污水在农业灌溉中的应用

2017-03-09 10:40:03 xiaoyifan 13

 

    随着经济社会的全面发展,水资源短期和水环境恶化已是我国面临的重要问题,然而将生活污水经一级强化处理后用于农业灌溉,是一项技术上可行,经济上合理的可实施方案,是今后解决干旱地区水资源短缺的重要措施,也是水资源可持续发展战略的必然趋势。
我国是一个拥有13亿人口的农业大国,农业人口占国家总人口的80%,同时又是一个水资源贫乏的国家,人均年占有水资源量仅2154m3,不足世界人均占有量的1/4,居世界109位,被联合国列为世界13个贫水国之一。据统计,全国中等干旱年农业缺水300亿m3,到本世纪末农业缺水量将达600亿m3。2004年至2009年连续六年发布以“三农”(农业、农村、农民)为主题的中央一号文件,强调了三农问题在中国社会主义现代化建设时期“重中之重”的地位。由此可见,农民、农村、农业问题是关于国家长治久安,和谐发展的根本问题,而解决农业问题,保证粮食安全,没有水,一切都无从谈起。目前水资源短缺和水环境恶化是我国经济社会发展的重要制约因素,在节水的同时,开发利用非传统水资源,是解决缺水的重要途径,其中污水是水量稳定、供给可靠的水源,将其用于农田灌溉,即可以在一定程度上缓解农业水资源紧缺的局面,又可以利用土壤微生物和农作物的净化能力,消除污水中的污染物,因此,污水资源利用具有双重作用,同时污水含有丰富的作物生长必须的养分,合理用于灌溉,可以节省大量化肥,增加作物产量。还可以改善土壤物理化学性质,提高土壤肥力,有利于农作物的生长。

  1.污水灌溉已成为国外解决农业灌溉的有效途径

  缺水,已成为不争的事实,预计在2010年遇到中等干旱年份,水资源供需缺口将达318亿m3。缺水问题将严重制约地区和社会的发展。对沿海城市用水状况调查表明,1998-2007年间用水递增率4.3%-6.5%,到2010-2015年用水量将是1998年的1倍,进一步开发水资源的空间越来越小,提高水的重复利用率已成为水资源可持续发展的必然趋势。中水回用于农业灌溉在世界各国已屡见不鲜,例如日本在乡镇有许多小型污水处理厂,利用处理过的生活污水灌溉经济且实用,捷克不少城镇的居民采用机械处理和生化曝气池相结合的方法处理污水,然后再用于灌溉,既可以节约用水,又充分利用了废水中的肥料。也降低了农业生产成本,尤其是缺水地区,污水已成为主要的灌溉资源,通过降低污水处理的级别,还可以充分保留污水中的养料,减少肥料的费用。在英国,用3级处理过的废水灌溉农业是一种趋势,英国政府明文规定,废水在保证不造成对人、动物、土壤、地下水的危害的情况下可以适当用于农业灌溉。

  2. 污水灌溉的可行性分析

  2.1合理开展污水灌溉的重要意义

  第一,可以缓解水资源紧缺局面。污水是水量稳定、供给可靠的水源。对污水进行适当处理,达到目标用途要求的水质标准,使之成为多种用途的水资源,可在很大程度上缓解水资源的紧缺状况,对于节约水资源具有重要意义。我国仅县级以上城市污水年排放量已经超过400亿m3,如果计入县级以下城镇和乡村产生和排放的污水,全国污水年排放量超过600亿m3,与黄河的年径流量相当。另据预测,到2030年,我国污水排放量将为850亿—1060亿,充分利用这些污水资源灌溉农田,可以节约大量淡水资源。

  第二,消除污染,为污水处理提供经济有效的途径。污水处理技术主要包括物理法、生化法和化学法等方法。单独利用其中一种方法或综合利用其中几种方法的污水处理系统可以达到不同排放的要求。污水灌入农田后,其中悬浮物质和胶体被土壤截留,在土粒表面形成薄膜,这层薄膜里充满了微生物,能吸附污水中的有机物质,再加上太阳曝晒、空气氧化、物理吸附、植物和微生物吸收、降解、化学分解等一系列物理化学和生物化学变化。这一过程具有费用低廉,污染物零排放等优点,应用前景广阔。污水经强化一级处理并过滤、消毒后,去除了污水中的有害污染物质,结合使用节水灌溉措施,灌溉水大部分都可以被作物吸收利用,过滤后出水中,加入消毒剂,能有效杀死污水中含有的病原微生物、如细菌、还原性物质等不会造成处理水的二次污染。另外,根据国内外对中水管道结垢情况的调查研究,中水回用对用水器具和管道为发生显著的腐蚀、结垢、堵塞等不良情况。因此生活污水处理后应用于农田节水灌溉,从技术角度分析是安全、稳定、合理的。污水灌溉是解决灌溉水源不足的有效途径,又是费用低廉的污水处理和处置手段。

  第三,充分利用养分,减少化肥的使用量,节约资金,减少面源污染。污水中含有大量的氮、磷等营养物,利用污水灌溉农田,可以充分利用污水中的这些营养物。通常情况下一级处理污水中氨氮、磷的平均浓度为15—59mg/l和30—34.6mg/l。按较低值15和30mg/l考虑,污水中的氨氮、磷完全可以满足作物的需要。另据推算,全国每年排放的污水中含有的氮、磷相当于20亿kg硫氨和8亿kg过磷酸钙,充分利用可以节约大量肥料。

  第四,提高水的重复利用率,降低农业灌溉成本。随着经济社会的发展,人类对生存环境的要求进一步提高,以前那种生活污水,工业废水直接排放的错误做法将一去不复返。一方面,政府、企业不得不投巨资对污水、废水进行净化处理,若将处理后的水直接排掉,实在是一种浪费,也不符合资源可重复利用和可持续发展的根本趋势,另一方面,根据用水的重要程度,在满足人蓄饮水和生态生活用水的同时,农业灌溉用水的总量将不断得到压缩,水价必然提高,灌溉成本将不断增大。根据前面分析,若将污水处理后用作农业灌溉,可适当减少污水处理级别,减少水处理成本,又可变废为宝,降低农业灌溉用水成本,同时水中的有机成分又可提供作物生长必须的基本养料,间接降低农业的生产成本,真可谓一举两得。

  2.2污水水质状况分析

  生活污水中主要污染物的含量。

  据《中华人民共和国环境保护法》,为了防止土壤、地下水和农产品污染,保障人体健康,维护生态平衡,农田灌溉用水必须满足一定的要求。

  由生活污水的水质特征和节水灌溉对水质要求对比可知,没有经过处理的污水,BOD、COD悬浮物、类大肠菌群数及蛔虫卵数等均不满足农田灌溉要求,因此要使用生活污水灌溉农田,必须对其加以处理,以满足灌溉水质标准。

  3 污水处理方案

  现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级。一级处理主要去除污水中呈悬浮态的物质,悬浮物去除率达50%;二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态飞有机污染物质,BOD、COD去除率可达90%;三级处理是在一级、二级处理后,进一步处理难降解的有机物,磷、氮等可导致水体富营养化的可溶性无机物等。

  根据农业灌溉对水质的要求,污水以采用强化一级处理加过滤,消毒工艺为宜,其处理工艺流程。

  在上述工艺中,格栅的作用主要是拦截粗大的悬浮物或漂浮物质;沉砂池的作用主要是分离比较大的无机悬浮物;沉淀池的作用主要是分离有机悬浮物,投加混凝剂的目的主要是强化其作用效果,过滤的目的主要是满足节水灌溉对悬浮物颗粒粒径的要求,投加消毒剂则主要是满足灌溉水质对生物学指标的要求。处理后水质各项指标。

  经过一级强化处理后,中水水质可完全满足农业灌溉用水要求。

  4 结语

  污水采用前述工艺处理后,水质稳定,使用安全,经济可行,该工艺可在我国北方及沿海城市等淡水资源严重短缺地区推广应用,对节省优质天然淡水,缓解我国淡水资源短缺有着重要意义。

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