“一體化設(shè)備+人工濕地”農(nóng)村污水處理實例

陳 亮羅 雋

（1廣州市國際工程咨詢公司 廣東廣州 510000 2環(huán)境保護部華南環(huán)境科學(xué)研究所 廣東廣州 510000）

引言

廣東省肇慶市懷集縣下帥壯族瑤族自治鄉(xiāng)位于肇慶市懷集縣的西北部邊陲，距縣城52公里，毗鄰清遠市連山壯族自治縣和廣西壯族自治區(qū)賀州市，是肇慶市唯一的少數(shù)民族鄉(xiāng)，也是廣東省七個民族鄉(xiāng)之一。下帥壯族瑤族自治鄉(xiāng)是壯、瑤、漢三個民族的集散地結(jié)合部，全鄉(xiāng)總面積7711公頃，其中山地面積5866公頃，人口總數(shù)10097人，其中壯族5452人、瑤族1273人、漢族3372人，轄車福、黃翰、山奢、竹六、東西等 5個村委會，共有30個村小組。

為配套創(chuàng)建廣東省優(yōu)秀少數(shù)民族示范鄉(xiāng)，順應(yīng)國家關(guān)于改善農(nóng)村生活環(huán)境的相關(guān)政策，提高少數(shù)民族的生活水平及幸福指數(shù)，在國家及省環(huán)保專項資金的支持下，下帥壯族瑤族自治鄉(xiāng)開展了農(nóng)村環(huán)境綜合整治項目，以“一體化設(shè)備+水平潛流人工濕地”作為主要工藝，選取6個試點開展農(nóng)村污水收集及處理工作，設(shè)計標(biāo)準參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918-2002）一級B標(biāo)準，出水排入附近水體，日常可作為農(nóng)業(yè)灌溉用水使用。目前該農(nóng)村連片污水處理工程已全部投入運行，工程所占面積僅為采用常規(guī)無動力工藝占地面積的約1/2左右[1,2]，處理水質(zhì)全部可穩(wěn)定達到設(shè)計標(biāo)準，大部分指標(biāo)甚至可達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準。

1 污水水量、水質(zhì)及處理標(biāo)準

1.1 污水水量測算

本次工程共涉及6個行政村，服務(wù)人口共約5718人，根據(jù)《村莊整治技術(shù)規(guī)范》[3]選擇人均綜合用水量指標(biāo)法進行污水量預(yù)測。參考《廣東省農(nóng)村環(huán)境綜合整治技術(shù)指引》[4]分別對中心鎮(zhèn)及各自然村兩種情況進行測算，人均綜合用水量指標(biāo)取130L/d，污水排放系數(shù)取0.9，由此得出各村莊日均污水量。由于中心鎮(zhèn)區(qū)域面積較大、較分散，污水處理率按85%計；示范村人口居住集中，污水處理率按90%計。中心鎮(zhèn)污水收集率按85%進行計算，示范村按100%收集率計算，得出污水量預(yù)測。污水處理量總變化系數(shù)均取1.2，以此確定各村污水處理站工程建設(shè)規(guī)模。

表1 各村污水處理總規(guī)模一覽表

1.2 主要處理工藝

按以往的工程經(jīng)驗，農(nóng)村連片綜合整治通常會選擇以“水解酸化+人工濕地”為核心的無動力污水處理工藝[5]，但隨著農(nóng)村空余土地越來越緊張，污水處理規(guī)劃面積越來越小。“水解酸化+人工濕地”工藝由于占地面積過大，且無動力運行時容易發(fā)生堵塞、澭水、發(fā)臭等情況，一些缺點隨著運行時間增加慢慢開始凸顯。為此，結(jié)合下帥鄉(xiāng)目前的排水系統(tǒng)現(xiàn)狀情況，為在降低工程投資和運行成本的同時，達到提高村中綠地建設(shè)面積，確保污水的處理達標(biāo)排放，選擇以“一體化污水處理設(shè)備+人工濕地”組合處理工藝作為本次連片綜合整治的主體技術(shù)。

主要工藝流程如下：

圖1 污水處理工藝流程

2 主要設(shè)備及構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

2.1 格柵沉砂池

格柵沉砂池均采用鋼混結(jié)構(gòu)。其中，日處理量為450噸的中心鎮(zhèn)污水處理廠格柵池尺寸（L×B×H）為：4.5×0.6×1.0m；日處理量為30及35噸的其他村污水處理系統(tǒng)格柵池尺寸（L×B×H）為：2.5×0.5×1.0m。為避免雨水影響及保障農(nóng)村兒童活動安全，格柵池頂設(shè)置不銹鋼柵欄及有機玻璃蓋板，分別上鎖，以便于日常清渣。池內(nèi)設(shè)置豎條式人工格柵，粗細各一道。粗格柵柵條間隙20mm，細格柵柵條間隙5mm，安裝寬度與格柵沉砂池內(nèi)尺寸一致，安裝角度75°。

2.2 一體化污水處理設(shè)備

一體化污水處理設(shè)備是本工程的核心處理單元，工藝為“厭氧-缺氧-接觸氧化法”，分別由三個單元組成：生化池（厭氧池、缺氧池、接觸好氧池）；二沉池；清水池。為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、避免腐蝕，整體以304不銹鋼建造。一體化設(shè)備根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點進行了優(yōu)化，設(shè)備尺寸緊湊、配套污水提升泵、曝氣風(fēng)機及污泥回流泵等注重節(jié)能，耗電量低，設(shè)備結(jié)構(gòu)盡可能避免復(fù)雜，以減少在少數(shù)民族地區(qū)將來運行維護時可能出現(xiàn)的故障及麻煩。

①生化池

生化池采用A/A/O工藝，厭氧段、缺氧段無填料，好氧段采用接觸氧化工藝，懸掛立體彈性填料，填料高度1.5m。以日處理量為30噸一體化設(shè)備為例，好氧段設(shè)置GD63-25型管道泵為混合液回流泵，將好氧池污泥回流至缺氧池以提升脫氮效果，回流比150%，設(shè)置HC-25S型回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機進行曝氣，氣水比：10：1。A/A/O工藝中，厭氧段停留時間：1h；缺氧段停留時間：2h；好氧段停留時間：5h；總水力停留時間：8h。好氧段污泥負荷：0.7kg－BOD5/(m3填料·d)，有效水深：2.0m。

②沉淀池

功能：將接觸氧化池的混合液泥水分離，污泥部分回流至厭氧池。表面負荷：1.50m3/(m2·h)，有效水深2.0m，水力停留時間：2h。污泥干化池后利用剩余空間設(shè)置清水池。

2.3 污泥干化池

設(shè)污泥干化池對一體化設(shè)備的剩余污泥進行干化，剩余污水回流至格柵沉淀池。污泥干化池內(nèi)填充碎石及砂濾料，由下往上分別為：碎石（粒徑30-40mm），厚200mm；碎石（粒徑10-20mm），厚 100mm；碎石（粒徑 5-10mm），厚 100mm；砂濾料（粗砂），厚100mm。日常不使用時以有機玻璃加蓋，上鎖。

日處理量為 450噸的污泥干化池尺寸（L×B×H）為：6.0×3.0×1.2m，日處理量為30及35噸的污泥干化池尺寸（L×B×H）為：1.5×1.5×1.2m。

2.4 人工濕地

經(jīng)一體化設(shè)備處理后的尾水基本上可達到設(shè)計要求。為確保污水處理效果，增加一座表面流人工濕地系統(tǒng)，進一步降低污水中有機物、SS、氨氮及總磷濃度，通過人工濕地的過濾作用澄清出水，最后排入附近水體。人工濕地內(nèi)填充石灰石填料，種植根系發(fā)達、凈化能力強的植物，選擇再力花、風(fēng)車草及美人蕉作為主要濕地植物。設(shè)計水力負荷：q=1.5m3/(m2·d)，設(shè)計水面坡度：0.05%～0.1%。碎石填料粒徑：20～40mm，濕地高度：1.3m，填料高度：1.0m。布、出水方式為：穿孔管上部布水，穿孔管下部布水。

3 工程調(diào)試

工程建成后先對生化池的微生物進行培養(yǎng)。目前常采用的培養(yǎng)方法有間歇直接培菌法、連續(xù)直接培菌法和活性污泥接種培菌法。結(jié)合下帥鄉(xiāng)連片污水處理工程污水處理量少、工期緊、調(diào)試期間平均氣溫較低（約10～15℃）等實際情況，本工程調(diào)試工作采用活性污泥接種培菌法進行快速調(diào)試，調(diào)試時間約25天。具體調(diào)試步驟如下：

①往各村污水處理設(shè)施中通入生活污水將一體化設(shè)備充滿水后關(guān)閉進出水閥門，共取懷集縣城生活污水處理廠活性污泥1噸（含水量約80%），投放至各村一體化污水處理設(shè)備好氧池中，通過硝化液回流系統(tǒng)及污泥回流系統(tǒng)接種至缺氧池及厭氧池。

表2 各村一體化污水處理設(shè)備污泥投放量

②往一體化污水處理設(shè)備中投加葡萄糖、尿素和磷肥，使活性污泥培養(yǎng)期間一體化設(shè)備中污水BOD5濃度為120mg/L，BOD5∶N∶P=100∶5∶1。連續(xù)悶曝 15 天，待好氧段中填料上附著足量生物膜后，打開進出水閥門，通入生活污水處理，對出水口各項水質(zhì)指標(biāo)進行檢測直至出水達標(biāo)，調(diào)試完成。

4 實際運行效果及注意事項

2017年年初，本工程全部調(diào)試完成，進入實際運行階段。初期24小時運行，格柵池內(nèi)提升泵通過液位控制啟停。后發(fā)現(xiàn)下帥鄉(xiāng)到晚上22：00至早上6：00時間段幾乎無任何污水排放，運行時間更改為每天16小時。經(jīng)一個月的試運行之后，運行效果穩(wěn)定，各項主要指標(biāo)全部達到設(shè)計標(biāo)準。表3 污水處理工程運行監(jiān)測數(shù)據(jù)

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5 運行成本

本工程日常主要運行成本組成包括電費及人工費，無藥劑費支出。每月電費支出約為5000元，在當(dāng)?shù)仄刚埣媛毈F(xiàn)場維護人員一名，主要負責(zé)現(xiàn)場巡查、設(shè)備維護、池體清潔等工作，月工資為3000元。每月全部費用為8000元，月污水處理量為18150噸，折合噸水處理成本為0.44元。

結(jié)語

①農(nóng)村連片綜合整治中采用“一體化設(shè)備+水平潛流人工濕地”工藝可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918-2002）一級B標(biāo)準，部分指標(biāo)可達到一級A標(biāo)準；

②“一體化設(shè)備+水平潛流人工濕地”占地面積緊湊，不受高程限制，布置靈活，維護簡單，經(jīng)優(yōu)化后噸水處理成本僅為0.44元，十分適用于農(nóng)村生活污水處理；

③可根據(jù)農(nóng)村生活污水處理的特點靈活調(diào)整運行時間，以進一步節(jié)省運行成本及提高運行效率。

[1]張佳琳,林方敏,羅雋,等.厭氧-人工濕地一氧化塘用于華南農(nóng)村污水連片整治[J].中國給水排水,2016(12)：106-109.

[2]凌霄,楊細平,陳滿,等.廣東省農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀調(diào)查[J].中國給水排水,2009,25(08)：8-10.

[3]方明等.GB50445-2008村莊整治技術(shù)規(guī)范 [M].中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[4]黃章富,盧創(chuàng)新,王淑君.廣東省農(nóng)村環(huán)境綜合整治[M].中山大學(xué)出版社,2016.

[5]李艷波,林金畫,溫和.水解酸化-人工濕地處理農(nóng)村污水[J].環(huán)境科技,2012,25(4)：26-28.