同濟(jì)大學(xué)潛心鉆研農(nóng)村水環(huán)境的生態(tài)治理
近日，由同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院徐祖信主持，聯(lián)合上海市政設(shè)計院完成的《農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)體系與集成示范》獲得2013年上海市科學(xué)進(jìn)步一等獎。項目凝聚了徐祖信團(tuán)隊2002年以來潛心研究農(nóng)村生活污水處理的多項成果，其中包括研發(fā)出人工濕地除磷脫氮技術(shù)、人工濕地防堵塞技術(shù)及生態(tài)曝氣穩(wěn)定塘技術(shù)、污泥和水葫蘆生態(tài)處理技術(shù)等。中國工程院院士劉鴻亮等專家建議該項目成果在全國推廣應(yīng)用。
全面實現(xiàn)小康社會，關(guān)鍵在農(nóng)村；農(nóng)村面貌的根本改善，關(guān)鍵在水環(huán)境？墒，自上世紀(jì)90年代以來很多農(nóng)村地區(qū)的水環(huán)境越來越差，原因就是農(nóng)村生活污染源氮磷濃度高，處理水平跟不上，生活污水往往是直接排放，水葫蘆、藍(lán)藻泛濫，導(dǎo)致黑臭河道越來越多；加上農(nóng)民居住分散，集中采用集中化規(guī)模化處理設(shè)備，既浪費(fèi)資源，又難以取得好的效果。
采取分散化、小型化和生態(tài)化處理模式更切合實際并符合科技發(fā)展趨勢。徐祖信主持的研究團(tuán)隊自2003年起便針對上海及江南水鄉(xiāng)農(nóng)村環(huán)境特性開展了農(nóng)村污水處理技術(shù)研究，先后獲得國家863項目、上海市重大科技攻關(guān)項目資助，研發(fā)了簡便、經(jīng)濟(jì)、高效的農(nóng)村生活污水生態(tài)處理技術(shù)體系，編制發(fā)布了工程建設(shè)技術(shù)指南和技術(shù)規(guī)程，實現(xiàn)了規(guī)；茝V應(yīng)用。研究團(tuán)隊針對農(nóng)村污水氮磷濃度高、沖擊負(fù)荷大、污染源分散的特性，歷經(jīng)近十年，項目研發(fā)了人工濕地除磷脫氮技術(shù)、人工濕地防堵塞技術(shù)、生態(tài)曝氣穩(wěn)定塘技術(shù)、污泥和水葫蘆生態(tài)處理技術(shù)，集成了三套污水處理優(yōu)化組合工藝。
人工濕地脫氮本是個很好的生態(tài)水處理技術(shù)，但因為脫氮效果不佳，很難達(dá)到國家一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，所以難以推廣。“人工濕地難以脫氮的關(guān)鍵因素是濕地基質(zhì)層基本處于缺氧狀態(tài)，基質(zhì)內(nèi)部缺氧、厭氧、好氧反應(yīng)時間難以調(diào)控。”徐祖信介紹，團(tuán)隊經(jīng)過研究，提出了改變濕地基質(zhì)內(nèi)污水高程及停留時間來調(diào)控創(chuàng)建好氧區(qū)和厭氧區(qū)，并研究創(chuàng)制了系列虹吸管來調(diào)控濕地浸潤程度和面積，“這種虹吸裝置可實現(xiàn)人工濕地連續(xù)進(jìn)水、周期性排空的要求，自動調(diào)控濕地浸潤面，無需耗費(fèi)人力和能源，調(diào)節(jié)控制可謂隨心隨意。”
農(nóng)村污水排放難以達(dá)標(biāo)的另一個重要原因是濕地下部供氧量不足。針對這一情況，團(tuán)隊在濕地中設(shè)置水平大氣復(fù)氧廊道，再者增加垂直復(fù)氧導(dǎo)管。浙江樂清市南充村的示范表明，采用這兩項技術(shù)處理后的水中氨氮指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。“為了更好地增加排放效果，研究團(tuán)隊還在人工濕地中設(shè)置了空心導(dǎo)管向底部輸送氧氣。”徐祖信說，具體做法是在濕地中引入一根10厘米的空氣導(dǎo)管，在其底部布設(shè)四根支管，每根支管上設(shè)輸氣孔，這樣濕地中下部的氧氣就可保持進(jìn)大于出，濕地凈化污水的環(huán)境大為改善，效果很好。
據(jù)了解，這項研究還有一個重要的生物方法，那就是防堵塞技術(shù)。人工濕地作為近年來重要的污水生態(tài)處理技術(shù)，往往運(yùn)行兩三年后就出現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致最終癱瘓，如何解決這一難題？徐祖信團(tuán)隊想到了蚯蚓。團(tuán)隊最終選擇一種名叫赤子愛勝蚓的蚯蚓，這種蚯蚓體長35-130毫米，一般短于70毫米，寬3-5毫米，投放后很快消化了引起堵塞的蛋白質(zhì)和多糖類有機(jī)物質(zhì)；同時，蚯蚓在基質(zhì)中來回爬行很好地松了土。
“放蚯蚓，加上濕地輪休和模塊化組合技術(shù)，很好地保持了濕地的‘活性’。”徐祖信說，休養(yǎng)生息是指工作一段時間后，放空濕地中的水，讓附著在濕地表面的微生物、多糖、腐殖酸、蛋白質(zhì)等等自行干燥、分解、揮發(fā)，讓濕地成干地，很好地舒解了濕地的“筋骨”，這樣當(dāng)它們重新“上崗”時，下水便十分流暢；加上蚯蚓的工作，崇明森林公園的濕地2008年至今狀態(tài)良好。
采訪獲悉，徐祖信團(tuán)隊采用的生態(tài)技術(shù)還包括模塊化濕地技術(shù)、曝氣技術(shù)。所謂模塊化就是將生物質(zhì)做成塊磚模樣，拼裝成濕地，然后用于處理生活污水，一段時間后發(fā)現(xiàn)哪塊壅水就換掉；曝氣，就是常見的魚塘中“突突”冒出白色水花的那種裝置。在徐祖信團(tuán)隊的研究中，這種技術(shù)與水葫蘆配套使用，也就是在曝氣圈邊設(shè)置圍欄并放養(yǎng)水葫蘆，水葫蘆吸附懸浮狀污泥，于是局部較好的微生物環(huán)境就形成了。“奉賢青村鎮(zhèn)的示范工程實踐表明，水葫蘆吸附了大量的氮磷鉀，生長極快。撈起干化并與豬糞等農(nóng)家肥按照6:4的比例混合堆肥后，是很好的有機(jī)肥。”徐祖信告訴我們。
據(jù)了解，這些技術(shù)在上海、江蘇、浙江、安徽、江西等160余個農(nóng)村污水處理項目中得到推廣應(yīng)用。研究團(tuán)隊發(fā)表論文50篇，授權(quán)發(fā)明專利7件，實用新型專利2件；編制了《上海市農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》、《人工濕地污水處理技術(shù)規(guī)程》，推動了上海郊區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善；編制了《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術(shù)規(guī)程》由建設(shè)部頒布實行。
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