当前世界环境

介绍

2015年，世界上大多数国家不仅通过了2030年可持续发展议程，而且同意落实其17项可持续发展目标。尽管世界上仍有25亿人无法获得发达的卫生设施。²⁸虽然世界实现了卫生目标，但由于污水处理设施的缺乏，可持续发展目标3无法实现。大多数人口居住在农村地区的发展中国家，如印度。露天排便是主要问题之一。比如g考虑到这些观点，印度政府于1986年推出了中央农村卫生计划(CRSP)，该计划于1999年得到改进，并被称为“全面卫生运动”(TSC)。后来在2003年，政府重新引入了这一政策Nirmal Gram Yojana(清洁乡村运动)²⁶作为一个新节目。

2014年，印度政府在“清洁印度使命”(SBM)中提出了一项旗舰项目，目标是在2019年之前建成1.1亿个厕所，实现无露天排便村。厕所建设数据显示，2008年至2009年有1180万个厕所，2009年至2010年有1240万个厕所，2010年至2011年有1220万个厕所，2011年至2012年有880万个厕所，2012年至2013年有455万个厕所，2013年至2014年有497万个厕所，2014年至2015年在印度农村建造了585万个厕所。²⁷

然而，8.5%居住在农村地区的家庭拥有“地下”排水系统，这反映在排水报告中既安全又现代。印度废水的排水安排可以从家庭废水及其处理中考虑，以下数据显示36.7。%的村庄有pakka钉，19%的村庄有kacchi钉，44%的村庄没有排水设施。²⁶

Swachhta 2016年状况报告显示，在有排水安排的村庄中，24%的村庄将来自农村家庭的废水直接排入纳拉河，15.8%的村庄直接排入池塘，44.4%的村庄直接排入河流，6.8%的村庄直接排入河流。²⁷

2011年印度人口普查报告称，10614.6亿农村家庭没有排水设施。就环境和健康问题而言，这种情况非常令人担忧。污水排放的处理不仅是污水处理的问题，而且与每个国家的经济和整体发展密切相关，处理来自单个家庭或村庄的生活污水。

废水处理有各种物理、化学和生物选择，如活性污泥法、滴滤法、泻湖法、臭氧氧化法、浮法、沉淀法、土地处理和湿地系统。然而，主要在发展中国家，高昂的建设成本，更重要的是高昂的运行成本限制了它们的应用。例如，人工湿地(CWs)已被发现用于城市污水处理。^8、20北美的几个自然和连续水系统单元以及欧洲的地下流连续水系统用于废水处理。²¹大多数非常规系统如湿地和土地处理已被使用。^10、11、17

1993年，在多层土壤层(MSL)系统中采用天然土壤进行污水处理。²⁵在日本、泰国等国家已经成功实施了生活、餐饮废水甚至被污染的河水的污水处理项目。¹²该系统不仅减少了硝酸盐、铵和磷酸盐等无机污染物的含量，还减少了COD、BOD等有机污染物的含量。这也被称为双相分层系统，它使用当地可用的材料，如铁颗粒、土壤、黄麻或锯末、木炭、沸石或替代材料等。^3、12在土壤混合块的厌氧片层中，硝酸盐转化为氧化亚氮和氮气(反硝化)，铁被消耗为额外的可移动的亚铁，亚铁从土壤厌氧片层中排出。²⁵虽然适当的曝气量和完美的曝气时间对MSL系统的维护很重要，但MSL系统不是一个复杂的系统，这种系统的有效寿命预计超过10年。¹²多年来，由于耗电量少、维护成本低，自然污水处理系统被传统的小区卫生系统所取代。^{6日,13日,24日,5日,16岁}

人工土壤过滤器(CSF)土壤生物技术(SBT)是一种特殊类型的单元系统，它不仅在土壤环境中起作用，在土壤环境中，自然的基本过程如呼吸作用，矿物风化作用，而且还将光合作用结合在一起进行生物转化。^{15日,19日,10}有几种类型的土地处理系统，如慢速灌溉系统，¹⁴坡面流系统;²¹快速渗透系统，砂过滤器，⁴土壤渗透系统;⁶间歇式埋砂过滤器。¹⁸工艺成本与加工需求不匹配，局部操作技能和空间限制减少了它们的使用。⁴污水的处理是众所周知的，但由于土壤贫瘠，同样的空间需求大，水质模糊，到达地下水，根本没有利用。SBT是一种简便易行的处理方法，但由于细菌的存在和发展，施工空间不够，处理单元的过滤和清洗等问题影响了其使用。

本研究的主要目的不仅是关注农村污水处理中存在的问题，而且为生活污水提供一种最简单、经济、环保的净化系统。

材料与方法

ABGS净化器采用重力流原理，按顺序分为四级;平衡罐，砖瓦净化器，卵石和沙子净化器，以及木炭和砂砾净化器。AGBS净化器工艺有;平衡、曝气、沉淀和过滤。ABGS净化器实验模型布局尺寸如图1所示。ABGS净化器各单元所用介质详细情况见表1。

图1:ABGS净化器布局 点击此处查看图

ABGS净化器的第一个单元是平衡槽。这有助于原水性质的均衡。此外，第二级由Brickbat净化器组成，它有三个隔墙，以关闭频率提供，形成锯齿形流动模式，用于适当混合和生活废水。该装置补充了有机排放后需氧量的消耗，降低了污染物的浓度。ABGS净化器的第三单元充满鹅卵石和沙子。与第二个单元类似，它有三个隔墙，形成之字形流动．

而且，在这个阶段，鹅卵石和沙子带负电荷的颗粒和带正电荷的颗粒之间存在分子间的吸引力，并允许小颗粒吸附在沙子和砂砾颗粒的表面。同样，它有助于细菌在沙粒的空隙中生长，在沙粒表面形成动物生物膜。细菌是在这个过程中培养出来的，它们以水中的有机杂质为食。它们通过复杂的生化作用将有机杂质转化为无害化合物，然后减少生活废水中的有机物。第四个单元由三个隔墙组成，用于在前两个隔间中提供含煤焦介质的生活废水，并在后面两个隔间中提供含砂砾介质的生活废水。

表1:ABGS净化器的详细信息

床	媒介	物料尺寸 (毫米)	床身尺寸(m)	床面面积(m2）	流型
我圣	Brick-Bates	80 - 100	0.60 * 0.45 * 0.45	0.27	急转,急转
2nd	砂(下介质)	0.25 - -1.00	0.60 * 0.45 * 0.20	0.27	急转,急转
	卵石(上介质)	奖金的	0.60 * 0.45 * 0.10
3理查德·道金斯	木炭 和	30 - 50	0.30 * 0.45 * 0.45	0.135	——下
	毅力	5 - 10	0.30 * 0.45 * 0.45	0.135	——下

结果与讨论

每天收集城市污水样本，并通过ABGS净化器。其生化生化分析BOD、COD、浊度TSS和pH按照APHA, 2005的标准方法进行。¹结果见表2。

表2:履约实验模型用于治疗城市污水

.Avg。周	2016年城市污水参数
	BOD(毫克/升)		鳕鱼(毫克/升)		浊度(南大)		TSS(毫克/升)		pH值
	影响(Avg)。	废水(Avg)。	影响(Avg)。	废水(Avg)。	影响(Avg)。	废水(Avg)。	影响(Avg)。	废水(Avg)。	影响(Avg)。	废水(Avg)。
2 Aug.2016	120	18	262	40	54	13	86	22	7.3	7.7
2016年8月9日	125	14	245	30.	58	10	84	20.	7.0	7.4
16 Aug.2016	130	11	260	30.	67	08	92	27	6.9	7.6
23 Aug.2016	135	12	275	20.	55	05	95	24	7．2	7.5
30 Aug.2016	140	10	352	20.	70	06	87	18	7.0	7.9
6 Sept.2016	143	11	267	20.	60	08	One hundred.	21	7.3	8.0
13 Sept.2016	138	09	252	20.	65	04	97	18	7.3	7.6

去除BOD和COD

图2为进水(120-143 mg/L)和出水(9-18 mg/L)的BOD值，去除率为92-87%;图3为进水(345-352mg/L)与出水(20-40 mg/L)的COD值，COD去除率为93- 89%。

图2:BOD随时间的变化(以周为单位) 点击此处查看图

图3:COD随时间的变化(以周为单位 点击此处查看图

除去总量悬浮物(TSS)

悬浮物在表征废水的可处理性和污染物去除程度方面起着重要作用。因此，去除TSS是生活污水处理的有害标准之一。图4原污水中TSS浓度为91±6 mg/ L，降至13±3 mg/ L。去除率达80 ~ 78%。

图4:TSS随时间(周)的变化 点击此处查看图

去除浊度

图5显示了进水(54-78 NTU)和出水(03-13 NTU)的浊度水平，去除效率为95 - 85%。

图5:浊度随时间的变化(以周为单位 点击此处查看图

pH值

所有样品的进水pH值(7.7-6.9)和出水pH值(8.0-7.2)均接近中性，显示出ABGS的缓冲能力，如图6所示。

图6:pH随时间的变化(以周为单位 点击此处查看图

各种方法的性能特点

表3中给出的数值比较了几种选择的机械化和自然处理方法。每种处理方法都与ABGS净化器的处理方法进行了比较，在各种标准或参数的条件下，以便比较ABGS净化器对废水的处理。

表3:各种方法的典型性能特点

过程	BOD去除率%	土地，平方米/人	操作特征	设备要求(不包括所有情况下需要的筛分和除砂)	污泥处理
延时曝气	95 - 98	0.15 - 0.20	比活性污泥简单	曝气机、循环泵、污泥刮泥机(适用于大型定居者)	不消化，在沙床上干燥或使用机械脱水装置
常规活性污泥	85 - 92		熟练操作	曝气机，循环泵，刮板，浓缩机，蒸煮机，干燥机，燃气设备	首先消化，然后在床上晾干或使用机械设备
传统滴滤器	80 - 90	0.20 - 0.30	熟练操作	滴流过滤臂，循环泵，污泥刮除器，增稠器，气体设备	首先消化，然后在床上晾干或使用机械设备
兼性曝气泻湖	75 - 85	0.30 - -0.40	简单的	仅限	5-10年手动除泥一次
UASB的	75 - 85 (a)	0.15 - -0.20	比活性污泥简单	零(收集气体及燃烧除外);燃气转换为电能是可选的)	直接在沙床上干燥或使用机械装置
废物稳定池	75 - 85	1.0 - -2.8	简单的	零	5-10年手动除泥一次
土地处理/灌溉	80 - 90	10 - 20	-	洒水或滴灌(可选)	零
abg净化器	90 - 94%	0.05 - -0.03	最简单，无需熟练操作。它作用于重力流	无(少量除外)每天运行1HP泵15分钟的曝气所需的功率)	每年在床上直接擦干

ABGS净化器对土地的要求为0.05-0.03(平方米/人)，这比典型的方法要少，此外，ABGS净化器使用的介质简单，当地可获得，因此证明它是一种经济的废水处理方法。

结论

开发了ABGS净化器实验模型，并将其应用于奥兰加巴德政府工程学院的生活污水处理。本研究的总体目标是发展分散式生活污水处理系统，使用当地可用的材料，不需要预处理，占地面积少，电力需求最小，不需要机械部件。结果表明，该工艺对BOD (120 ~ 143 ~ 9 ~ 18 mg/L)、COD (345 ~ 352 ~ 20 ~ 40 mg/L)、TSS (84 ~ 120 ~ 15 ~ 27mg/L)、浊度(54 ~ 78 ~ 03 ~ 13 NTU)和pH(7.7 ~ 6.9 ~ 8.0 ~ 7.2)的去除率均达到了一定的水平。按百分比计算，污染物去除率为BOD(92% - 87%)、COD(93 - 89%)、TSS(80 - 78%)和浊度(95 - 85%)。ABGS净化器在去除BOD、COD、TSS、浊度和物理性能方面的效率达到了处理后废水排放标准(印度环境、森林和气候变化部，2017)。建议使用ABGS净化器处理农村生活污水。

致谢

通讯作者感谢奥兰加巴德政府工程学院允许在学院校园安装一个试点模型。

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