關(guān)于A2O+人工濕地工藝處理農(nóng)村污水的思考

文_李麗麗 山西省晉中市榆次區(qū)

農(nóng)村生活污水和城市生活污水差異明顯，其來源相對復(fù)雜。農(nóng)村居民生活污水的分散型較強(qiáng)，且營養(yǎng)物質(zhì)和病菌的含量較高，可采用集中式處理及分散式處理方式。

1 農(nóng)村生活污水概況

1.1 污水排放特點(diǎn)

首先是水質(zhì)波動(dòng)較為明顯，污染物濃度低。其次是污水分布范圍較大，間歇排放較為普遍，且水量變化較大。最后是早晚較白天排除的污水較多，夜間的污水排放量較少，夏季的污水排放量多，而冬季的污水排放量較少。

1.2 污水處理現(xiàn)狀及問題

農(nóng)村污水處理終端較多，且相對分散，專業(yè)人員在日常維護(hù)管理中需要承受較大的工作壓力，這也在一定程度上提高了運(yùn)行維護(hù)的難度。部分處理設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量不理想，且很多因素也會(huì)影響終端的運(yùn)行效果。在實(shí)地調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)行中的問題眾多，如無法維持其運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性，就會(huì)出現(xiàn)明顯的異味，未設(shè)置生物膜或原生物膜脫落，人工濕地表層發(fā)生板結(jié)和堵塞等問題，這均會(huì)阻礙設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。

2 案例分析

2.1 工程概況

某農(nóng)村污水治理工程運(yùn)行2 年，該工程治理規(guī)模500m3/d。本村的生活污水是污水主要來源，污水中混雜部分豆制品生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，有機(jī)物濃度較高，且廢水中含有較多殘?jiān)?/p>

2.2 工藝選擇

我國農(nóng)村污水處理研究時(shí)間相對較晚，污水處理法規(guī)建設(shè)不夠完善，人員需結(jié)合農(nóng)村概況選擇不同類型的處理技術(shù)。依據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，采用A2O 工藝處理農(nóng)村污水，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，將A2O 系統(tǒng)的水力停留時(shí)間延長一倍，以加強(qiáng)生化反應(yīng)的充分性，厭氧段、缺氧段和好氧段的水力停留時(shí)間為1：1：3.3，內(nèi)回流比為200%，針對城鎮(zhèn)污水處理廠，主要采用化學(xué)除磷的方式，避免選擇人工處理方式。在處理過程中主要選擇人工濕地，根據(jù)實(shí)際和其他工程經(jīng)驗(yàn)，確定潛流人工濕地設(shè)計(jì)參數(shù)，水力停留時(shí)間為2d。表面水力負(fù)荷為0.2m3/(m2·d)，表面有機(jī)負(fù)荷100kg/(hm2·d)，水力坡度1%，本地植物當(dāng)中，氮和磷的吸收率較好的當(dāng)?shù)刂参镏饕刑J葦和水蔥。

2.3 工藝特點(diǎn)

2.3.1 抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，可高效除去氮和磷

雖然進(jìn)水波動(dòng)范圍較大，進(jìn)水的氮、磷濃度較高，但是A2O的脫氮除磷效果較好，之后利用人工濕地加強(qiáng)氮和磷的處理，出水穩(wěn)定后，確保出水水質(zhì)達(dá)一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 節(jié)能環(huán)保

因農(nóng)村污水處理廠站比較分散，考慮到電源便利性和降低成本，采用太陽能微動(dòng)力A2O 工藝。在好氧池設(shè)有太陽能主機(jī)，如太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)、光電控制系統(tǒng)、太陽能專用蓄電池等，共設(shè)24 塊太陽能光伏板，總面積為12m2。太陽能微動(dòng)力A2O 系統(tǒng)運(yùn)行功率5.2kW，其發(fā)電量相對穩(wěn)定，可滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。在雨天太陽能較少的天氣條件下，太陽能光板也可發(fā)電，蓄電池容量為3000AH，電量充滿時(shí)，即使連續(xù)一個(gè)星期的陰雨天氣也可保證污水處理的平穩(wěn)開展。相關(guān)資料顯示，該地區(qū)的陰雨天氣在140d 左右，雨季時(shí)，連續(xù)陰雨天氣可達(dá)30 ～45d。所以，系統(tǒng)留有太陽能電源及常規(guī)電源的轉(zhuǎn)換接口，在雨季方便使用。長期使用蓄電池會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)電量明顯減少的問題，該工程主要采用三段式充電方式，延長了蓄電池的使用壽命，蓄電池可連續(xù)使用5 ～7 年。

2.3.3 自動(dòng)化水平高，運(yùn)行管理方便

微電腦控制系統(tǒng)基于PLC 技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)啟停、自動(dòng)識(shí)別充電電壓、自動(dòng)防止過充，且內(nèi)部設(shè)有溫度補(bǔ)償、遠(yuǎn)程監(jiān)控、現(xiàn)場遙控開關(guān)等多項(xiàng)功能，可做到全程自動(dòng)化處理。

2.4 主要構(gòu)筑物及參數(shù)

為取出細(xì)小的垃圾雜物，可在設(shè)置格柵后設(shè)置格網(wǎng)。初沉池采用地埋式鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積62.2m3，有效水深3.7m。厭氧池采用地埋鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積為64m2，有效水深4m，容積負(fù)荷2.5kgCOD/(m3·d)。

缺氧池采用地埋式鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積64m3，有效水深4m，池深4.5m。太陽能曝氣池依然采用地埋式鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積200m3，有效水深4m，池深4.5m，污泥負(fù)荷0.5kgCOD/(kgMLSS·d)。沉淀池采用相同的結(jié)構(gòu)，有效容積4m，池深4.5m，表面負(fù)荷可達(dá)1.09m3/(m2·d)。潛流人工濕地采用地埋式磚砌結(jié)構(gòu)，有效容積1000m3，水力坡度1%，內(nèi)部種植氮、磷吸收量較大的當(dāng)?shù)刂脖唬缣J葦和挺水植物等。污泥縮水池主要采用地埋式鋼混結(jié)構(gòu)，有效深度3.5m，有效容積28m3。

3 結(jié)果與分析

3.1 組合工藝去除BOD5、COD

根據(jù)對進(jìn)水水質(zhì)和出水BOD5、COD 濃度進(jìn)行20 次不間斷的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)雖然進(jìn)水的波動(dòng)明顯，BOD5濃度基本上在76.9 ～178.4mg/L 之間變化，COD 濃度在186.5 ～318.5mg/L之間，但出水BOD5濃度不超過10 mg/L、COD 濃度不超過33mg/L，其對BOD5、COD 具有良好的去除效果，平均去除率超過90%，進(jìn)水BOD5、COD 的濃度發(fā)生變化時(shí)，去除率并未受到顯著影響。充分證明太陽能微動(dòng)力A2O 污水處理系統(tǒng)和潛流人工濕地組合工藝具有良好的耐沖擊負(fù)荷能力，可在農(nóng)村生活污水處理中發(fā)揮作用。

3.2 組合工藝去除NH3-H、SS

對進(jìn)水水質(zhì)和出水NH3-N、SS 濃度進(jìn)行20 次的監(jiān)測，分析監(jiān)測結(jié)果，進(jìn)水NH3-N、SS 濃度為27.9 ～47.9mg/L 與137.5 ～198.1mg/L，進(jìn)水負(fù)荷存在波動(dòng)，但其出水濃度則不超過4.6mg/L 和8.7mg/L，能夠有效去除NH3-N、SS，進(jìn)水濃度變化對去除率無顯著影響。組合工藝具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。潛流人工濕地前，需設(shè)置沉淀池，其能夠降低潛流人工濕地因污水中SS 濃度過高所引發(fā)的系統(tǒng)堵塞問題，處理系統(tǒng)的工作面積顯著減小，維持系統(tǒng)的長期平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3 組合工藝去除TN、TP

組合工藝處理后，TP 和TN 的去除率均超過90%，進(jìn)水TN 和TP 的濃度在規(guī)定范圍內(nèi)，且進(jìn)水TP 和TN 的波動(dòng)較大。太陽能微動(dòng)力A2O 具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，可推動(dòng)后續(xù)人工濕地作業(yè)的開展。出水水質(zhì)相對穩(wěn)定，證明TN 與TP 的負(fù)荷變化不會(huì)影響去除率。TN 可通過缺氧池反硝化清除，去除率接近55%，另一部分則可借助潛流人工濕地植物吸收，去除率接近70%。TP 一部分可借助好氧池吸附，以含磷污泥的方式有效排出，去除率接近77%；另一部分則主要借助潛流人工濕地植物吸收，去除率接近63%。人工濕地對TN 和TP 的去除效果理想，比對規(guī)模相似的農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目的水質(zhì)后不難發(fā)現(xiàn)，污水TN 和TP 濃度滿足處理要求，本研究中所使用的農(nóng)村生活污水中，TP 和TN 濃度較高，為正常水平的1.5 ～2 倍，進(jìn)水中夾雜部分豆制品的生產(chǎn)廢水，故而TN 和TP 的濃度較高。該模式下，組合工藝的出水質(zhì)量依然滿足城鎮(zhèn)污水排放一級(jí)A 類標(biāo)準(zhǔn)，該組合工藝的脫氮除磷能力較強(qiáng)。

3.4 污染物去除貢獻(xiàn)率分析

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，人工濕地對COD、NH3-N、TN、TP 的去除量占組合工藝去除量的較大比重，人工濕地可除去TN 與TP，氮和磷利用人工濕地介質(zhì)的過濾作用以及微生物的降解和植物吸收作用除去氮和磷，保證正常進(jìn)水濃度下，出水水質(zhì)依然滿足城鎮(zhèn)污水處理標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A 類的要求。該組合工藝展現(xiàn)了A20 與人工濕地的獨(dú)特優(yōu)勢，具有較強(qiáng)的脫氮除磷功能。再者，其抗沖擊負(fù)荷能力和污水處理能力較為理想，可滿足遠(yuǎn)期污水排放的總體目標(biāo)。

4 工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析

受雨季影響，太陽能光板發(fā)電量無法維持系統(tǒng)的長期運(yùn)行，而系統(tǒng)有大量太陽能光源與常規(guī)電源轉(zhuǎn)換接口，利用微電腦控制系統(tǒng)，自動(dòng)間切換電源?？蓪⒀芯恐攸c(diǎn)放在提高蓄電能力和電池容量上，研制太陽能光斑隨太陽光射運(yùn)動(dòng)型號(hào)裝置，以加大光斑的轉(zhuǎn)化率，保證不同天氣下，太陽能光板的吸收效率。

污水經(jīng)沉淀池后，進(jìn)入潛流濕地的SS 含量較低，可延長人工濕地的壽命。人工濕地能夠在冬季穩(wěn)定運(yùn)行，為生物和植物提供良好的棲息環(huán)境，同時(shí)也可采用濕地植物覆蓋保濕，清除污染物的過程中也避免二次污染。

5 效益分析

該工程投資共計(jì)140 萬元，土建費(fèi)用125 萬元，設(shè)備費(fèi)用15萬元，利用太陽能光伏板發(fā)電，運(yùn)行中的常規(guī)用電量為總用電量的20%左右，每年電費(fèi)約8500 元。且采用微電腦自動(dòng)控制，無需過多人員參與便可自動(dòng)處理，無需專人維護(hù)，成本較低。

6 結(jié)語

A2O+人工濕地工藝處理農(nóng)村污水效果理想，且經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益較高，值得大力推廣應(yīng)用。