巢湖地區(qū)農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)

黃 勤，宋 磊，鄧國(guó)志

（1.合肥市濱湖新區(qū)建設(shè)投資有限公司，合肥 230000；2.合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，合肥 230041；3.安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230601）

巢湖地區(qū)農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)

黃 勤1，宋 磊2，鄧國(guó)志3

（1.合肥市濱湖新區(qū)建設(shè)投資有限公司，合肥 230000；2.合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，合肥 230041；3.安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230601）

巢湖地區(qū)是我國(guó)農(nóng)村生活污水治理及農(nóng)村環(huán)境連片整治示范區(qū)。截至2016年，巢湖地區(qū)13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)下屬村莊建設(shè)了36座污水處理設(shè)施，總處理規(guī)模1 915 m3/d。大部分農(nóng)村污水處理設(shè)施的規(guī)模小于100 m3/d，處理工藝以微動(dòng)力高效生物膜處理工藝為主，其次為“復(fù)合生物處理+人工濕地”和“一體化設(shè)備+人工濕地組合工藝”。調(diào)查結(jié)果表明，上述工藝運(yùn)行初期基本能達(dá)到預(yù)期排放要求，后期暴露出運(yùn)行管理不便、出水水質(zhì)惡化等問(wèn)題。對(duì)此，筆者提出了適合巢湖市農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)及對(duì)策。

巢湖；農(nóng)村生活污水；污水治理；MHBR技術(shù)

巢湖位于安徽省中部，是我國(guó)十大淡水湖之一。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著流域人口增加，工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，大量生活污水、工業(yè)廢水排放，導(dǎo)致巢湖富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程加快，巢湖地區(qū)成為我國(guó)水污染防治重點(diǎn)流域之一[1]。公開(kāi)資料顯示，截止2015年底，合肥市城區(qū)污水處理總規(guī)模達(dá)142.5萬(wàn)t/d，基本實(shí)現(xiàn)全收集處理，但是巢湖水質(zhì)仍處在輕度、中度富營(yíng)養(yǎng)化水平。巢湖周邊村、鎮(zhèn)生活污水及農(nóng)業(yè)面源是巢湖富營(yíng)養(yǎng)化的重要污染來(lái)源[2]。因此，從源頭消減流入巢湖的污染物，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生活污水達(dá)標(biāo)排放，是治理巢湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵，也是推進(jìn)安徽省美好鄉(xiāng)村建設(shè)及農(nóng)村環(huán)境連片整治的重要內(nèi)容之一[3]。

近年來(lái)，雖然已經(jīng)在巢湖地區(qū)人口較密集的村莊開(kāi)展了污水處理試點(diǎn)工作，但是農(nóng)村污水處理比例依然較低，且已建成的農(nóng)村污水處理設(shè)施在管理、運(yùn)行過(guò)程中存在一些問(wèn)題，有必要對(duì)此進(jìn)行總結(jié)，為巢湖地區(qū)未來(lái)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的選擇、運(yùn)營(yíng)管理提供參考與借鑒。

1 巢湖地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

截至2016年，巢湖地區(qū)13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)下屬自然村已經(jīng)建成農(nóng)村生活污水處理設(shè)施36座，總處理規(guī)模1 915 t/d，具體建設(shè)運(yùn)行情況如表1所示。這些污水處理設(shè)施采用的工藝主要有3種，分別為MHBR技術(shù)（微動(dòng)力高效生物膜處理工藝）、一體化設(shè)備+人工濕地組合工藝、復(fù)合生物處理+人工濕地，其種類(lèi)遠(yuǎn)低于太湖流域農(nóng)村生活污水處理工藝類(lèi)型。其中，MHBR技術(shù)應(yīng)用比例達(dá)到50%以上，處理模式相對(duì)單一。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，已建的三種工藝污水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)效果并不理想，主要存在以下問(wèn)題。

（1）處理工藝選取不當(dāng)，現(xiàn)污水處理工藝不能滿(mǎn)足農(nóng)村生活污水的要求，部分處理設(shè)施處理效果較差。

（2）收水能力不足，農(nóng)村生活污水較城市更為分散，廁所大多為旱廁，收集生活污水較為困難。

（3）微動(dòng)力的設(shè)備受天氣影響較大，運(yùn)行效果不穩(wěn)定。

（4）運(yùn)行維護(hù)較差，一些處理設(shè)施初期運(yùn)行時(shí)效果較好，但是后期缺乏專(zhuān)人管理和維護(hù)，運(yùn)行情況變差。

表1 巢湖地區(qū)主要村生活污水處理模式應(yīng)用現(xiàn)狀

2 巢湖地區(qū)農(nóng)村生活污水處理的可行技術(shù)

生活污水中的污染物以有機(jī)物為主，可生化性較好，宜采用生物處理。集中處理和分散處理是國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的兩類(lèi)農(nóng)村生活污水處理方式[4]。鑒于巢湖流域水環(huán)境整治目標(biāo)要求巢湖周邊農(nóng)村污水處理達(dá)到較高排放標(biāo)準(zhǔn)（一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)或《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)），選用的污水處理工藝必須投資少、運(yùn)行管理方便，且有一定的脫氮、除磷效果。適宜巢湖地區(qū)農(nóng)村生活污水處理的方法有以下幾種。

2.1 SBR-生態(tài)濾床

SBR是一種間歇式好氧生物處理技術(shù)，生態(tài)濾床是近年來(lái)在生物濾池和人工濕地基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種生態(tài)處理系統(tǒng)[5]。SBR-生態(tài)濾床串聯(lián)工藝適用于排放要求較高的農(nóng)村生活污水處理，工藝流程簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理方便，對(duì)水質(zhì)、水量波動(dòng)適應(yīng)強(qiáng)，具有很好的脫氮除磷效果，且產(chǎn)生一定的景觀效應(yīng)。采用延時(shí)曝氣和太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)，剩余污泥量少，運(yùn)行成本低。其工藝流程如圖1所示。

圖1 SBR-生態(tài)濾床工藝流程

2.2 厭氧池-氧化塘-植物生態(tài)渠

該工藝適用于擁有自然池塘或閑置溝渠且規(guī)模適中的村莊，處理規(guī)模不宜超過(guò)200 t/d。生活污水進(jìn)入?yún)捬鯙V池，截流大部分有機(jī)物，并在厭氧發(fā)酵作用下，被分解成穩(wěn)定的沉渣；厭氧濾池出水進(jìn)入氧化塘，通過(guò)自然充氧補(bǔ)充溶解氧，氧化分解水中有機(jī)物；生態(tài)渠利用水生植物的生長(zhǎng)，吸收氮磷，進(jìn)一步降低有機(jī)物含量[6]。該工藝采用生物、生態(tài)結(jié)合技術(shù)，可根據(jù)村莊自身情況，因勢(shì)而建，無(wú)動(dòng)力消耗。厭氧濾池可利用現(xiàn)有凈化沼氣池改建，氧化塘、生態(tài)渠可利用河塘、溝渠改建。通過(guò)種植經(jīng)濟(jì)類(lèi)的水生植物（如水芹、空心菜等），生態(tài)渠可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。該工藝需日常安排1人不定期維護(hù)，厭氧濾池每年清掏1次，水生植物生長(zhǎng)旺季時(shí)要及時(shí)收割，冬季及時(shí)清理水生植物殘?bào)w。其工藝流程如圖2所示。

圖2 厭氧池-氧化塘-植物生態(tài)渠工藝流程

2.3 厭氧池-跌水充氧接觸氧化-人工濕地

該技術(shù)適用于居住相對(duì)集中且有閑置荒地、廢棄河塘的村莊，尤其適合有地勢(shì)差、有鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)或?qū)Φ兹コ筝^高的村莊，處理規(guī)模不宜超過(guò)150 m3/d。該組合工藝由厭氧池、跌水充氧接觸氧化池和人工濕地三個(gè)處理單元串聯(lián)組成，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力[7]。核心技術(shù)為跌水充氧接觸氧化技術(shù)，利用微型污水提升泵剩余揚(yáng)程，一次提升污水將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，分級(jí)跌落，形成水幕及水滴自然充氧，無(wú)需曝氣裝置，在降低有機(jī)物的同時(shí)，去除氮、磷等污染物，能大幅度地降低污水生物處理能耗。有地勢(shì)差的村莊可利用自然地形落差進(jìn)行跌水，無(wú)需水泵提升。厭氧池可利用現(xiàn)有三格式化糞池、凈化沼氣池改建，人工濕地可利用河塘、溝渠改建。跌水充氧接觸氧化池可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其工藝流程如圖3所示。

圖3 厭氧池-跌水充氧接觸氧化-人工濕地工藝流程

2.4 凈化槽技術(shù)

凈化槽是一種小型生活污水處理裝置，起源于日本。凈化槽有很好的污水處理效果，其占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、耗資少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，適用于農(nóng)村分散型生活污水或者類(lèi)似生活污水的處理[8-9]。污水進(jìn)入凈化槽后，沉淀分離槽進(jìn)行預(yù)處理，去除比重較大的顆粒及懸浮物，提高污水的可生化性。預(yù)過(guò)濾槽內(nèi)裝有填料，在填料上的厭氧生物膜的作用下，去除可溶性有機(jī)物。曝氣槽集曝氣、高濾速、截留懸浮物和定期反沖洗為一體。沉淀槽溢水堰設(shè)置了消毒裝置，對(duì)出水進(jìn)行消毒處理。對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的村莊，可以采用膜式凈化槽，該類(lèi)凈化槽是一種深度處理類(lèi)型凈化槽，采用生物處理和膜分離相結(jié)合的MBR工藝，能有效去除污水中的有機(jī)物、氮、磷和懸浮物等。其凈化槽處理工藝流程如4圖所示。

圖4 凈化槽技術(shù)工藝流程

該技術(shù)在我國(guó)各地農(nóng)村污水治理中已投入使用，例如，太湖水環(huán)境修復(fù)示范項(xiàng)目采用了凈化槽技術(shù)，取得了良好的處理效果。但是，其工藝較復(fù)雜，投資和運(yùn)營(yíng)的成本較高，適合對(duì)水質(zhì)要求較高和經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)。

3 巢湖地區(qū)農(nóng)村生活污水處理有效對(duì)策

3.1 因地制宜，選擇適應(yīng)農(nóng)村特點(diǎn)的污水處理工藝

目前，巢湖地區(qū)農(nóng)村生活污水處理采用的技術(shù)，也是我國(guó)城市污水處理廠普遍采用的工藝，并被證明是行之有效的水污染控制技術(shù)。但是，針對(duì)農(nóng)村污水排放分散、水量水質(zhì)變化大的特點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合地形環(huán)境的具體情況，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)適合小城鎮(zhèn)的簡(jiǎn)易高效污水處理成套技術(shù)，重點(diǎn)解決農(nóng)村生活污水治理出現(xiàn)的三高問(wèn)題，即投資高、電耗高和運(yùn)行費(fèi)用高。每一個(gè)農(nóng)村污水處理設(shè)施或廠站都應(yīng)在充分調(diào)查研究，認(rèn)真進(jìn)行科學(xué)分析后再合理確定其變化系數(shù)，確定處理規(guī)模，選擇合適的處理工藝。

3.2 加大投入，完善農(nóng)村生活污水收集設(shè)施的建設(shè)與改造

農(nóng)村污水收集系統(tǒng)建設(shè)起步較晚，巢湖地區(qū)農(nóng)村污水收集管網(wǎng)建設(shè)更是嚴(yán)重滯后。污水收集率不高，導(dǎo)致污水實(shí)際處理量與其設(shè)計(jì)處理能力之間有一定的差距，污水處理設(shè)施不能滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)在各級(jí)政府都高度重視美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，深入推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境治理，政府財(cái)政投入應(yīng)優(yōu)先用于水環(huán)境改善，盡快完成中心村、鎮(zhèn)污水管道的敷設(shè)，重視污水出戶(hù)到進(jìn)入主干網(wǎng)的最后50 m支管系統(tǒng)，實(shí)施居民旱廁改水廁，推進(jìn)雨污分流改造工程的實(shí)施，健全雨、污管道維護(hù)制度，保證農(nóng)村污水處理廠能夠足量、正常、穩(wěn)定地運(yùn)行。

3.3 加強(qiáng)管理，推進(jìn)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施統(tǒng)一建設(shè)和運(yùn)營(yíng)

由于村、鎮(zhèn)污水主要以生活污水為主，量小、濃度低，污水處理廠規(guī)模小，建成后也難以正常運(yùn)營(yíng)。目前，國(guó)內(nèi)村、鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)主要有兩種方式，一種是采用市場(chǎng)化運(yùn)作的商業(yè)模式，即企業(yè)與政府簽訂特許經(jīng)營(yíng)協(xié)議；另一種是政府組建水務(wù)公司進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)。環(huán)巢湖地區(qū)已有的7座村、鎮(zhèn)污水處理項(xiàng)目是由某專(zhuān)業(yè)水務(wù)集團(tuán)進(jìn)行管理。對(duì)于尚未明確運(yùn)營(yíng)主體的村、鎮(zhèn)污水處理設(shè)施，目前可以參照上述辦法，通過(guò)招投標(biāo)確定有資質(zhì)的水務(wù)公司，進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)，統(tǒng)一管理，發(fā)揮規(guī)模效益。

3.4 科學(xué)發(fā)展，探索農(nóng)村生活污水治理的長(zhǎng)效機(jī)制

農(nóng)村生活污水治理是一項(xiàng)涉及面廣、工作量大的系統(tǒng)工程，也是一項(xiàng)社會(huì)效益和生態(tài)效益十分顯著的民心工程，需要政府的積極引導(dǎo)、大力推動(dòng)，更需要農(nóng)村居民的主體參與和自覺(jué)行動(dòng)。圍繞合肥市及巢湖水環(huán)境治理大局，從實(shí)現(xiàn)小城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā)，必須根據(jù)小城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)模、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局的特點(diǎn)，編制相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)等綜合與專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃，全方位地加強(qiáng)農(nóng)村水污染的預(yù)防與控制工作。同時(shí)，逐步建立健全農(nóng)村生活污水治理的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)及政策，大力扶持和發(fā)展污水資源化處理產(chǎn)業(yè)，在多方籌集資金的同時(shí)，加大財(cái)政投入力度，促進(jìn)農(nóng)村生活污水的資源化處理。

1 謝 平.翻閱巢湖的歷史：藍(lán)藻、富營(yíng)養(yǎng)化及地質(zhì)演化[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

2 丁 虹.巢湖2005-2014年湖體水質(zhì)狀況[J].水生態(tài)保護(hù)與管理，2016，（3）：57-59.

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Treatment Technology of Rural Domestic Sewage in Chaohu Area

Huang Qin1, Song Lei2, Deng Guozhi3
(1. Hefei Binhu New District Construction Investment Co., Ltd., Hefei 230000, China; 2. Hefei Municipal Design and Research Institute, Hefei 230041, China; 3. School of Resource and Environmental Engineering, Anhui University, Hefei 230601, China)

Chaohu area is the demonstration area of rural domestic sewage treatment and rural environmental improvement in china. As of 2016, 13 villages and towns in Chaohu had built 36 sewage treatment facilities, with a total scale of 1 915 m3/d.Most of the rural sewage treatment facilities in the scale of less than 100 m3/d, treatment with micro power efficient biofilm process, followed by compound biological treatment and artificial wetland "and" integration equipment and artificial wetland combined process". The investigation results show that the above process can meet the expected emission requirements at the initial stage of operation, and the problems such as poor operation management and deterioration of effluent quality have been exposed in the later stage. In this regard, the author puts forward the rural sewage treatment technology and Countermeasures for Chaohu city.

Chaohu Lake; rural domestic sewage; sewage treatment; MHBR technology

X703

A

1008-9500(2017)07-0037-04

2017-05-27

本文系安徽省住房城鄉(xiāng)建設(shè)科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2017YF-03）的階段性研究成果。

黃勤（1968-），女，安徽合肥人，高級(jí)工程師，從事市政設(shè)計(jì)規(guī)劃管理工作。

宋磊（1982-），男，安徽廬江人，博士研究生，工程師，從事給排水工程設(shè)計(jì)及相關(guān)工程技術(shù)研發(fā)工作。