人工快滲技術(shù)（CRI）處理山地小城鎮(zhèn)污水的應(yīng)用

戚飛

摘 要：山區(qū)地勢復(fù)雜，常規(guī)的小城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)處理效果較差。本文以重慶某山區(qū)污水為研究對象，采用改良后的人工快滲技術(shù)處理污水取得了相對于常規(guī)系統(tǒng)較好的效果。筆者首先對山區(qū)污水水質(zhì)特征以及水處理現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，然后根據(jù)試驗項目對主要構(gòu)筑物進(jìn)行了設(shè)計，最后分析了項目運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：CRI 現(xiàn)狀 應(yīng)用 設(shè)計

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0147-02

山區(qū)的小城鎮(zhèn)中的水污染是很嚴(yán)重的，污水處理問題需要亟待解決。然而，現(xiàn)在比較常規(guī)的一些污水處理工藝的投資上比較大，能源的消耗也比較高，污水處理效果差，工藝技術(shù)落后，由于小城鎮(zhèn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)力量比較的薄弱，污水處理上十分的困難。當(dāng)前，逐漸發(fā)展起來的各種污水生態(tài)處理的技術(shù)，受到很多方面的關(guān)注，并且這項技術(shù)也逐漸的成為小城鎮(zhèn)污水處理最佳的經(jīng)濟(jì)選擇。因此，選擇一種適合山區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理的方法具有重要的意義。

1 山地小城鎮(zhèn)污水水質(zhì)水量特征及水處理現(xiàn)狀

1.1 污水水質(zhì)水量特征

山區(qū)小城鎮(zhèn)的污水主要來源于居民日常生活污水、食品餐飲、輕工業(yè)污水，一般的水中是不會含有有毒、有害和重金屬的物質(zhì)，但是水中的氮、磷的含量比較高，SS：250 mg/L左右，COD：300～450 mg/L，BOD5：150～200 mg/L。山區(qū)小城鎮(zhèn)一般采用的是合流制的方法進(jìn)行污水處理與排放，同時水質(zhì)上也收到了雨水的影響，因此，在旱季和雨季中的污水中污染五濃度差異較大，水質(zhì)的差別很大。再加上雨水的稀釋作用導(dǎo)致污水中有機(jī)物濃度降低。山區(qū)小城鎮(zhèn)的人均生活用水量少，日人均用水量為80～150 L。目前大多數(shù)經(jīng)濟(jì)落后的山區(qū)都沒有完善的配套收集系統(tǒng)，多數(shù)污水在未經(jīng)處理的情況下直接排向了農(nóng)田或者河流，造成周邊水環(huán)境遭到不同程度的污染，大部分小城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模較小，另外，由于山區(qū)小城鎮(zhèn)污水主要來源是居民生活用水，白天用水量比夜間大很多，導(dǎo)致水量不穩(wěn)定，晝夜變化大和日變化系數(shù)大。所以在實際設(shè)計時必須參照《小城鎮(zhèn)規(guī)劃資料集》，一般日用水量變化系數(shù)可取1.2～2.5，時變化系數(shù)可取2.4～4.0。

1.2 山區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理的現(xiàn)狀

通過對山區(qū)小城鎮(zhèn)污水常用處理工藝的評估研究，可以總結(jié)出小城鎮(zhèn)污水處理主的主要問題：首先，采用傳統(tǒng)工藝的氧化溝、A2/O、SBR等的一個2×104 m3/d的污水處理廠投資費(fèi)用在2400～3000萬元；其次，污水處理廠運(yùn)行能耗過高，每方污水耗能為0.2～0.3 kW·h，其中，主進(jìn)水泵房和二級處理的曝氣系統(tǒng)耗能占到70%以上；最后，處理污水能力單一。山區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理廠污水來源主要是生活污水，對工業(yè)污水的處理能力差。但目前諸多污染較大的工業(yè)企業(yè)向山區(qū)遷移，很多企業(yè)在未執(zhí)行相關(guān)排污標(biāo)準(zhǔn)的情況下直接將高濃度廢水排入下水道超過了山區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠的處理能力；另外，技術(shù)和管理人員缺乏，小城鎮(zhèn)污水處理工藝落后，山區(qū)小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)力量薄弱，使得山區(qū)水污染處理效果差。

2 人工快滲技術(shù)（CRI）的應(yīng)用

山區(qū)地勢起伏大，相對于東北部平原地區(qū)，影響污水處理的因素眾多，廠址選擇更加困難，復(fù)雜的地形加大了污水廠的基建費(fèi)。加上山地小城鎮(zhèn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)比較落后，基礎(chǔ)設(shè)施較差，難以承擔(dān)高建設(shè)費(fèi)，高運(yùn)行費(fèi)?？紤]到山區(qū)地形高差大，空余土地較多的優(yōu)點(diǎn)，可以充分利用這個特點(diǎn)采用特殊曝氣方式，減少提升泵的使用，結(jié)合適應(yīng)于當(dāng)?shù)赝寥篮蜌夂蛱卣鞲牧纪恋靥幚矸桨?。?dāng)污水由高位向低位自然流動的過程時，裝置通過改變污水大股流動的流動途徑和方式，變成多股細(xì)流，利用地形高差形成的重力勢能多次跌落，實現(xiàn)污水下流時的自動曝氣。CRI系統(tǒng)采用間斷性地向土層配水和控制配水/落干，從而形成水力負(fù)荷周期，這樣使土壤中相應(yīng)地形成好氧/缺氧/厭氧環(huán)境，當(dāng)污水在土層中流過時，發(fā)生沉積、過濾、吸附作用，同時還有硝化與反硝化以及植物的吸收等反應(yīng)，達(dá)到去除污水中的污染物，凈化水質(zhì)，實現(xiàn)污水的資源化、無害化和穩(wěn)定化。CRI系統(tǒng)具有凈化效果好、設(shè)備簡單、操作管理方便、基建投資和運(yùn)行管理費(fèi)用低以及處理能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

3 主要構(gòu)筑物設(shè)計

通過對重慶某地區(qū)污水采用人工快滲技術(shù)處理污水項目，這里對CRI主要構(gòu)筑物設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)闡述。

3.1 格柵

粗格柵能截留污水中直徑較大的懸浮物和漂浮物，細(xì)格柵能夠過濾相對較小的懸浮物和漂浮物，降低后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，保證污水在后續(xù)處理系統(tǒng)的正常流動。本項目設(shè)計水量小，故當(dāng)格柵發(fā)生意外后對系統(tǒng)的運(yùn)行影響不大，本項目采用機(jī)械粗格柵+機(jī)械細(xì)格柵以遵循節(jié)約的原則，同時另備一臺人工清渣格柵的方式，一旦發(fā)生緊急事故，可保證截慮過程的運(yùn)行。

3.2 厭氧生物反應(yīng)池

厭氧生物池的主要作用是利用厭氧生物將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子化，確保后續(xù)自然跌水曝氣裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本項目采用的是沼氣凈化的厭氧處理方法，由厭氧池和填料池兩部分組成整個工藝的預(yù)處理部分。本項目在厭氧池后接入填料池，讓活性污泥與生物膜去除污水中有機(jī)污染物以增加生物量提高去除效果。

3.3 自然跌水曝氣池

自然跌水曝氣池充分利用山地小城鎮(zhèn)地形特點(diǎn)，自然高差產(chǎn)生的重力勢能使得污水均勻地從空中灑落，在重力作用下將勢能轉(zhuǎn)化動能，節(jié)約了曝氣能量。跌水曝氣池中的水由高處的筒壁的小孔射出，化成水滴，大大增加了曝氣的接觸面積，得到了充分曝氣。30%的污水跌落進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)—受水池，直到受水池內(nèi)的污水到達(dá)溢流水位后，進(jìn)入下一處理環(huán)節(jié)；70%已經(jīng)曝氣的水進(jìn)入下一個循環(huán)筒中，進(jìn)一步地跌落、曝氣，增大了水中溶氧量，提高氧生化反應(yīng)的程度。本項目設(shè)置2級跌水，每級2個受水池，每個受水池設(shè)2個轉(zhuǎn)軸，每個轉(zhuǎn)軸并列2個轉(zhuǎn)盤，每個轉(zhuǎn)盤均勻分布8個接水桶，接水桶在轉(zhuǎn)盤兩側(cè)對稱布置——即每根轉(zhuǎn)軸上有接水桶16個，每個受水池共32個接水桶，接水桶的大小根據(jù)轉(zhuǎn)盤大小合理設(shè)置，既保證大部分跌落的污水自動進(jìn)入低位的水桶，又保證水桶隨圓盤轉(zhuǎn)動自如。endprint

3.4 改良

為了促進(jìn)有機(jī)氮的硝化、反硝化反應(yīng)，最大限度地氧化有機(jī)氮形成硝態(tài)氮，實現(xiàn)良好的去氮效果，本項目對土層進(jìn)行了改良，首先，在土層中設(shè)置高120 mm的由滲排水塑料片材骨架構(gòu)成的通氣層，通過直接與大氣相通，提高了土層的通氣量，使得好氧微生物氧化反應(yīng)充分；其次，向土層加入適當(dāng)?shù)娜斯ぬ盍?，提高了土層的孔滲性，增加了土層比表面積，提高了對污染物質(zhì)吸附能力，提高了脫氮效率；最后，通過改良出水槽使長期于厭氧和缺氧條件的土層提高含氧量，促進(jìn)反硝化過程的進(jìn)行。

3.5 計量槽

計量槽能有效監(jiān)測出水水質(zhì)、水量，及時發(fā)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中的問題，從而進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。對污水廠的運(yùn)行而言，計量槽是必不可少的。本項目采用的是LMZ 超聲波明渠流量計，選用巴歇爾槽作為特定流道，該儀器具有測量精度高，安裝方便，傳感器測量出液位高度的優(yōu)點(diǎn)。

4 處理效果分析

以下是各污染物濃度變化圖。

從圖1可知，污水廠進(jìn)水COD、TP、NH4+-N、TN的進(jìn)水濃度變化較大，但符合小城鎮(zhèn)污水水質(zhì)特點(diǎn)。各污染濃度的波動趨勢基本一致；NH4+-N 和TN呈現(xiàn)相同的變化趨勢，說明該地區(qū)居民生活污水中，氮主要以氨氮形式存在。各污染物濃度有明顯的季節(jié)性特征，總體上3～5月份進(jìn)水各污染物濃度高于9～10月份；與常規(guī)城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)相比，居民生活污水COD濃度較低，總磷濃度不高，氨氮及總氮的含量較高，呈現(xiàn)出明顯的低碳氮比的特征。改良的人工快滲系統(tǒng)，脫氮的能力明顯高于常規(guī)土地處理脫氮能力。

5 結(jié)語

總之，通過該項目設(shè)計及運(yùn)行研究表明“厭氧水解+自然跌水曝氣+改良人工快滲系統(tǒng)”模式的工藝能耗低、污泥產(chǎn)量少、去除率較高，并且處理出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B標(biāo)準(zhǔn)，適用于山區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉延齡，關(guān)柯.小城鎮(zhèn)建設(shè)面臨的環(huán)境問題與保護(hù)措施[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，2000，33（6）：114-116.

[2] 丁德才.三峽庫區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理工藝的比較研究[J].武漢科技大學(xué)，2008.

[3] 翟俊，何強(qiáng)，陳垚，等.重慶奉節(jié)公平鎮(zhèn)污水處理示范項目工藝設(shè)計[J].給水排水，2007，33（8）：23-26.endprint

3.4 改良

為了促進(jìn)有機(jī)氮的硝化、反硝化反應(yīng)，最大限度地氧化有機(jī)氮形成硝態(tài)氮，實現(xiàn)良好的去氮效果，本項目對土層進(jìn)行了改良，首先，在土層中設(shè)置高120 mm的由滲排水塑料片材骨架構(gòu)成的通氣層，通過直接與大氣相通，提高了土層的通氣量，使得好氧微生物氧化反應(yīng)充分；其次，向土層加入適當(dāng)?shù)娜斯ぬ盍?，提高了土層的孔滲性，增加了土層比表面積，提高了對污染物質(zhì)吸附能力，提高了脫氮效率；最后，通過改良出水槽使長期于厭氧和缺氧條件的土層提高含氧量，促進(jìn)反硝化過程的進(jìn)行。

3.5 計量槽

計量槽能有效監(jiān)測出水水質(zhì)、水量，及時發(fā)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中的問題，從而進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。對污水廠的運(yùn)行而言，計量槽是必不可少的。本項目采用的是LMZ 超聲波明渠流量計，選用巴歇爾槽作為特定流道，該儀器具有測量精度高，安裝方便，傳感器測量出液位高度的優(yōu)點(diǎn)。

4 處理效果分析

以下是各污染物濃度變化圖。

從圖1可知，污水廠進(jìn)水COD、TP、NH4+-N、TN的進(jìn)水濃度變化較大，但符合小城鎮(zhèn)污水水質(zhì)特點(diǎn)。各污染濃度的波動趨勢基本一致；NH4+-N 和TN呈現(xiàn)相同的變化趨勢，說明該地區(qū)居民生活污水中，氮主要以氨氮形式存在。各污染物濃度有明顯的季節(jié)性特征，總體上3～5月份進(jìn)水各污染物濃度高于9～10月份；與常規(guī)城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)相比，居民生活污水COD濃度較低，總磷濃度不高，氨氮及總氮的含量較高，呈現(xiàn)出明顯的低碳氮比的特征。改良的人工快滲系統(tǒng)，脫氮的能力明顯高于常規(guī)土地處理脫氮能力。

5 結(jié)語

總之，通過該項目設(shè)計及運(yùn)行研究表明“厭氧水解+自然跌水曝氣+改良人工快滲系統(tǒng)”模式的工藝能耗低、污泥產(chǎn)量少、去除率較高，并且處理出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B標(biāo)準(zhǔn)，適用于山區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉延齡，關(guān)柯.小城鎮(zhèn)建設(shè)面臨的環(huán)境問題與保護(hù)措施[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，2000，33（6）：114-116.

[2] 丁德才.三峽庫區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理工藝的比較研究[J].武漢科技大學(xué)，2008.

[3] 翟俊，何強(qiáng)，陳垚，等.重慶奉節(jié)公平鎮(zhèn)污水處理示范項目工藝設(shè)計[J].給水排水，2007，33（8）：23-26.endprint

3.4 改良

為了促進(jìn)有機(jī)氮的硝化、反硝化反應(yīng)，最大限度地氧化有機(jī)氮形成硝態(tài)氮，實現(xiàn)良好的去氮效果，本項目對土層進(jìn)行了改良，首先，在土層中設(shè)置高120 mm的由滲排水塑料片材骨架構(gòu)成的通氣層，通過直接與大氣相通，提高了土層的通氣量，使得好氧微生物氧化反應(yīng)充分；其次，向土層加入適當(dāng)?shù)娜斯ぬ盍?，提高了土層的孔滲性，增加了土層比表面積，提高了對污染物質(zhì)吸附能力，提高了脫氮效率；最后，通過改良出水槽使長期于厭氧和缺氧條件的土層提高含氧量，促進(jìn)反硝化過程的進(jìn)行。

3.5 計量槽

計量槽能有效監(jiān)測出水水質(zhì)、水量，及時發(fā)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中的問題，從而進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。對污水廠的運(yùn)行而言，計量槽是必不可少的。本項目采用的是LMZ 超聲波明渠流量計，選用巴歇爾槽作為特定流道，該儀器具有測量精度高，安裝方便，傳感器測量出液位高度的優(yōu)點(diǎn)。

4 處理效果分析

以下是各污染物濃度變化圖。

從圖1可知，污水廠進(jìn)水COD、TP、NH4+-N、TN的進(jìn)水濃度變化較大，但符合小城鎮(zhèn)污水水質(zhì)特點(diǎn)。各污染濃度的波動趨勢基本一致；NH4+-N 和TN呈現(xiàn)相同的變化趨勢，說明該地區(qū)居民生活污水中，氮主要以氨氮形式存在。各污染物濃度有明顯的季節(jié)性特征，總體上3～5月份進(jìn)水各污染物濃度高于9～10月份；與常規(guī)城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)相比，居民生活污水COD濃度較低，總磷濃度不高，氨氮及總氮的含量較高，呈現(xiàn)出明顯的低碳氮比的特征。改良的人工快滲系統(tǒng)，脫氮的能力明顯高于常規(guī)土地處理脫氮能力。

5 結(jié)語

總之，通過該項目設(shè)計及運(yùn)行研究表明“厭氧水解+自然跌水曝氣+改良人工快滲系統(tǒng)”模式的工藝能耗低、污泥產(chǎn)量少、去除率較高，并且處理出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B標(biāo)準(zhǔn)，適用于山區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉延齡，關(guān)柯.小城鎮(zhèn)建設(shè)面臨的環(huán)境問題與保護(hù)措施[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，2000，33（6）：114-116.

[2] 丁德才.三峽庫區(qū)小城鎮(zhèn)污水處理工藝的比較研究[J].武漢科技大學(xué)，2008.

[3] 翟俊，何強(qiáng)，陳垚，等.重慶奉節(jié)公平鎮(zhèn)污水處理示范項目工藝設(shè)計[J].給水排水，2007，33（8）：23-26.endprint