農(nóng)村生活污水處理工藝的相關(guān)研究

邵 楠

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，南昌 330036）

隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)村居民生活水平的不斷提高，農(nóng)村生活污水量大幅度增加。目前，我國農(nóng)村生活污水排放較為隨意，再加上缺少污水排放系統(tǒng)，導(dǎo)致水質(zhì)惡化、水環(huán)境遭受污染等情況，嚴重破壞了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境。因此，有必要探究一種符合農(nóng)村生活污水特點、提高其處理效率的方法，以有效防治農(nóng)村水環(huán)境污染，確保農(nóng)村水源安全，改善生態(tài)環(huán)境。本研究將選取“人工濕地+生物接觸氧化法”相結(jié)合的方式處理某村生活污水，運行結(jié)果表明，出水質(zhì)量滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級標準的B標準[1]。

1 農(nóng)村污水的主要來源分析

1.1 居民生活污水

我國部分農(nóng)村地區(qū)還沒有構(gòu)建完善的污水排水管網(wǎng)，居民生活污水直接被排放到溝渠與管網(wǎng)中，造成水體污染、生態(tài)環(huán)境破壞，影響居民飲水質(zhì)量。

1.2 工業(yè)廢水

工業(yè)廢水是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中洗滌設(shè)備、場地等時所產(chǎn)生的廢水。工業(yè)廢水直接威脅到農(nóng)村居民的飲用水安全與身體健康。

1.3 農(nóng)村降水的混合水

當前，農(nóng)村地表硬化現(xiàn)象普遍，使得農(nóng)村降水中混雜的雜質(zhì)增多，從源頭上就對水質(zhì)造成破壞，農(nóng)村降水的混合水中既包含生活污水排出的污染物，又會將工業(yè)廢水中的化學(xué)元素沖走，水質(zhì)受到嚴重的破壞。

2 農(nóng)村生活污水的基本情況以及排放要求

2.1 農(nóng)村生活污水的基本情況

農(nóng)村居民排放的生活污水包括人糞尿及洗滌、洗浴和廚用廢水等。相對城鎮(zhèn)生活污水，農(nóng)村生活污水具有分布疏散、污染物濃度相對較高、水量差異大等特點。農(nóng)村居民生活用水量受生活條件狀況(給水系統(tǒng)、衛(wèi)生器具完善程度、水資源利用方式等)、生活習慣、節(jié)氣等因素直接影響。在具體確定用水量時，可參照表1，在調(diào)查分析農(nóng)村居民的用水現(xiàn)狀、經(jīng)濟條件、用水習慣、發(fā)展?jié)摿Φ葼顩r的基礎(chǔ)上酌情確定。生活污水含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪等有機物，一般不含有毒物質(zhì)，可根據(jù)表2并結(jié)合實際情況確定生活污水的水質(zhì)[2]。

表1 農(nóng)村居民生活污水排水量參考取值

表2 農(nóng)村居民生活污水排水水質(zhì)參考取值

2.2 農(nóng)村生活污水排放要求

目前，農(nóng)村生活污水尚沒有統(tǒng)一的排放標準。大部分地區(qū)參考執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準要求。而《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）規(guī)定：排入未設(shè)置二級污水處理廠的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的污水，必須根據(jù)排水系統(tǒng)出水受納水域的功能要求分別執(zhí)行相關(guān)標準。因此，各地應(yīng)根據(jù)受納水域的具體功能要求確定排放標準。

3 污水處理工藝設(shè)計

3.1 設(shè)計水質(zhì)與水量

工程處理的規(guī)模是100 m3/d，某村生活污水的設(shè)計進水為：TP≤ 3.0 mg/L、BOD5≤150 mg/L、SS≤100 mg/L、NH4+-N≤20 mg/L、COD≤300 mg/L；設(shè) 計 出 水 為：BOD5≤ 20 mg/L、TP≤ 1 mg/L、COD≤60 mg/L、SS≤20 mg/L、NH4+-N≤8.0 mg/L。

3.2 設(shè)計參數(shù)與工藝流程

經(jīng)過一番工藝比較分析，此工程最終確定選用“人工濕地+生物接觸氧化法”相結(jié)合的方式。在實施強化之前，選用生物接觸氧化工藝對系統(tǒng)進行處理[3]。

3.2.1 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池結(jié)構(gòu)包括池體、填料、布水裝置和曝氣裝置。工作原理為：在曝氣池中設(shè)置填料，將其作為生物膜的載體。待處理的廢水經(jīng)充氧后以一定流速流經(jīng)填料，與生物膜接觸，生物膜與懸浮的活性污泥共同作用，達到凈化廢水的作用。

（1）缺氧池。缺氧池采用兩格設(shè)置。缺氧池反硝化的容積負荷MDNL=0.29 kg NOx-N（m3·d），考慮反硝化脫氮效果，硝化液回流比采取100%～300%。缺氧池設(shè)置懸掛填料，高度為1.8 m，有效水深為2.8 m，停留時間為4.38 h。填料填充率為64%。

（2）好氧池。接觸氧化填料去除有機污染物的五日生化需氧量容積負荷Mc取0.32 kg BOD5/（m3填料·d），硝化容積負荷MN取0.08 kg TKN/（m3填料·d）。填料的填充設(shè)計：設(shè)置曝氣區(qū)0.5 m，填料區(qū)1.8 m，穩(wěn)水層0.45 m；總有效水深為2.75 m。

3.2.2 人工濕地

人工濕地是一種為處理污水而利用工程手段模擬自然濕地系統(tǒng)建造的構(gòu)筑物，在構(gòu)筑物的底部按一定的坡度填充填料，如碎石、砂子、泥炭等，在填料表層土壤中種植對污水處理效果良好、成活率高的水生植物，如蘆葦、香蒲、燈心草、香根草、風車草等。其主要分為表面流濕地、潛流濕地、垂直流濕地。人工濕地適宜于氣候溫暖、土地可利用面積廣闊的區(qū)域，尤其適用于利用鹽堿地或廢棄河道進行工程設(shè)計。

垂直流人工濕地與潛流式人工濕地串聯(lián)之后就會形成濕地，本次研究對象的占地面為320 m2，依據(jù)設(shè)計，填料層有1 m高，停留3 d時間，床體內(nèi)最底層是厚度值為5 cm、平均粒徑大概為3 cm的均勻礫石，水力負荷為0.32 m3/（m2·d），然后再布置細砂、細砂。在濕地中種植了美人蕉、香蒲、風車草等幾種適宜當?shù)貧夂虻乃参?，依?jù)每平方米9棵的密度進行種植。為了有效確保系統(tǒng)布水的勻稱度，把此濕地劃分為兩個獨立的布水單元，使其都處于單獨運作狀態(tài)，借助收集管排水。

4 結(jié)果和分析

試運行期間分別針對生物接觸氧化池出水口、進水口以及人工濕地出水口實施了數(shù)次水質(zhì)監(jiān)測，堅持每月進行4次采樣，并記錄分析各個處理單元去除幾種主要污染物的效果。

此工藝能去除各類污染物，對NH4+-N、SS、COD、TP、BOD5的平均去除率分別是80.5%、91%、85.9%、83.6%、92.8%，因此生物接觸氧化/人工濕地組合工藝在處理生活污水方面效果顯著。但是，在去除效果上，這五種處理單元有一定區(qū)別。生物接觸氧化池可以將NH4+-N、COD、SS去除。不難看出，將微生物填料置入生物接觸 氧氣池中具有重大意義，既可以使一些功能性微生物被固定好，又能借助氧氣池的水分、還原性物質(zhì)的混合方式促進污染物降解。

人工濕地具有強大的去除各類污染物的效果，其去除率基本超過49.1%，其緣由有三。一是填料結(jié)構(gòu)科學(xué)，對污染物能起到吸附、沉淀、截流的效果，然后借助微生物的作用促進污染物實現(xiàn)轉(zhuǎn)化與降解；二是高效垂直流人工濕地采取的布水模式較為特殊，能夠有效確保在濕地上污水的分布均勻，同時和填料實現(xiàn)密切接觸；三是生物接觸氧化池能夠?qū)M水發(fā)揮優(yōu)質(zhì)的預(yù)處理效果，使人工濕地的處理負荷減小[4]。

人工濕地在去除TP上起到了較為顯著的作用，去除率為75.8%。首先，它借助微生物進行去除，其次，采取化學(xué)沉淀方式去除TP?；诤醚醐h(huán)境時，整個濕地系統(tǒng)是酸性的，基質(zhì)內(nèi)有鐵、鋁，能有效吸附磷，在磷和金屬發(fā)生反應(yīng)后磷將得到沉淀；而處于厭氧與兼氧環(huán)境時，濕地呈堿性，磷和鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后會形成磷酸鈣。同時，濕地中基質(zhì)是通過級配方式呈現(xiàn)的，底部分布的表面積較大的礫石與強大的水力傳導(dǎo)率能夠促進污水和填料密切接觸，確保磷被去除。

5 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)及管理措施探討

5.1 農(nóng)村生活污水處理工藝的選擇

農(nóng)村污水處理工藝的選擇主要根據(jù)因地制宜的原則，能夠接入市政污水管網(wǎng)的村鎮(zhèn)應(yīng)就近接入市政污水管網(wǎng)。市政管網(wǎng)接納范圍以外的，定義為分散型農(nóng)村污水，污水處理工藝根據(jù)居住特點可以選擇一家一戶式、分片集中式、多家式等[5]。

5.2 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的管理

5.2.1 制定地方規(guī)章制度，加大監(jiān)督巡查

地方政府應(yīng)制定農(nóng)村污水設(shè)施運行管理制度，明確部門責任，落實運行經(jīng)費，以保障污水設(shè)施正常運轉(zhuǎn)，加大對處理設(shè)施運行的監(jiān)督檢查，確保已建污水處理設(shè)施的正常運行。

5.2.2 農(nóng)村生活污水技術(shù)設(shè)計思路

傳統(tǒng)的城市污水處理工藝不能完全適應(yīng)農(nóng)村污水，特別是分散型農(nóng)村生活污水處理的需求，農(nóng)業(yè)生活污水工藝要求工藝簡單、處理效果有保證、運行維護方便、具有最佳的綜合效益，應(yīng)積極采用水循環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)模式，水資源在系統(tǒng)中多次再利用和再循環(huán)，對于污水和雨水，水循環(huán)經(jīng)濟模式被視為一種重要的路徑，可以將污水和雨水收集后處理，然后作為水源或通過多種途徑重新利用。

5.2.3 農(nóng)村生活污水具有生化性好的特點

人們可以考慮采用生物單元處理技術(shù)與人工濕地技術(shù)或土地過濾等生態(tài)處理系統(tǒng)相結(jié)合的方法，但施工是處理工藝成功與否的關(guān)鍵，必須選擇有資質(zhì)的施工單位，污水管道的鋪設(shè)盡量與居民的分布相適應(yīng)，在滿足處理需求的前提下，盡量減少管道鋪設(shè)距離，減少管道跨河，行業(yè)監(jiān)管部門、建設(shè)單位、監(jiān)理單位要盡到監(jiān)管責任。

6 結(jié)語

人工濕地與生物接觸氧化相結(jié)合的工藝在處理農(nóng)村生活污水中的污染物方面能取得較為顯著的效果。運行實踐結(jié)果顯示，系統(tǒng)運行具有較強的穩(wěn)定性，NH4+-N、SS、COD、TP、BOD5的平均去除率分別是80.5%、91%、85.9%、83.6%、92.8%，出水水質(zhì)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的相關(guān)要求。同時，其擁有能耗少、抗負荷作用強、維管方便、簡單、費用低等諸多優(yōu)勢，因此可以說是一種處理農(nóng)村生活污水的特別方式。但系統(tǒng)運行需要電能，應(yīng)當將電費落到實處，才能保證該系統(tǒng)的正常運行。