繼沼氣項目之后，“污水處理裝置”關(guān)鍵技術(shù)，又為農村污染源綜合治理，提供了新思路
古人把農村描繪為“稻花香里說(shuō)豐年，聽(tīng)取蛙聲一片。”但如今，走到農村，你會(huì )發(fā)現，由于大量生活污水無(wú)序排放，加上化肥、農藥的過(guò)量使用，很多村莊已呈現“花香與腐臭交雜、垃圾與污水橫流”的狀態(tài)。
據估算，農村環(huán)境問(wèn)題每年造成的經(jīng)濟損失已超過(guò)千億元。
該如何解決農村污染問(wèn)題，尤其是生活污水問(wèn)題？
技術(shù)背景
農村不能照搬城市集中處理模式
第一次全國污染源普查結果顯示：農業(yè)污染問(wèn)題日顯突出。尤其是農業(yè)源污染物排放對水環(huán)境影響較大，其化學(xué)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(shuō)，農業(yè)源基本上占到全國污染的50%以上了。
一方面是農村污染情況日益嚴峻，另一方面，農村污染處理設施建設嚴重滯后。據測算，全國農村每年產(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(fēng)化”，一位環(huán)保部官員這么形容我國的農村環(huán)境狀況。
“十二五”期間，氨氮指標將納入國家強制削減范圍，農村生活污水作為環(huán)境中氨氮的主要來(lái)源之一，究竟該如何解決，能否照搬城市生活大規模集中處理模式？
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我國農村與城市情況差異巨大。其特點(diǎn)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，我國絕大部分農村地區還沒(méi)有任何污水收集設施；農民經(jīng)濟承受能力低，知識管理水平低，因此，城市的大規模管網(wǎng)建設、集中處理并不適合農村地區。
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(diǎn)。”該技術(shù)研發(fā)總體設計師、常州大學(xué)客座教授張毅說(shuō)。
“智能分散式生活污水處理裝置”的預氧化系統內安裝了高能粒子直接氧化反應器，在反應器內，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，這些氧化反應能力極強的物質(zhì)對水體中的污染物進(jìn)行無(wú)選擇的強氧化反應和強氧化還原反應，使脂肪蛋白質(zhì)等長(cháng)鏈分子結構物質(zhì)得以斷鏈，為生物降解提供良好的條件。
微生物著(zhù)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，形成鐵內電解原理，對污染物進(jìn)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。
深度殺菌系統能夠利用高能粒子直接氧化反應器對水體中的病毒、細菌、病原體進(jìn)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(dòng)而擴散傳播。
生物膜反應器內所培養生長(cháng)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(lèi)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
打破常規技術(shù)路線(xiàn)
張毅說(shuō)，“智能化分散式生活污水處理裝置”從材料學(xué)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(zhù)床提供足夠空間，縮短水停留時(shí)間，使系統設備體積變得更小，處理能力成倍提高。原位電池的接枝使水體中的長(cháng)鏈分子得以斷鏈，為生物處理提供條件，保證出水水質(zhì)的穩定。
科學(xué)技術(shù)委員會(huì )委員仵彥卿教授認為，該設備從材料學(xué)介入環(huán)境治理，以不同的視線(xiàn)全新的理念打破常規的技術(shù)路線(xiàn)，為水環(huán)境治理開(kāi)辟了新的研究方向和示范作用。
據已建成示范項目的數據跟蹤，該設備能耗為運行時(shí)的直接消耗電能，無(wú)化學(xué)品消耗，處理噸水的直接電費小于0.2元。
環(huán)保部門(mén)跟蹤監測數據顯示，該設備出水水質(zhì)達城市污水處理排放標準中一級B標準，完全滿(mǎn)足我國農村污水處理要求。
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