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)得以斷鏈，為生物降解提供良好的條件。
微生物著床的載體上還螯合了鐵離子，形成了“生物原電池”。即微生物在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生了氫氣和甲酸，對原電池提供燃料，形成鐵內(nèi)電解原理，對污染物進行微電解氧化，達到輔助生物氧化降解、水質(zhì)凈化與污泥處理目的。
深度殺菌系統(tǒng)能夠利用高能粒子直接氧化反應(yīng)器對水體中的病毒、細菌、病原體進行強氧化斷裂分子鏈，并得到分解，從而杜絕傳染性病毒、病原體隨水體流動而擴散傳播。
生物膜反應(yīng)器內(nèi)所培養(yǎng)生長的聚磷菌對水體中的磷有較高的團聚性，使磷顆粒得以團聚而隨剝落的老化微生物沉積在反應(yīng)器的污泥收集斗。磷在羥基化作用下和水體中的鈣、鎂、鐵、鋁等物質(zhì)絡(luò)合生成磷酸鹽類物質(zhì)被沉積和水體分離，最終可作為磷肥，用于植物施肥。
技術(shù)突破
打破常規(guī)技術(shù)路線
張毅說，“智能化分散式生活污水處理裝置”從材料學切入，以比表面積較大的中孔纖維為載體，表面聚合二氧化鈦納米層和鐵攙雜稀土合金材料，獲得巨大比表面積，為微生物的著床提供足夠空間，縮短水停留時間，使系統(tǒng)設(shè)備體積變得更小，處理能力成倍提高。原位電池的接枝使水體中的長鏈分子得以斷鏈，為生物處理提供條件，保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定。
科學技術(shù)委員會委員仵彥卿教授認為，該設(shè)備從材料學介入環(huán)境治理，以不同的視線全新的理念打破常規(guī)的技術(shù)路線，為水環(huán)境治理開辟了新的研究方向和示范作用。
據(jù)已建成示范項目的數(shù)據(jù)跟蹤，該設(shè)備能耗為運行時的直接消耗電能，無化學品消耗，處理噸水的直接電費小于0.2元。
環(huán)保部門跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，該設(shè)備出水水質(zhì)達城市污水處理排放標準中一級B標準，完全滿足我國農(nóng)村污水處理要求。
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