A2/O+人工濕地工藝處理農(nóng)村污水

方志華

（安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽 合肥 230024）

近年來(lái)，隨著農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和生活現(xiàn)代化步伐的加快，農(nóng)村水環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯。我國(guó)農(nóng)村生活污水與城市污水存在很大差異，其來(lái)源復(fù)雜，包括農(nóng)村居民的生活污水，還有部分畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和家庭作坊農(nóng)產(chǎn)品加工等所產(chǎn)生的廢水。 農(nóng)村污水具有分散性， 日變化系數(shù)大，COD、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及病菌含量較高，重金屬和毒害物質(zhì)含量低等特點(diǎn)，污水可生化性較強(qiáng)[1]。目前，農(nóng)村污水處理的方式可以分為集中式處理和分散式處理，所用技術(shù)通常采用生物處理法，包括人工濕地、穩(wěn)定塘和一體化成套設(shè)備[2]。它們的運(yùn)行機(jī)理和優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1。

表1 各處理技術(shù)分析比較

人工濕地對(duì)污水中有機(jī)物有較好的祛除效果，COD、BOD去除率分別可達(dá)80%、85%～95%，而總氮去除率較低，一般在40%～55%，總磷去除率為80%～85%[3]。穩(wěn)定塘對(duì)高濃度生活污水具有很好的處理效果，對(duì)CODCr、NH3-N、TN和TP均體現(xiàn)了較高的去除水平，去除率可分別達(dá)到55%、70%、80%和75%以上[4]。一體化處理設(shè)備處理后出水能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[5]。

文章結(jié)合安徽省某村的污水處理的現(xiàn)狀，提出與其相適應(yīng)的農(nóng)村污水的處理模式，以期為其他地區(qū)農(nóng)村生活污水處理提供參考。

1 案例分析

1.1 工程概況

項(xiàng)目所在村屬于典型的丘陵地區(qū)，當(dāng)?shù)爻Ｗ∪丝诩s1 650人，村內(nèi)給水系統(tǒng)完備，家庭衛(wèi)生和用水設(shè)備比較齊全，但是，沒(méi)有完善的排污系統(tǒng)，污水隨處亂排，依據(jù)《安徽省農(nóng)村生活污水適用技術(shù)規(guī)范》[6]，預(yù)測(cè)該村產(chǎn)生污水量約165 m3/d。該村污水組成主要是洗浴污水、糞便污水、餐廚污水等，無(wú)大型餐飲和大規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖污水。本次工程建設(shè)目標(biāo)是設(shè)計(jì)污水收集率為90%，污水處理要求出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 18918—2002） 中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水指標(biāo)見表2。

表2 進(jìn)水和排放水質(zhì) /(mg/L)

1.2 處理重難點(diǎn)

（1） 該村生活污水的來(lái)源復(fù)雜，包括廚房污水、生活洗滌污水、廁所污水，還有少量的畜含養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和家庭作坊農(nóng)產(chǎn)品加工等所產(chǎn)生的污水。水質(zhì)中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)物含量較高。

（2） 村莊目前沒(méi)有統(tǒng)一的排水系統(tǒng)，無(wú)排水專項(xiàng)規(guī)劃，且排水體制為雨污合流制，使污水的收集率不高，雨季水質(zhì)波動(dòng)較大。另外，農(nóng)村污水排放與居民生活方式和作息時(shí)間息息相關(guān)，表現(xiàn)為從早上到晚上呈上升趨勢(shì)，夜間排放量則持續(xù)下降，日變化系數(shù)較大。

（3） 村莊地形復(fù)雜，高差起伏較大，村莊內(nèi)道路狹窄，多為巷道，石板階梯，道路寬1～4 m左右，甚至部分道路仍未硬化。同時(shí)，村莊建設(shè)缺乏前期的規(guī)劃，村莊內(nèi)部建筑密集，用地緊張，導(dǎo)致新建建筑無(wú)序發(fā)展，污水管道敷設(shè)較為困難。

（4） 村莊大部分住戶廁所依然是旱廁，少量化糞池為透底化糞池，糞便污染嚴(yán)重。

1.3 設(shè)計(jì)方案

（1） 污水戶收集。

為最大限度地收集污水，每戶設(shè)置1.5 m3三格化糞池一座，其結(jié)構(gòu)形式采用塑料化糞池，全村共設(shè)置化糞池390座。入戶管平均25 m/戶，入戶管總長(zhǎng)度為9 900 m。

（2） 戶外管網(wǎng)收集。

本工程范圍有一定的地勢(shì)高差，依據(jù)地形高差該村分為四片，村北村委會(huì)片、村中北片、村中南片、村南片，村北面地勢(shì)為南高北低， 村中部分南北兩片，地勢(shì)為東高西低，村南片地勢(shì)為北高南低。鑒以此，污水收集系統(tǒng)采用重力流方式，管網(wǎng)布置如圖1。在村北村委會(huì)最低點(diǎn)處設(shè)置污水終端處理站一座，接納村北村委會(huì)片、村中北片、村中南片、村南片區(qū)域污水。

管道鋪設(shè)設(shè)置在距離化糞池近的位置，沿著屋后線性布置，在雨、污合流制的管道出口處設(shè)置截流井，在地勢(shì)高差較大處需要設(shè)置跌水井。本次工程共設(shè)置跌水井8座，污水提升井3座。污水收集管道采用DN200的HDPE加筋波紋管，管道鋪設(shè)總長(zhǎng)度為3 104 m，污水提升管道采用PE管，管徑為DE50，總長(zhǎng)為294 m。管網(wǎng)鋪設(shè)完成后該村污水收集率達(dá)到90%以上。

（3） 污水處理工藝。

該村污水量約為165 m3/d，污水收集率為90%，污水收集量為148.5 m3/d，污水設(shè)計(jì)處理規(guī)模取150 m3/d。

分析該村生活污水進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)BOD5/COD＞0.3，說(shuō)明該污水的可生化性較好，并且污水中氮、磷含量高，為了有效地脫氮除磷，本工程選擇A2/O工藝，鑒于該村空閑土地較少，終端污水處理站設(shè)計(jì)采用的是一體化污水處理設(shè)備。從設(shè)計(jì)水質(zhì)中可以看出，該村進(jìn)水BOD5/TN比值接近3，碳源略顯不足，存在生物脫氮效果不理想的風(fēng)險(xiǎn)，因此，本工程增設(shè)人工濕地，對(duì)出水進(jìn)行深度凈化。具體的工藝流程如圖2。

圖2 工藝流程

（1） 沉砂調(diào)節(jié)池1座。

主要功能：格柵渠、沉砂池與調(diào)節(jié)池合建，格柵渠中設(shè)置粗格柵和細(xì)格柵，下部設(shè)置坡度，沉淀來(lái)水中比重較大的懸浮物。調(diào)節(jié)池用于暫存水量，起均勻水質(zhì)的作用，并為后續(xù)工段持續(xù)供水。

設(shè)計(jì)參數(shù)：粗格柵柵條間隙為10 mm，細(xì)格柵為5 mm；有效水深h=2.5 m；有效池容V=64 m3，有效停留時(shí)間t=10 h。

（2） 一體化設(shè)備1座。

主要功能：將厭氧池、缺氧池、好氧池和二沉池合建于一個(gè)罐體內(nèi)，通過(guò)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和種類微生物菌群的有機(jī)配合，達(dá)到有效去除有機(jī)物，發(fā)揮脫氮、除磷的功能。

設(shè)計(jì)參數(shù)：污水處理量Q=150 m3/d；尺寸16.0×2.7×3.0 m；功率為P=4.5 kW；鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓P=3×104Pa。

（3） 人工濕地1座。

主要功能：人工濕地使用陶粒填料過(guò)濾水質(zhì)，表面種植石菖蒲、美人蕉、梭魚草等挺水植物，通過(guò)植物的根系作用吸附水中的污染物，達(dá)到更好的脫氮、除磷效果。

設(shè)計(jì)參數(shù)：選用垂直潛流人工濕地，水力負(fù)荷取0.8 m3/（m2·d）。濕地尺寸是13 400×7 000×1 200 mm，共設(shè)2組；布水管間距L=300 mm；直徑d=30 mm；陶粒鋪厚700 mm。

（4） 污泥處理處置1座。

主要功能：沉砂池和干化池各1座，定期接受沉砂調(diào)節(jié)池和一體化設(shè)備中的剩余污泥進(jìn)行脫水處理處置。池內(nèi)裝有卵石和煤渣濾料墊層，濾液排入調(diào)節(jié)池，濾渣定期清理。

設(shè)計(jì)參數(shù)：污泥池尺寸是2 600×1 800×2 500 mm；干化池尺寸2 600×1 800×2 350 mm；排泥周期為3個(gè)月；結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土。

1.3 運(yùn)行指標(biāo)

該工程建成后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行，污水處理效果比較穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好，優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 18918—2002） 中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。其檢測(cè)結(jié)果如表3。

表3 進(jìn)水和出水水質(zhì) /(mg/L)

2 結(jié)語(yǔ)

鑒于農(nóng)村生活污水的特性，其治理方式應(yīng)因地制宜，綜合考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、水溫和氣候條件以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素。農(nóng)村生活污水的收集系統(tǒng)統(tǒng)籌采用重力流和真空收集。本次工程由于地形地勢(shì)高差較大，因此，管網(wǎng)設(shè)置采用重力流。依據(jù)該村污水水質(zhì)的成分組成，選擇A2/O+人工濕地組合工藝，能很好地適應(yīng)農(nóng)村污水排放水質(zhì)水量波動(dòng)，確保高效的去除水中的有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。工程建成后至今污水處理效果穩(wěn)定，各項(xiàng)出水指標(biāo)均優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 18918—2002） 中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。此村的處理模式對(duì)其他農(nóng)村生活污水處理推廣應(yīng)用具有借鑒作用。