強(qiáng)化人工快滲工藝處理西南農(nóng)村分散型污水實(shí)踐

王志強(qiáng) 黃祥 郭衛(wèi)廣 雍毅 吳怡

（四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，四川成都 610041）

1 引言

農(nóng)村的發(fā)展和農(nóng)村的人居環(huán)境一直是黨和政府關(guān)注的重要問題，自2008 年起，國家實(shí)行了“以獎促治”政策，中央安排了農(nóng)村環(huán)保專項資金支持村鎮(zhèn)開展環(huán)境綜合整治和生態(tài)示范建設(shè)。該政策主要是針對農(nóng)村分散污水治理，專項資金解決了地方政府環(huán)境保護(hù)措施投資的壓力。但對多數(shù)鎮(zhèn)、村而言，其財政本身就較為緊張，無力負(fù)擔(dān)運(yùn)行這筆費(fèi)用，農(nóng)民收入水平較低，更難以征收污水處理費(fèi)用。因此，運(yùn)行費(fèi)用不足導(dǎo)致相當(dāng)部分農(nóng)村生活污水處理設(shè)施無法正常運(yùn)行，成為“曬太陽工程”［1］。

四川地區(qū)農(nóng)村居民聚居點(diǎn)一般位于山區(qū)或半山區(qū)，污水排放分散，進(jìn)行集中處理投資高、難度大，政府難以為其建設(shè)污水處理設(shè)施進(jìn)行集中處理，其排放的污水很難納入城鎮(zhèn)污水處理體系。因此探索運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好的污水處理模式，是農(nóng)村打造干凈整潔有序美麗人居環(huán)境提出的客觀需求［2］。

2 材料和方法

2.1 示范工程簡介

本文針對農(nóng)村生活污水污染這一問題，在對農(nóng)家樂水污染狀況進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)家樂的自身特點(diǎn)，提出了以自復(fù)氧生物濾池為主的污水處理工藝，并將該工藝應(yīng)用于蒲江縣光明鄉(xiāng)某農(nóng)家樂。工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是：完全符合農(nóng)村生活污水不連續(xù)的來水特點(diǎn)，耐水量和水質(zhì)的沖擊負(fù)荷；無污泥運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；投資省，處理費(fèi)用低，運(yùn)行管理方便；只有一次提升消耗電費(fèi)，基本不需要運(yùn)行維護(hù)；處理效果好。根據(jù)1 年無人值守的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，出水水質(zhì)基本能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。

該工藝的主要參數(shù)如下：

（1）預(yù)處理：選用格柵、隔油、沉淀的組合方式，隔除油污。厭氧部分選用接觸厭氧工藝，池內(nèi)設(shè)置立體彈性填料。

（2）自復(fù)氧生物床（濾池）：該部分是本工藝核心部分。在傳統(tǒng)快滲工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)置了復(fù)氧管，利用好氧、兼氧微生物，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)物的去除，同時實(shí)現(xiàn)氨氮硝化及自身反硝化。采用上進(jìn)水、下出水的布水方式。頂部細(xì)沙填料，d10＝0.55 mm，厚0.6 m；中間承托層粒徑1～3 cm，底部承托層粒徑2～5 cm，均厚0.5 m［3-5］。

（3）人工濕地：處理后廢水進(jìn)入人工濕地，配當(dāng)?shù)刂参铩Ｇ安可倭柯?，后部全部采用礫石床濕地，水位可調(diào)。利用植物去除氮磷，進(jìn)一步削減其他污染物。

2.2 進(jìn)水水質(zhì)

本項目選取成都市蒲江縣光明鄉(xiāng)某農(nóng)家樂為試驗地點(diǎn)，其排放的污水中有機(jī)物成分含量高，含有動植物油脂和各種洗滌劑，具有水量水質(zhì)變化大、含油量高等特點(diǎn)［6-8］。試驗期間，每月采集樣品1 次，共采集有效樣品12 次，獲得了一個普通農(nóng)家樂1 年的污水處理數(shù)據(jù)。本文將針對各監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行分析，根據(jù)近1 年的監(jiān)測，某農(nóng)家樂進(jìn)水平均值見表1。

表1 某農(nóng)家樂污水濃度 mg/L

2.3 分析指標(biāo)

分析指標(biāo)主要是COD、氨氮、總磷，分析方法均為國家標(biāo)準(zhǔn)方法。

3 結(jié)果討論

3.1 COD 去除效率分析

COD 各工藝段去除效率見圖2。

圖2 COD 各工藝段去除效率

由圖2 可以看出，污水COD 經(jīng)厭氧處理后，去除率占總?cè)コ实?6.53%；污水經(jīng)自復(fù)氧生物床（濾池）處理后，COD 去除率占總?cè)コ实?3.33%；污水經(jīng)人工濕地床處理后，COD 去除率占總?cè)コ实?0.14%。

COD 各工藝段濃度平均值見表2。

表2 COD 各工藝段濃度平均值

3.2 氨氮去除效率分析

氨氮各工藝段去除效率見圖3。

圖3 氨氮各工藝段去除效率

由圖3 可以看出，污水氨氮經(jīng)厭氧處理后，去除率占總?cè)コ实?2.81%；污水經(jīng)自復(fù)氧生物床（濾池）處理后，氨氮去除率占總?cè)コ实?9.01%；污水經(jīng)人工濕地床處理后，氨氮去除率占總?cè)コ实?.72%。

氨氮各工藝段濃度平均值見表3。

表3 氨氮各工藝段濃度平均值

3.3 總磷去除效率

總磷各工藝段去除效率見圖4。

圖4 總磷各工藝段去除效率

由圖4 可以看出，污水總磷經(jīng)厭氧處理后，去除率占總?cè)コ实?1.46%；污水經(jīng)自復(fù)氧生物床（濾池）處理后，總磷去除率占總?cè)コ实?2.57%；污水經(jīng)人工濕地床處理后，總磷去除率占總?cè)コ实?1.61%。

總磷各工藝段濃度平均值見表4。

表4 總磷各工藝段濃度平均值

3.4 項目參數(shù)

本項目污水處理示范裝置的處理規(guī)模為20 m3/d，人工快滲池表面積為40 m2，池深2 m，其中，濾層厚度1.5 m，襯托層0.5 m。

本項目實(shí)踐過程中水力負(fù)荷270 m/a，大于《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50014—2016）中土地處理快速滲濾水力負(fù)荷5～120 m/a。

本項目淹水時間為0.25～0.5 d，落干時間為3～5 d。

本項目人工快滲池為構(gòu)筑物單體，不受土地處理工藝中地下水水位影響。

根據(jù)處理水量和總投資計算，噸水建設(shè)投資成本為3 753 元。

項目污水處理費(fèi)為每噸污水0.15 元，主要費(fèi)用為一次提升的電耗，運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)，適合農(nóng)村運(yùn)行。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過1 年的試驗檢測，預(yù)處理＋自復(fù)氧生物濾池＋人工濕地工藝能穩(wěn)定處理農(nóng)家樂產(chǎn)生的污水。監(jiān)測期間COD 出水口濃度為45.81 mg/L，氨氮出水口濃度為1.12 mg/L，總磷出水口濃度為0.15 mg/L。即便在冬季也能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級B 標(biāo)準(zhǔn)［9］。

工藝的核心部分是自復(fù)氧生物濾池，即工藝的快滲部分。COD 去除率占總?cè)コ实?3.33%，氨氮去除率占總?cè)コ实?9.01%，總磷去除率占總?cè)コ实?2.57%?？梢詥为?dú)或和其他工藝組合運(yùn)用，都能獲得較好效果。

4.2 建議

本項目后期通過在改進(jìn)工藝基礎(chǔ)上，池底增設(shè)穿孔曝氣管，發(fā)現(xiàn)并不能明顯強(qiáng)化復(fù)氧功能。本項目總氮去除效率不穩(wěn)定，如果對去除總氮有較高要求，建議淹水時間取7～9 d，落干時間為12～16 d。