人工快滲工藝處理小城鎮(zhèn)污水工程

張 博，雷志斌

(1.重慶市設(shè)計(jì)院，重慶 400023;2.中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 400023)

人工快滲(Constructed Rapid Infiltration，CRI)污水處理工藝流程簡(jiǎn)單，污水經(jīng)預(yù)處理后可直接進(jìn)入人工快滲池進(jìn)行二級(jí)生化處理，無需曝氣，污泥量少并且處理簡(jiǎn)單，因此其建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本均較低［1］.人工快滲作為一種強(qiáng)化土壤生態(tài)系統(tǒng)污水處理工藝，已廣泛應(yīng)用在各種污水處理場(chǎng)合，尤其在以處理生活污水為主的小規(guī)模城鎮(zhèn)污水方面顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，重慶市小安溪流域和瀨溪河流域等幾十個(gè)小城鎮(zhèn)污水處理工程均采用了人工快滲工藝.

1 工程建設(shè)概況

1.1 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

本工程位于重慶市大足縣某鎮(zhèn)，三峽庫區(qū)沱江支流瀨溪河流經(jīng)此鎮(zhèn)，鎮(zhèn)區(qū)常駐人口1.43 萬人，根據(jù)鎮(zhèn)規(guī)劃及相關(guān)規(guī)范計(jì)算，近期(2012年)鎮(zhèn)污水處理量為1 200 m3/d，遠(yuǎn)期(2020年)鎮(zhèn)污水處理量為2 500 m3/d.

進(jìn)水水質(zhì)根據(jù)鎮(zhèn)區(qū)排污口實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)手冊(cè)典型生活污水水質(zhì)以及類比流域內(nèi)同類污水處理廠的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，確定本工程的污水進(jìn)水水質(zhì).出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)一級(jí)B 類排放標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示.

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

1.2 污水處理工藝

本工程總占地面積2 945 m2，采用人工快滲為核心的污水處理工藝，其污水處理系統(tǒng)工藝流程見圖1.生活污水首先進(jìn)入格柵去除粗大漂浮物和懸浮物，保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運(yùn)行.然后進(jìn)入初沉池及調(diào)節(jié)池，在此經(jīng)過沉淀去除部分無機(jī)和有機(jī)懸浮顆粒物質(zhì)，并且調(diào)節(jié)水量.然后經(jīng)潛污泵提升至砂濾池，進(jìn)一步去除懸浮物及部分有機(jī)物，從而保證了人工快滲池的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行.然后經(jīng)中間水池再進(jìn)入人工快滲池，污水自上而下經(jīng)過快滲池的濾料，通過物理、化學(xué)、生化等綜合作用，去除水中的COD、BOD5、SS、氨氮、總磷等，保證了出水水質(zhì).快滲池出水進(jìn)入清水池進(jìn)行消毒，最終達(dá)標(biāo)排放.

圖1 污水處理工藝流程圖

2 人工快滲池結(jié)構(gòu)

2.1 池體結(jié)構(gòu)

本工程設(shè)計(jì)水量為平均日平均時(shí)水量25 m3/h，設(shè)計(jì)水力負(fù)荷:1.0 m3/(m2·d)，快滲池分為4格，單格尺寸L×B×H=25.0 m×12.0 m×2.2 m，采用磚砌結(jié)構(gòu).

2.2 滲濾填料組成

人工快滲池中的滲濾介質(zhì)系統(tǒng)則由滲透性良好，且具備一定陽離子交換容量、顆粒直徑主要集中在0.25～2 mm 的天然河流沖積砂組成.

本工程人工快滲池中填料組成為:人工快滲池內(nèi)上層清水層厚為400 mm，中間濾層采用河流沖積砂作為滲濾介質(zhì)，厚度為1 200 mm，下層集水層采用粒徑較大的礫石墊層，厚度為600 mm，采用穿孔管集水.考慮到除磷作用，在濾層內(nèi)均勻地添加特殊填料，特殊填料所占比例為5%，見圖2.

圖2 濾料組成分層圖

由于人工快滲系統(tǒng)采用干濕交替的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，其池內(nèi)的濾料不需反沖洗，只需定期對(duì)快滲池表層填料進(jìn)行常規(guī)的翻曬保養(yǎng).

2.3 布水集水及運(yùn)行方式

中間水池出水總管分4 路進(jìn)入各人工快滲單池，通過電動(dòng)閥門控制進(jìn)水.通過布水系統(tǒng)均勻迅速地使污水布入快滲池，通過集水系統(tǒng)將處理過后的水收集并排入清水池.

布水干管和支管分別采用DN250和DN65 的UPVC 管，支管孔眼總面積與濾池面積之比為0.02%，布水支管的開孔間距為200 mm，開孔孔徑為10 mm，兩孔垂直偏移45°向上.集水干管和支管分別采種DN250和DN65 的UPVC 管，支管孔眼總面積與濾池面積之比為0.01%，集水支管開孔間距均為300 mm，開孔孔徑為10 mm，兩孔垂直偏移45°向下.布水及集水管布置見圖3.

圖3 布水集水管布置圖

單池工作周期為6 h，其中0.3 h 進(jìn)水，1.5 h(含0.3 h 進(jìn)水)用來排水，4.5 h 落干，濕干比(人工快滲系統(tǒng)的配水與干化時(shí)間之比)為1∶3.

3 處理效果與分析

該工程2011年8月底建成并進(jìn)行調(diào)試，人工快滲池運(yùn)行情況見圖4.

圖4 人工快滲池運(yùn)行圖

通過對(duì)人工快滲工藝進(jìn)出水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，經(jīng)處理后的生活污水可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B 排放標(biāo)準(zhǔn).取樣口分別置于人工快滲池單元的進(jìn)出口.

3.1 人工快滲工藝對(duì)有機(jī)物的去除

人工快滲池采用干濕交替的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，通過過濾、吸附以及微生物降解等多種作用的相互結(jié)合，使得廢水中的有機(jī)物進(jìn)行分解去除［2］.2 d 內(nèi)于不同時(shí)間在人工快滲池單元的進(jìn)出口取樣7 次，人工快滲工藝對(duì)有機(jī)物的去除效果見圖5.從圖5 可見，進(jìn)水CODcr質(zhì)量濃度為153～212 mg/L，出水CODcr質(zhì)量濃度為50～85 mg/L，運(yùn)行一段時(shí)間穩(wěn)定后出水CODcr質(zhì)量濃度可以穩(wěn)定在60 mg/L 以下，說明人工快滲工藝對(duì)有機(jī)物的去除效果較好，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn).

圖5 人工快滲池進(jìn)出水CODcr值

3.2 人工快滲工藝對(duì)NH3—N 的去除

人工快滲池采用干濕交替的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，即各滲濾池淹水和落干相互交替.一次淹水和一次落干為一個(gè)水力周期.落干期滲濾池大部分為好氧環(huán)境，淹水期滲濾池為厭氧環(huán)境，所以滲濾池內(nèi)存在好氧和厭氧狀態(tài).系統(tǒng)落干時(shí)有明顯的硝化過程，淹水期為反硝化過程，氨氮通過硝化—反硝化的過程得以去除［3－4］.2 d 內(nèi)于不同時(shí)間在人工快滲池單元的進(jìn)出口取樣7 次，人工快滲工藝對(duì)氨氮的去除效果見圖6.從圖6 可見，進(jìn)水NH3—N 質(zhì)量濃度為14～22 mg/L，出水NH3—N 質(zhì)量濃度5.1～9.0 mg/L，說明人工快滲工藝對(duì)氨氮的去除效果較好，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求.

圖6 人工快滲池進(jìn)出水NH3—N值

3.3 人工快滲工藝對(duì)TP 的去除

人工快滲池在濾料中摻入少量的特殊填料，廢水中的磷能與滲濾池內(nèi)的特殊填料反應(yīng)形成磷酸鹽沉淀而被去除［5－7］.2 d 內(nèi)于不同時(shí)間在人工快滲池單元的進(jìn)出口取樣7 次，人工快滲工藝對(duì)總磷的去除效果見圖7.從圖7 可見，進(jìn)水TP 質(zhì)量濃度為1.8～3.1 mg/L，出水TP 質(zhì)量濃度為0.35～0.60 mg/L，說明人工快滲工藝對(duì)總磷的去除效果較好，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求.

圖7 人工快滲池進(jìn)出水TP值

4 效益分析

通過本工程的實(shí)施，瀨溪河流域的生產(chǎn)、生活污水得到有效收集和治理，本工程作為三峽庫區(qū)水環(huán)境治理的一個(gè)組成部分，對(duì)長(zhǎng)江水質(zhì)的改善，對(duì)三峽庫區(qū)水環(huán)境的保護(hù)，將起到積極的作用.各污染物的削減量如下:CODcr約為127.02 t/a，BOD5約為56.94t/a，SS 約為91.98 t/a，NH3—N 約為6.44 t/a，TN 約為6.58 t/a，TP 約為1.32 t/a.

本工程總投資為323.26 萬元，總成本費(fèi)用為85.41 萬元/a，單位直接運(yùn)行成本為0.35 元/t，單位總成本為1.95 元/t.

5 結(jié)語

小城鎮(zhèn)生活污水經(jīng)沉淀、砂濾預(yù)處理后，采用人工快滲工藝處理，出水可以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B 類排放標(biāo)準(zhǔn).人工快滲工藝處理生活污水具有建設(shè)和營(yíng)運(yùn)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、建設(shè)周期短、出水效果好的優(yōu)點(diǎn)，十分適合在小城鎮(zhèn)推廣應(yīng)用.

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