復(fù)合生物膜+人工濕地處理農(nóng)村污水工程實(shí)例

李威，羅丹，李慧

（湖南現(xiàn)代環(huán)境科技股份有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

1 工程概況

長(zhǎng)沙市某農(nóng)村共有村民400余戶，2000多人，建設(shè)有分散式污水治理項(xiàng)目，日排水量約為195t。村內(nèi)采用雨污分流排水體制，雨水經(jīng)過溝渠收集排至村內(nèi)小河，污水經(jīng)化糞池收集進(jìn)入污水管網(wǎng)，然后進(jìn)入“復(fù)合生物膜+人工濕地”污水處理系統(tǒng)。根據(jù)該村的地形特征，能夠自流收集的相近住房都收集處理，污水處理設(shè)施規(guī)模1～30t/d。該項(xiàng)目盡量利用地形高差，收集后的污水自流進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行處理，部分高差不夠的設(shè)施，污水經(jīng)過提升后進(jìn)入系統(tǒng)。

2 處理工藝

2.1 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

工程總設(shè)計(jì)水量為238t/d，24h運(yùn)行。出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

2.2 工藝流程

在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際地形考慮高程布置，盡量采用自流方式，減少進(jìn)水提升，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。設(shè)計(jì)工藝流程見下圖。

表1 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

處理工藝流程

2.3 工藝單元說明

2.3.1 格柵

生活污水經(jīng)化糞池預(yù)處理后，通過污水管道收集，自流進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。格柵池位于系統(tǒng)前端，用于去除污水中的粗大懸浮物及漂浮物。

2.3.2 提升井

根據(jù)實(shí)際地形高差，不能自流進(jìn)入處理系統(tǒng)的污水，增加提升泵提升進(jìn)入。提升井同時(shí)兼具調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的功能。

2.3.3 復(fù)合生物膜污水處理系統(tǒng)

復(fù)合生物膜系統(tǒng)在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)設(shè)置一定密度的固定填料，微生物在填料的表面形成生物膜；在好氧區(qū)設(shè)置一定密度的懸浮填料，好氧區(qū)末端混合液通過氣提回流至缺氧區(qū)；沉淀區(qū)污泥通過氣提回流至厭氧區(qū)。接觸好氧區(qū)通過曝氣設(shè)備對(duì)池內(nèi)污水進(jìn)行序列間歇式曝氣，好氧微生物在填料的表面形成生物膜，污水與填料上的生物膜充分接觸，填料為一個(gè)微型反應(yīng)器，內(nèi)部生長(zhǎng)厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，使污水中有機(jī)物被微生物生化降解，濃度下降；氨氮被硝化，氨氮濃度顯著下降；活性污泥中聚磷菌在好氧條件下大量吸收污水中的磷，將其轉(zhuǎn)化成不溶性多聚正磷酸鹽在體內(nèi)貯存，最后通過沉淀池排放剩余污泥達(dá)到系統(tǒng)除磷的目的。好氧區(qū)混合液回流至缺氧區(qū)后，在反硝化細(xì)菌的作用下，還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮或一氧化二氮排出系統(tǒng)[1]。

污水依次流經(jīng)厭氧生物膜區(qū)、缺氧生物膜區(qū)、好氧生物膜區(qū)、沉淀區(qū)。在經(jīng)過復(fù)合生物膜反應(yīng)后，污水中的有機(jī)污染物已被微生物基本消解。同時(shí)氨氮在硝化、反硝化細(xì)菌的作用下被降解，磷也在聚磷菌的作用下通過剩余污泥轉(zhuǎn)移至系統(tǒng)外[2]。

2.3.4 人工濕地

人工濕地表層主要種植美人蕉、風(fēng)車草、常綠鳶尾等植物，由土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物形成綜合的生態(tài)系統(tǒng)[3]。

設(shè)計(jì)采用垂直向上流，布水系統(tǒng)直接伸入填料床的底部，采用穿孔布水管多點(diǎn)布水。該單元突破表面流和水平潛流的死區(qū)和短流的瓶頸，具有較高的利用效率。污水通過人工濕地的物質(zhì)循環(huán)進(jìn)行分離、降解、吸附和固定，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。

3 處理效果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

3.1 運(yùn)行效果分析

工程建成后，已通過驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。各規(guī)格污水設(shè)施出水水質(zhì)見表2。

表2 各規(guī)格污水處理設(shè)施出水水質(zhì)

該項(xiàng)目采用新型“復(fù)合生物膜+人工濕地”工藝處理農(nóng)村污水。將復(fù)合生物膜污水處理系統(tǒng)制成一體化設(shè)備，采用地埋式布置，地面綠化、環(huán)境美觀。經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，活性污泥得以馴化，形成穩(wěn)定的生物膜，缺氧池COD去除率大于15%，好氧池的COD和氨氮去除率明顯上升。鏡檢污泥發(fā)現(xiàn)鐘蟲，菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)良好，表示生化處理單元運(yùn)轉(zhuǎn)良好。人工濕地處理單元是出水全面達(dá)標(biāo)的保障措施，經(jīng)過深度處理，水質(zhì)明顯變清，COD、氨氮以及懸浮物等進(jìn)一步得以去除并達(dá)標(biāo)排放。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該項(xiàng)目總投資約950萬元，包含設(shè)計(jì)、設(shè)備和電氣儀表采購、土建工程、安裝工程、綠化等。電費(fèi)成本占據(jù)了農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的絕大部分，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得出農(nóng)村生活污水處理成本約為0.31元/m3（不含設(shè)備維修費(fèi)用）。在有效治理農(nóng)村生活污水的前提下，平均每戶成本為80～100元/年。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

總體來說，農(nóng)村污水總量大，但單戶水量較?。环植驾^分散且無排放規(guī)律；水質(zhì)和水量變化大，難以組織、建設(shè)和管理。

經(jīng)過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)農(nóng)村污水治理主要面臨以下難題：

（1）收集困難，村組采用現(xiàn)有的自然渠（溝）收集，污水水質(zhì)水量受天氣影響大；農(nóng)村居住地占地面積較大，人口較分散，分布密度小，污水排放口多，缺乏排水收集系統(tǒng)。

（2）水量變化大，每天早、晚用水量較大。

（3）設(shè)備運(yùn)行保障有難度，有些居民私自斷電，造成設(shè)備不能正常運(yùn)行。需要管理人員常態(tài)化巡視管理。

4.2 建議

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況，為確保農(nóng)村污水治理設(shè)施“建得成、管得好、用得上”，持續(xù)發(fā)揮效益，建議：

（1）項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)，先從重點(diǎn)流域、飲用水源地保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感地區(qū)開始，污水處理設(shè)施盡量利用地形修建合戶處理設(shè)施，便于以后的運(yùn)行和維護(hù)管理。

（2）項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)，采用農(nóng)戶自愿申請(qǐng)，政府免費(fèi)安裝的模式，充分調(diào)動(dòng)農(nóng)戶的積極性，避免統(tǒng)一推行時(shí)，不愿用的農(nóng)戶不同意通電，設(shè)施安裝好后不維護(hù)，造成浪費(fèi)。

（3）每套處理設(shè)施的用電單獨(dú)計(jì)量，與農(nóng)戶家庭用電分開，避免因?yàn)橛秒娏坎磺宄鴮?dǎo)致農(nóng)戶私自斷電，同時(shí)也方便電能計(jì)量收費(fèi)。

（4）項(xiàng)目運(yùn)維管理，由于政府部門缺乏人手，農(nóng)戶又缺乏技術(shù)，委托第三方運(yùn)維是比較可行的機(jī)制。采用政府購買第三方治理服務(wù)的方式，以縣（區(qū)）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、農(nóng)戶、第三方專業(yè)運(yùn)行維護(hù)機(jī)構(gòu)為5個(gè)連帶環(huán)節(jié)，一次建設(shè)、長(zhǎng)久使用、持續(xù)發(fā)揮效用。