分散式無動力生活污水處理裝置處理效果分析

潘 科， 施國中， 何明雄， 賀 莉

(農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所， 成都 610041)

分散式無動力生活污水處理裝置處理效果分析

潘 科， 施國中， 何明雄， 賀 莉

(農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所， 成都 610041)

分散式無動力生活污水處理系統(tǒng)是我國農(nóng)村生活污水處理的一個重要的組成部分，筆者在四川省樂至縣選取了兩種不同的無動力生活污水處理設(shè)施，對其處理效果進(jìn)行了檢測，檢測數(shù)據(jù)表明： 1)無動力生活污水凈化裝置對COD和SS去除明顯，平均去除率可達(dá)到60%以上，出水COD多在100 mg·L-1以下，SS在40 mg·L-1以下；2)單獨的生活污水凈化池對于氨氮和磷的去除率都在10%以下,有時出水氨氮和磷會略高于進(jìn)水； 3)生活污水凈化池+人工濕地的處理系統(tǒng)對于氨氮和磷的去除率較單獨的生活污水凈化池略有提高,5～6月份的去除率高于1～2月份去除率。

分散式； 無動力； 生活污水處理裝置； 處理效果

我國農(nóng)村生活污水每年產(chǎn)生量約為80億噸[1]，這些污水中大部分沒有經(jīng)過處理直接排放,對環(huán)境造成了巨大污染。由于地形、經(jīng)濟(jì)條件、水質(zhì)水量等情況的限制,農(nóng)村多采用集中式生活污水處理站和分散式的污水處理設(shè)施相結(jié)合的模式來進(jìn)行污水處理[2]。

無動力的分散式污水處理設(shè)施,有動力消耗小、建設(shè)費用低、運行管理方便等特點,在我國農(nóng)村污水處理系統(tǒng)中占據(jù)著重要位置[3]。然而,由于在處理過程中沒有機(jī)械曝氣等強(qiáng)化處理措施,其處理能力和效果較為有限。筆者選取了兩種無動力生活處理設(shè)施,檢測其處理效果,并分析了無動力處理設(shè)施出水的特點和適用范圍,為農(nóng)村該類裝置的應(yīng)用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 污水處理系統(tǒng)介紹

筆者研究在四川省樂至縣龍溪鄉(xiāng)的分散式污水處理設(shè)施中，選取其中兩種進(jìn)行研究，系統(tǒng)A為單獨的生活污水凈化池，是以生化處理為主的系統(tǒng)地埋式，如圖1所示，凈化池尺寸為2.5 m×1.2 m×1.0 m，總?cè)莘e為3 m3，有效容積約為2.6 m3，供單戶4～5人使用，凈化池分為三格，第一格為沉降區(qū)，第二格加生物球型填料，第三格加簡易濾料，主要為炭渣，碎石等。

系統(tǒng)B為凈化池+人工濕地是生化與生態(tài)處理相結(jié)合的處理系統(tǒng)，如圖2所示，其前段凈化池尺寸為1.8 m×1.2 m×1.0 m，后段人工濕地(不計配水區(qū))尺寸為1.8 m×1.2 m×0.7 m，總?cè)莘e為3.6 m3，有效容積約為3 m3，供單戶4～5人使用，前段凈化池第二格加入生物球形填料，人工濕地種植菖蒲、傘草等植物。

圖1 系統(tǒng)A凈化裝置示意圖

圖2 系統(tǒng)B凈化裝置示意圖

1.2 取樣及實驗

實驗在現(xiàn)場進(jìn)行取樣，對于系統(tǒng)A和系統(tǒng)B,各選取一套裝置進(jìn)行水樣檢測,從年初1月到6月每月取1次樣，共計6次，選取pH值，CODcr，SS，氨氮，總磷為檢測指標(biāo)，各指標(biāo)檢測方法如下：

pH值: SG2-ELK便攜式pH計;CODcr: 快速密閉催化消解法[4]；NH3-N: 納氏試劑分光光度法; TP: 鉬酸銨分光光度法;SS：重量法。

1.3 參考標(biāo)準(zhǔn)

表1 GB18918-2002相關(guān)指標(biāo) (mg·L-1)

表2 GB 5084-2005 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (mg·L-1)

注：農(nóng)灌水標(biāo)準(zhǔn)對水中的氨氮和總磷濃度無要求

由于農(nóng)村生活污水排放目前還沒有統(tǒng)一的排放標(biāo)準(zhǔn)[5]，筆者暫采用GB18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和GB 5084-2005 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參考來衡量出水水質(zhì)。

2 結(jié)果及討論

2.1 污水處理系統(tǒng)對pH值的處理效果

從表3可知,無動力生活污水進(jìn)水的pH值基本在6～8范圍之內(nèi),經(jīng)過凈化系統(tǒng)處理之后,沒有明顯變化，可見生活污水在pH值無需特別的控制措施。

表3 凈化裝置pH值檢測結(jié)果

2.2 污水處理系統(tǒng)對CODcr的去除效果

由表4可知，去除率均在50%～80%之間，這表明即使在未曝氣的情況下，實驗中的無動力生活污水處理裝置對有機(jī)污染物仍有較大程度的去除，其出水的有機(jī)污染物濃度已大為削減。無論是系統(tǒng)A還是系統(tǒng)B，經(jīng)過處理后，其出水的CODcr都在100 mg·L-1以下，可以達(dá)到GB18918標(biāo)準(zhǔn)的二級標(biāo)準(zhǔn)，但都難以達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)，僅有加入人工濕地的系統(tǒng)B在5月之后出水CODcr略好于GB18918一級B標(biāo)準(zhǔn)要求。對比單獨的生活污水凈化沼氣池的系統(tǒng)A而言，加入人工濕地的系統(tǒng)B的有機(jī)物去除率略高，系統(tǒng)A 這6個月的CODcr平均去除率約為71.5%，而加入了人工濕地的系統(tǒng)B為77.6%，比前者高了約6%。但總體來說，無論在達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)等級還是去除率方面，兩者沒有顯著差異。

表4 凈化裝置CODcr檢測結(jié)果 (mg·L-1)

2.3 污水處理系統(tǒng)對SS的去除效果

由表5可知，無論是系統(tǒng)A還是系統(tǒng)B，都具有簡易的過濾設(shè)施，A系統(tǒng)的第二級生物填料上的微生物可以吸附部分懸浮物，而其最后一級添加的碎石、炭渣等濾料具有過濾的效果，而在系統(tǒng)B中，污水在流經(jīng)后續(xù)處理的人工濕地中，其碎石墊層和植物也可以起到一定的攔截懸浮物的作用。表5表明，從1月到6月份，出水SS濃度波動不大，從效果上看，兩種系統(tǒng)均能將懸浮物降到40 mg·L-1以下，大多數(shù)情況下可以達(dá)到GB18918-2002中的一級B要求。同時表5也反應(yīng)出，加入人工濕地的系統(tǒng)B，其每月SS去除率均高于系統(tǒng)A，可見人工濕地在去除廢水SS的方面具有強(qiáng)化作用。

表5 凈化裝置SS檢測結(jié)果 (mg·L-1)

2.4 污水處理系統(tǒng)對氨氮的去除效果

在氨氮去除上，無論是單獨的生活污水凈化池，還是加入了人工濕地作為后續(xù)處理系統(tǒng)，其去除率均低于50%。表6列出了兩種裝置氨氮去除的情況，系統(tǒng)A去除率均低于15%，在個別情況下，其氨氮相對于進(jìn)水還略有升高。由于沒有加入曝氣系統(tǒng)，系統(tǒng)A中的生活污水凈化裝置水中的溶解氧主要是靠水面復(fù)氧，自然復(fù)氧速度較慢，難以滿足生物硝化反應(yīng)中溶解氧的要求。系統(tǒng)A是單獨的生活污水凈化沼氣池，主要靠微生物去除污染物，因此在溶解氧不足的情況下，難以完成氮的去除，不僅如此，在生活污水的有機(jī)物去除過程中，部分有機(jī)氮被降解成為氨氮，而這部分氨氮在系統(tǒng)A中同樣難以去除，累積在水中，導(dǎo)致在有的時候，出水氨氮高于進(jìn)水[6]。而加入人工濕地作為后續(xù)處理的系統(tǒng)中，水中的氮可以被植物吸收利用，因此出水中的氨氮有所去除，6個月的平均去除率約為22.8%，高于單獨的凈化池，在溫度較低的1～2月，其氨氮平均去除率為13.2%，5～6月期間，其平均去除率為32.4%，相比低溫時有所提高，但總體上說，系統(tǒng)B的氨氮的出水水質(zhì)基本在GB18918-2002的二級標(biāo)準(zhǔn)的上下波動。

2.5 污水處理系統(tǒng)對磷的去除效果

表6 凈化裝置氨氮檢測結(jié)果 (mg·L-1)

表7 凈化裝置總磷檢測結(jié)果 (mg·L-1)

磷的去除方面表現(xiàn)出跟氮類似的規(guī)律，表7的數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)A的最高去除率為19.4%，由于在厭氧環(huán)境下，由于生物釋磷等原因，出水的磷有時還略有升高。加入后續(xù)人工濕地之后，1～6月磷的平均去除率可達(dá)到22.5%，高于單獨的生活污水凈化池的最高去除率，且5～6月份的平均去除率為27.9%，高于1～2月的平均去除率16.7%，但出水的磷仍然大于1 mg·L-1，難以達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

(1)無動力生活污水凈化裝置對COD、SS去除明顯，平均去除率可達(dá)到60%以上，出水COD多在100 mg·L-1以下，SS在40 mg·L-1以下。

(2)單獨的厭氧/兼氧型生活污水凈化池對于氨氮和磷的去除率都在10%以下,有時出水氨氮和磷會略高于進(jìn)水。

(3)生活污水凈化池+人工濕地的處理系統(tǒng)對于氨氮和磷的去除率較單獨的生活污水凈化池略有提高,5～6月份的去除率高于1～2月份去除率。

在筆者實驗條件下,無動力生活污水處理設(shè)施的出水的營養(yǎng)物質(zhì)濃度難以達(dá)到城市污水處理廠一級排放標(biāo)準(zhǔn),但可以達(dá)到農(nóng)灌標(biāo)準(zhǔn)。因此,在富營養(yǎng)化地區(qū),使用該類裝置應(yīng)特別注意通過強(qiáng)化措施加強(qiáng)氮磷的去除,以保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境;在水源缺乏地區(qū),采用無動力生活污水凈化裝置,可用出水進(jìn)行灌溉,既可以節(jié)約能源,又能實現(xiàn)資源的循環(huán)利用,實現(xiàn)低碳循環(huán)。

[1] 夏訓(xùn)峰，王明新，閔 慧，等．基于模糊優(yōu)劣系數(shù)法的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)優(yōu)選評價方法[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，32(9)：2287-2293．

[2] 鄭 琳，馮 歡，錢鈺潔，等．一體化生活污水處理裝置運行性能研究[J]． 水處理技術(shù)，2011，37 ( 2) : 73-76．

[3] 李 鈞，等．無動力生活污水處理工程在欠發(fā)達(dá)地區(qū)的應(yīng)用[J]．環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2009, 28 (4):47-48．

[4] 國家環(huán)?？偩?水和廢水監(jiān)測分析方法 [M].北京:中國環(huán)境出版社，2002：216-219.

[5] 馬魯銘，王云龍，劉志剛，等.南方農(nóng)村生活污水處理目標(biāo)及工藝模式探討[J].中國環(huán)境科學(xué)，2013，33(1)：118-122.

[6] 沈東升，賀永華，馮華軍，等．農(nóng)村生活污水地埋式無動力厭氧處理技術(shù)研究[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21(7)：111-115．

AnalysisonTreatmentEffectofDecentralizedNon-poweredSewageTreatmentPlant

PANKe,SHIGuo-zhong,HEMing-xiong,HELi

(BiogasInstituteofMinistryofAgriculture，Chengdu610041，China)

Decentralized; non-powered; sewage treatment device; treatment effect

2017-08-07

項目來源： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費; 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程。

潘 科(1982-)，男，高級工程師，主要從事農(nóng)村生活廢棄物污染治理及循環(huán)利用研究等工作，E-mail:rossschwimmer@hotmail.com

S216.4

B

1000-1166(2017)06-0062-04