氣動生態(tài)氧化溝技術(shù)在農(nóng)村污水治理中的應(yīng)用

劉三明

（福建環(huán)衛(wèi)士環(huán)保研究院有限公司，福建 泉州 362000）

氣動生態(tài)氧化溝技術(shù)在農(nóng)村污水治理中的應(yīng)用

劉三明

（福建環(huán)衛(wèi)士環(huán)保研究院有限公司，福建 泉州 362000）

闡述了氣動生態(tài)氧化溝工藝的原理、流程等，結(jié)合工程實例，分析了該工藝在農(nóng)村污水治理中的應(yīng)用效果，結(jié)果表明該工藝效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定性好、耗能低，值得推廣。

氧化溝；生活污水；深度處理；高效

前言

近年來，中小型分散污染源成為環(huán)境整治的重點，治理方式以就地治理為主。但傳統(tǒng)治理方法普遍存在管理難、運行成本高、維護難、可控性差、治理成效低、易造成二次污染等問題，導(dǎo)致整體社會環(huán)境效益較低。因此，迫切需要一種新型治理方法，突破瓶頸，解決問題。

1 氣動生態(tài)氧化溝

1.1 工藝原理

氣動生態(tài)氧化溝工藝遵循生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律，強化生物多樣性，以建設(shè)水體微環(huán)境為中心，具有多元化水生生態(tài)微環(huán)境與強大的生物食物鏈。主要工藝原理為：

（1）氣動供氧原理：工藝核心為氣動氧化溝系統(tǒng)，在氣動循環(huán)供氧裝置配套下，僅用一臺低功率的風(fēng)機即可帶動整個水體回流循環(huán)并復(fù)氧，使水體中的污染因子與生物反應(yīng)器充分接觸，并且稀釋了原水，降低了水體中溶解氧的消耗，提高了緩沖能力與抗沖擊負(fù)荷，延時了曝氣效應(yīng)。在水生植物及水體微環(huán)境的系統(tǒng)化設(shè)計下，水體生物鏈得到了全面發(fā)展，強大的水生生態(tài)食物鏈及高效的污染因子降解功能，使水體化學(xué)需氧量快速降低，從而實現(xiàn)了間歇供氧循環(huán)，大大降低了運行成本。

（2）生物膜代謝原理：在氧源充足的條件下，微生物迅速繁殖，填料上的生物膜逐漸增厚，當(dāng)生物膜達(dá)到一定厚度時，生物膜內(nèi)層逐步開始繁殖兼氧—厭氧菌，并不斷擴散，厭氧產(chǎn)生的代謝物（如CH4）逸出，使內(nèi)層生物膜脫落。在生物膜脫落的填料表面重新形成生物膜，周而復(fù)始，生生不息，從而形成以自然規(guī)律為基礎(chǔ)的生物反應(yīng)器構(gòu)件。

1.2 工藝流程

氣動生態(tài)氧化溝技術(shù)的工藝流程為：廢水來源→格柵井→厭氧池→生態(tài)池→達(dá)標(biāo)出水。該系統(tǒng)構(gòu)筑物相當(dāng)簡約，應(yīng)用至今已經(jīng)過三次以上的技術(shù)升級，抗沖擊能力強，地理條件許可，均設(shè)計為自流系統(tǒng)，節(jié)省調(diào)節(jié)池及節(jié)約提升耗能。具體流程如圖1。

圖1 工藝流程圖

生態(tài)池的第一渠為進(jìn)水渠，中間渠與第一渠均為循環(huán)渠實現(xiàn)延時曝氣與抗沖擊效應(yīng)，最后一渠為沉清渠，沉清后出水，其底泥部分被回流至循環(huán)渠中繼續(xù)發(fā)揮其應(yīng)有效應(yīng)，另一部分則定期回流至厭氧池；厭氧池內(nèi)布施有能夠承載高密度生物膜的生物載體，在物種豐富的生物污泥的補充下，厭氧效應(yīng)得到高效發(fā)揮，從而實現(xiàn)高效分解與降解污染因子；在高效厭氧池的作用下，大大降低了后續(xù)治理負(fù)荷，同時在延時曝氣的生態(tài)池上的污染濃度得到快速稀釋與降解，極大降低了生態(tài)池的需氧量，實現(xiàn)了間歇工作的節(jié)能效應(yīng)，同時在食物鏈強盛的系統(tǒng)中形成各種共代謝功能，難降解的污染因子及有機污泥得到有效降解，污泥就地降解率高達(dá)90%以上。具體循環(huán)示意如圖2。

2 運行效果

本文選取4個氣動生態(tài)氧化溝工藝處理的實踐案例進(jìn)行分析，分別為下洋鎮(zhèn)溪塔村、東平鎮(zhèn)文峰村、下洋鎮(zhèn)含春村、達(dá)埔鎮(zhèn)巖峰村的污水處理項目。均建設(shè)于2013年，至今無需專業(yè)管理人員管護，系統(tǒng)均穩(wěn)定運行。

項目的工藝流程設(shè)計均為：污水→格柵井→厭氧池→生態(tài)池→出水。其中格柵井主要目的是過濾掉污水中的大塊物質(zhì)（如塑料袋等）。厭氧池主要功能為水解酸化。生態(tài)池主要功能是降解水中的污染物質(zhì)（4個案例項目均建設(shè)于工藝升級前，生態(tài)池最后的渠并非沉清渠設(shè)計）。

設(shè)計目標(biāo)：污水經(jīng)過水生態(tài)技術(shù)污水處理系統(tǒng)，出水主要水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，主要水質(zhì)指標(biāo)見表1。

2.1 主要污染物去除率分析

經(jīng)永春縣環(huán)保局驗收，4個項目的進(jìn)出水質(zhì)及主要污染物的去除率等檢測數(shù)據(jù)見表2。

從表2可見，氣動生態(tài)氧化溝工藝對COD的去除率在85%～92%，BOD去除率也達(dá)到了98%～99%，氨氮去除率高達(dá)98%～100%，出水水質(zhì)優(yōu)于預(yù)計的目標(biāo)，由此可得該工藝對COD、BOD及氨氮均有良好的去除效果。該工藝未建沉淀池，出水水質(zhì)的懸浮物SS平均值達(dá)到13mg/L，說明該系統(tǒng)同樣對于SS及污泥也有很好的去除效果。

2.2 耗能分析

氣動生態(tài)氧化溝屬微動力系統(tǒng)，設(shè)備非常簡單。自流系統(tǒng)僅風(fēng)機運行需用電，非自流系統(tǒng)則多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等項目的運行（風(fēng)機）年耗能僅需1200～3200元。氣動生態(tài)氧化溝穩(wěn)定工作的耗能很小，是節(jié)能系統(tǒng)的體現(xiàn)。

2.3 穩(wěn)定性分析

通過項目驗收時的不同時間取水的水質(zhì)檢測，考量整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。依據(jù)溪塔、文峰、含春、巖峰4個項目進(jìn)出口濃度對比，COD濃度范圍在182～68.2mg/L，NH3-N的濃度范圍48.9～6.2mg/L，從濃度變化來看，符合農(nóng)村污水水質(zhì)不均勻的特點，經(jīng)過氣動生態(tài)氧化溝系統(tǒng)處理后，出水濃度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，沒有大的波動，系統(tǒng)處理后的水質(zhì)穩(wěn)定。綜上所述：氣動生態(tài)氧化溝系統(tǒng)出水水質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性。

2.4 占地面積分析

4個項目采用的工藝流程與各功能區(qū)占地面積見表3。

表3 4個項目的指標(biāo)

氣動生態(tài)氧化溝的系統(tǒng)工藝簡單，處理流程一致，采用進(jìn)水 - 格柵井 - 厭氧池 - 生態(tài)池 - 出水的工藝，其中厭氧池等地埋式面積可以覆土作為綠化工地，而氣動生態(tài)氧化溝面上的水生花圃可作為景觀綠化，既能節(jié)約土地資源，又能綠化美觀。占地面積較傳統(tǒng)氧化溝工藝占地面積小，也無需大規(guī)模進(jìn)行施工建設(shè)構(gòu)筑物，僅需要基礎(chǔ)工藝的施工建設(shè)，省時省力。

3 效益分析

3.1 環(huán)境效益與社會效益

污水處理工程建設(shè)對于改善農(nóng)村環(huán)境，保障人民身體健康具有極為重要的意義，其環(huán)境效益日益明顯。以東平鎮(zhèn)文峰村為例，每年可降解COD4.19噸，降解氨氮1.15噸，且可以有效保證河道、湖泊等水質(zhì)質(zhì)量，出水還可運用于景觀、綠化等，填補地表水的流失。

3.2 經(jīng)濟效益

相對傳統(tǒng)的工藝，氣動生態(tài)氧化溝工藝在建設(shè)成本上可節(jié)約20%～30%的造價；在用地面積上，可節(jié)約30%～50%；在運行成本上，每噸水的運行費用可以節(jié)約50%～70%，具有較高的直接經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

通過該項目的應(yīng)用分析，可以得出氣動生態(tài)氧化溝技術(shù)在農(nóng)村污水治理中具有以下突出特點：

（1）效率高。氣動生態(tài)氧化溝工藝對于COD、BOD、SS、NH3-N等污染因子，具有較高的去除率，出水水質(zhì)好。其中COD去除率85%～92%，BOD去除率98%～99%，氨氮去除率高達(dá)98%～100%，出水SS平均值達(dá)到13mg/L。

（2）耗能低。氣動生態(tài)氧化溝工藝的自流系統(tǒng)耗能，僅為風(fēng)機運行所需的電量，非自流系統(tǒng)則多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等項目的運行（風(fēng)機）年耗能僅需1200～3200元。

（3）出水水質(zhì)穩(wěn)定性好。經(jīng)氣動生態(tài)氧化溝工藝處理后，各項目的出水濃度都穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)大的波動，其中COD的濃度范圍在68.2～182mg/L，NH3-N的濃度范圍在6.2～48.9mg/L。

（4）管理簡單。氣動生態(tài)氧化溝為遵循生態(tài)學(xué)基本規(guī)律的純生態(tài)系統(tǒng)，運行管理時不需過多的人工介質(zhì)干預(yù)生物食物鏈的發(fā)展，因此，管理人員只需要管理好電控設(shè)施即可。

（5）工藝簡單。無需調(diào)節(jié)池、沉淀池、污泥池及污泥處理設(shè)備，在每天8～16個小時工作狀態(tài)下可完成有機污泥就地降解。

[1] 氧化溝活性污泥法污水處理工藝技術(shù)規(guī)范編制說明[Z]．

[2] 給排水設(shè)計手冊（第5冊）：城鎮(zhèn)排水（第2版）[M]．北京：中國建筑出版社，2004，122-135．

[3] 吳磊，呂錫武，李先寧，等．處理農(nóng)村污水的跌水充氧接觸氧化技術(shù)設(shè)計研究[J]．安全與環(huán)境工程，2007，14（3）：33-36．

[4] 李遠(yuǎn)，王曉霞．我國農(nóng)業(yè)面源污染的環(huán)境管理：背景及演變[J]．自然生態(tài)保護，2005，4（2）：23-24．

[5] 鄧榮森，王鏡植．跌水曝氣系統(tǒng)在污水工藝上的運用前景探討[J]．重慶建筑大學(xué)學(xué)報，2007，29（1）：78-84．

Application of Pneumatic Eco-Oxidation Ditch Technology in Rural Sewage Treatment

LIU San-ming
(Fujian Environment Guards Environmental Research Protection Institute Co., Ltd, Fuzhou 362000, China)

The paper explains the basic operating principle and fow of the pneumatic ecological oxidation ditch technology and analyzes the application effects of this technology in the rural sewage treatment in combination with the engineering examples. The result shows that this process has the advantages of high effciency, better stability of water quality and low energy consumption. It is worth to popularize the experiences in the treatment of wastewater.

oxidation ditch; domestic sewage; advanced treatment; high effciency

X703

A

1006-5377（2017）01-0060-03