淺談中小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)

李嘉琦

（廣東省環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 510655）

1.北碚區(qū)澄江鎮(zhèn)污水處理廠

1.1 概況

北碚區(qū)澄江鎮(zhèn)污水處理廠位于北碚區(qū)澄江鎮(zhèn)運(yùn)河村運(yùn)河組璧北河匯入嘉陵江入口處，占地面積為4133平方米，工程總投資646萬（含管網(wǎng)）元，采用“人工快滲”工藝，主要服務(wù)范圍是澄江鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)，設(shè)計(jì)配套管網(wǎng)總長(zhǎng)3.91公里，于2012年3月投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理能力1200立方米/日。

1.2 工藝流程

整個(gè)處理系統(tǒng)包括預(yù)處理、人工快滲處理單元和后處理單元。該工程設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際運(yùn)行的出水效果達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)情況

2.重慶市桃花溪彩云湖生態(tài)補(bǔ)水工程

2.1 概況

桃花溪流域作為重慶市環(huán)境綜合整治重點(diǎn)工程，1999年被重慶市政府列為“民心工程”。彩云湖補(bǔ)水凈化工程是整個(gè)桃花溪流域彩云湖水污染控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為1.7萬噸/日，工藝為人工快滲處理技術(shù)，快滲池占地面積為13000m2。該工程從2007年7月1日動(dòng)工建設(shè)，2008年2月通水運(yùn)行，總投資1700萬元。

2.2 工藝流程

工程出水基本達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，CODCr＜50mg/L，NH3-N＜5mg/L，SS＜10mg/L。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)情況

廠區(qū)全貌

3.人工快滲污水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

人工快滲污水處理系統(tǒng)（CRI）是中國地質(zhì)大學(xué)與北京大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型污水處理工藝，該技術(shù)具有建設(shè)和運(yùn)營成本低、運(yùn)行穩(wěn)定、建設(shè)周期短、出水效果好的優(yōu)點(diǎn)。采用透氣性良好的天然河砂和人工填料代替天然土質(zhì)，以干濕交替運(yùn)行方式使污水不間斷進(jìn)行厭氧-好氧處理，產(chǎn)生綜合的物理、化學(xué)和生物反應(yīng)，使污染物得以去除。

該技術(shù)擁有國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，并獲得生態(tài)環(huán)境部、中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心以及深圳市等各部門機(jī)構(gòu)頒發(fā)的獎(jiǎng)勵(lì)證書。

3.1 人工快濾池結(jié)構(gòu)

人工快滲池結(jié)構(gòu)示意圖

人工快滲豎向分為超高區(qū)、填料層和承托層三個(gè)部分。

超高區(qū)：一般為400～500mm，為保證在快滲池發(fā)生故障時(shí)存貯水量，以使水位緩慢下降。

填料層：由非飽水帶濾層和飽水帶濾層三部分組成；其中非飽水帶濾層中充填CRI-1填料與CRI-2填料，填充高度一般為0.8～1.2m，填料表面生長(zhǎng)生物膜，在好氧狀態(tài)下對(duì)附著在填料內(nèi)部的污染物進(jìn)行好氧生物降解，從而使污染物在系統(tǒng)中得以最終去除；飽水帶濾層填料CRI-3填料，填充高度為0.5m，飽水層處于缺氧狀態(tài)，微生物在該層填料中發(fā)生硝化反應(yīng)，有效去除水中總氮；

承托層：為碎石構(gòu)成，內(nèi)含集水管系統(tǒng)，用以收集出水。

不需二次沉淀池、曝氣和反沖洗。

系統(tǒng)水力負(fù)荷高，占地面積小。

生活污水：1.0～1.2m3/m2·d

河 道 水：1.2～1.5 m3/m2·d

深度處理：1.5～2.0 m3/m2·d

不受場(chǎng)地條件限制，機(jī)動(dòng)靈活。

3.2 運(yùn)行方式

人工快滲池采用淹水和落干交替的方式運(yùn)行。

在淹水期，懸浮態(tài)有機(jī)物在生物膜上被逐漸水解為溶解性的、可被微生物直接利用的有機(jī)物，并和進(jìn)水中的溶解性、小分子有機(jī)物一起被生物膜吸收和吸附。

在落干期，氧氣隨著污水下滲，給填料上的生物膜帶來了充足的溶解氧，生物膜上的好氧微生物在人工快滲填料各個(gè)深度對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，微生物將有機(jī)污染物通過異化作用轉(zhuǎn)變成CO2、H2O等代謝產(chǎn)物，同時(shí)通過同化作用進(jìn)行自身增殖。待污染物被吸收和降解完畢后，在內(nèi)源呼吸作用下微生物的數(shù)量開始減少，從而避免了微生物過多增殖形成剩余污泥，也為下一個(gè)運(yùn)行周期的污水處理過程做準(zhǔn)備。

4.各類污染物的去除機(jī)理

4.1 有機(jī)物的去除

人工快滲池具有大量且多樣的好氧降解微生物，具備良好的好氧環(huán)境，是人工快滲池對(duì)有機(jī)污染物具有較高的處理效率和處理負(fù)荷。

在布水期，經(jīng)過預(yù)處理的污水自上而下流經(jīng)填料層的過程中，污水中的懸浮態(tài)有機(jī)物能夠很快被填料上附著的比表面積巨大的生物膜所截留。同時(shí)，由于此時(shí)生物膜上處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，溶解態(tài)的有機(jī)物可很快通過溶解和擴(kuò)散作用被填料上附著的生物膜所吸附和吸收。雖布水期的時(shí)間較短，但是污水經(jīng)過與充滿微生物的生物膜充分的接觸，可將各類有機(jī)物轉(zhuǎn)移到生物膜上，在落干期進(jìn)行徹底氧化分解。

4.2 氨氮/總氮的去除機(jī)理

氨氮的吸附吸收主要依靠填料上生物膜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，由于人工快滲填料上具有生長(zhǎng)良好的生物膜系統(tǒng)，當(dāng)污水接觸生物膜時(shí)，由于濃度差的原因，污水中的大部分氨氮通過溶解和擴(kuò)散作用被填料上附著的生物膜所吸附和吸收，后續(xù)是氨氮的硝化反應(yīng)。生物膜內(nèi)氨氮的消化作用需要依靠亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的作用才能實(shí)現(xiàn)，以上數(shù)據(jù)也顯示了人工快滲池具有數(shù)量較高的亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌，從而能很好保證硝化作用的進(jìn)行。

反硝化反應(yīng)主要在飽水帶完成，所需的碳源從污水中的有機(jī)物或微生物細(xì)胞組分中得到。而硝氮的來源有以下幾個(gè)：①進(jìn)水中的硝氮；②氨氮硝化形成的硝氮；③落干期形成的硝氮。通過人工快滲池飽水帶的反硝化作用可以實(shí)現(xiàn)20～40%總氮去除，另外，借助生物膜內(nèi)厭氧層的反硝化作用和好氧反硝化菌的好氧反硝化作用等，對(duì)人工快滲池的脫氮能力也有一定的增強(qiáng)。

4.3 總磷的去除機(jī)理

人工快滲池對(duì)磷的去除途徑主要是填料的吸附和共沉淀作用，可實(shí)現(xiàn)30～40%的TP去除率。為了進(jìn)一步提高CRI系統(tǒng)對(duì)總磷的去除和保證系統(tǒng)整體的出水指標(biāo)，通常在人工快滲污水處理系統(tǒng)前處理中添加絮凝沉淀工藝。由于作為預(yù)處理單元的絮凝沉淀工藝已經(jīng)去除了大部分的不溶性磷酸鹽和顆粒磷酸鹽，因此人工快滲池主要對(duì)溶解有機(jī)磷和剩余的少量無機(jī)磷進(jìn)行去除。

人工快滲池的濾料中添加的鈣系特殊填料，在堿性條件下，可與污水中的溶解性磷反應(yīng)，形成羥基磷酸鹽或縮聚磷酸鹽而去除。

人工快滲系統(tǒng)對(duì)COD和BOD的去除率達(dá)到85%以上，對(duì)氨氮的去除率一般在90%以上，對(duì)SS和LAS的去除率達(dá)到90%以上。