田園生活污水處理自充氧生物濾床技術(shù)

“十三五”規(guī)劃提出了“統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展，深化新農(nóng)村建設(shè)”的重大歷史任務(wù)，明確了“全面推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境改善，加大農(nóng)村污水處理力度”的建設(shè)目標(biāo)。目前，中國每年廢水排放總量為600億m3，其中城鎮(zhèn)污水200億m3，農(nóng)村生活污水80億m3。根據(jù)2010年中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，中國城市污水處理率已達(dá)87%，建制鎮(zhèn)污水處理率達(dá)28%，而農(nóng)村污水處理

近年來，在相關(guān)政策和環(huán)境條件下，農(nóng)村污水處理問題被提上日程，并在國家資金支持下迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全國農(nóng)村居住率污水處理達(dá)到22%。然而，由于投資資金、運(yùn)維管理和地理位置的限制，大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)無法簡單應(yīng)用傳統(tǒng)的城市污水處理技術(shù)和工藝。因此，有必要根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)和目前處理工藝的運(yùn)行情況，研究開發(fā)新的技術(shù)和工藝。自充氧生物濾床技術(shù)是在傳統(tǒng)人工濕地處理技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，在不增加投資成本和維護(hù)管理成本的情況下，進(jìn)一步提高了污水處理效率，減少了環(huán)境污染，改善了村莊的美觀。

1.農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀

農(nóng)村生活污水一般包括日常生活中的廁所污水、洗漱污水、廚房污水，即所謂的“農(nóng)村三水”。農(nóng)村生活污水具有污染面廣、來源多、收集難、成分復(fù)雜、區(qū)域差異顯著、懸浮物、有機(jī)物、氮磷濃度高等特點(diǎn)。隨著農(nóng)村生活水平的不斷提高，生活污水排放量增加，污染物濃度增加。生活污水的直接排放會(huì)超過外部環(huán)境的自凈能力，嚴(yán)重影響村莊和周邊自然水體的面貌。因此，有必要對農(nóng)村生活污水進(jìn)行有效的收集和處理。農(nóng)村生活污水處理工藝的選擇要結(jié)合人口分布、經(jīng)濟(jì)水平、自然建設(shè)條件、生活習(xí)慣、管理水平等因素綜合考慮。目前浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝有兩種:厭氧+人工濕地(無動(dòng)力)、厭氧+好氧+人工濕地或厭氧+好氧工藝(有動(dòng)力)。厭氧+人工濕地工藝占地面積大，適用于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相對較低，但當(dāng)進(jìn)水濃度較高時(shí)，容易導(dǎo)致處理負(fù)荷過大，終端無法承受。厭氧+好氧+人工濕地或厭氧+好氧工藝適用于經(jīng)濟(jì)水平較高的地區(qū)，該工藝的處理效果較好，但投資費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)增加，進(jìn)水濃度過低容易導(dǎo)致污泥過少和微生物活性過低。

2.自充氧生物濾床的技術(shù)原理和工藝特點(diǎn)

厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)是在目前國內(nèi)普遍采用的厭氧+人工濕地技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，增加了自充氧系統(tǒng)，使人工濕地在高效處理污水的同時(shí)，無需動(dòng)力即可繼續(xù)運(yùn)行。厭氧+自充氧生物濾池技術(shù)原理:污水經(jīng)過格柵井和厭氧池預(yù)處理后，進(jìn)入好氧生物濾池。利用生物濾池內(nèi)外的溫差、密度差和自然風(fēng)力，在生物濾池內(nèi)部形成空氣對流進(jìn)行通風(fēng)，通過特殊的結(jié)構(gòu)、裝置設(shè)計(jì)和濾料選擇，將空氣擴(kuò)散到生物濾池的濾料中，使整個(gè)生物濾池處于好氧狀態(tài)。好氧污水再進(jìn)入?yún)捬鯙V床，通過兼氧和厭氧的作用，污水中的污染物可以被高效去除。

厭氧+自氧生物濾床技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)無動(dòng)力增氧裝置利用自然通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行增氧，接近自然生態(tài)，不需要消耗額外動(dòng)力，運(yùn)行維護(hù)成本低。

(2)濕地水生植物及周邊植被具有生態(tài)性，凈化水質(zhì)，可作為濕地生態(tài)公園、教育公園等生態(tài)系統(tǒng)的功能修復(fù)區(qū)。

(3)特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的污水分配裝置，垂直均勻布水，均衡且能防止堵塞。污水分配裝置增加了防護(hù)罩，可以防止臭氣逸出，有效防止布水裝置因水生植物落葉倒伏而堵塞。垂直布水和表面過濾細(xì)砂能在濕地表面形成有機(jī)堆積層，起到保墑作用，受氣候影響小，季節(jié)適應(yīng)性強(qiáng)。

(4)采用分級(jí)濾料和固磷劑，克服了傳統(tǒng)除磷工藝效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定、需要加藥和排泥等諸多問題。具有不易堵塞、高效、穩(wěn)定、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。，并能保證運(yùn)行20年后更換。

(5)自充氧生物濾床工藝由好氧生物濾床和厭氧生物濾床組成，每個(gè)濾床分別發(fā)揮不同的功能。BOD5去除率可達(dá)90%以上，氮磷去除率可達(dá)70%以上。

3.厭氧池+自充氧生物濾池工藝與厭氧池+人工濕地工藝的比較。

厭氧池+自充氧生物濾池技術(shù)和厭氧池+人工濕地技術(shù)都是無動(dòng)力處理技術(shù)，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，適用于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。浙江省開化縣農(nóng)村生活污水處理工藝基本是無動(dòng)力處理技術(shù)，主要是以上兩種工藝?，F(xiàn)從開化縣已建成運(yùn)行的污水處理站中抽取1座厭氧池+人工濕地、1座厭氧池+自充氧生物濾床技術(shù)，對2種技術(shù)的工藝流程、工藝特點(diǎn)、處理效果、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行對比分析。

3.1項(xiàng)目流程簡介

華凱縣池淮村采用厭氧池+人工濕地工藝，污水處理規(guī)模為10t/d，設(shè)計(jì)水質(zhì)為:ρ(COD)≤350mg/L，100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L，ρ(氨氮)≤30mg/L，ρ (SS)污水主要經(jīng)格柵井、厭氧池、人工濕地后排入自然水體。詳情見圖1。

華凱縣姚村采用自氧生物濾床工藝，污水處理，規(guī)模為10t/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為:ρ(COD)≤350mg/L，100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L，ρ(氨氮)≤30mg/L，ρ (SS)。污水主要經(jīng)過格柵井、調(diào)節(jié)/厭氧池、好氧生物濾池、厭氧生物濾池后排入自然水體，如圖3所示。

3.2工藝特性的比較

這兩個(gè)過程之間的主要區(qū)別如表1所示。

3.3處理效果對比(1)厭氧+人工濕地工藝(池淮村)池淮村處理裝置進(jìn)出口污染物排放情況見表2。

(2)厭氧+自氧生物濾床工藝(姚村)

姚村處理廠進(jìn)出口污染物排放情況見表3。

(3)工藝污染物去除效率的比較

兩種工藝中污染物的去除情況見表4。

根據(jù)表4中6個(gè)月的運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)，除個(gè)別月份總磷超標(biāo)外，其他污染物排放濃度均能滿足相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，厭氧+自氧生物濾床工藝處理效果較好，BOD5去除率達(dá)到90% ~ 95%，氨氮和總磷去除率達(dá)到70% ~ 90%。

3.4運(yùn)行和維護(hù)成本比較

厭氧池+自充氧生物濾床技術(shù)和厭氧池+人工濕地技術(shù)都是無動(dòng)力處理技術(shù)，所以兩種技術(shù)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用差不多，主要費(fèi)用產(chǎn)生于現(xiàn)場檢查、網(wǎng)格井或厭氧池清理、植物補(bǔ)植或收割、濾料更換、水質(zhì)定期取樣檢測。

4.結(jié)論

厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)是一種新型高效生態(tài)的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)。投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低，處理效率與動(dòng)力處理技術(shù)相當(dāng)。另外，為了節(jié)省建設(shè)和安裝時(shí)間，自氧生物濾床的設(shè)備可以模塊化，進(jìn)行大規(guī)模的設(shè)備生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和工程進(jìn)度的雙重保證。但是厭氧+自充氧生物濾池技術(shù)占地比較大，可能會(huì)限制處理站的選址。通過開化縣池淮村和姚村污水處理站的對比可以看出，兩種工藝的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相對較低，厭氧+自氧生物濾床工藝穩(wěn)定性較好，布水均勻，處理效果高，出水指標(biāo)可達(dá)到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，目前在桐廬縣已有多個(gè)成功案例， 浙江省衢州市柯城區(qū)、開化縣、松陽縣等地采用該技術(shù)處理農(nóng)村生活污水，值得研究和推廣。 (來源:浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院)

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