浙江省農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備主流工藝差異化分析與研究

摘要：通過對浙江省部分農(nóng)村地區(qū)農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備應(yīng)用情況的調(diào)研，總結(jié)出目前主流的4類處理工藝，即傳統(tǒng)活性污泥法、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池、膜生物反應(yīng)器。分別對上述4類工藝的4臺(tái)典型設(shè)備進(jìn)行調(diào)試培菌、處理效能、運(yùn)維管理等方面的研究分析，并綜合對比其設(shè)備性能、技術(shù)參數(shù)、經(jīng)濟(jì)效益等方面的差異化。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水；處理工藝；一體化處理設(shè)備；差異化

引言

農(nóng)村生活污水處理是農(nóng)村環(huán)境綜合治理的重要內(nèi)容，是保護(hù)水資源、改善農(nóng)村居住環(huán)境、提升農(nóng)村居民生活質(zhì)量的惠民工程，是推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的必然要求[1]。

浙江省農(nóng)村生活污水治理工作開始得比較早，始于2003年的“千村示范，萬村整治”工程，經(jīng)過10年的探索與積累，于2013年作出了“五水共治、治污先行”的工作部署，并于2014年全面展開農(nóng)村生活污水治理工作[2]。2019年通過了《浙江省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施管理?xiàng)l例》（國內(nèi)首個(gè)針對處理設(shè)施管理的地方性法規(guī)），從法律層面保障了農(nóng)村生活污水治理的實(shí)施[3]。2021年7月，浙江省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)浙江省農(nóng)村生活污水治理“強(qiáng)基增效雙提標(biāo)”行動(dòng)方案（2021-2025年）發(fā)布，指出“力爭用5年時(shí)間，初步實(shí)現(xiàn)治理體系和治理能力現(xiàn)代化”。到2021年底，各縣（市、區(qū)）完成農(nóng)村生活污水治理建設(shè)規(guī)劃編制并組織實(shí)施；到2023年底，水環(huán)境功能重要地區(qū)、人口相對集聚地區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域農(nóng)村生活污水治理行政村覆蓋率和出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率均達(dá)到95%以上；到2025年底，所有地區(qū)農(nóng)村生活污水治理實(shí)現(xiàn)雙達(dá)標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

據(jù)“浙江省農(nóng)村生活污水管理平臺(tái)”數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全省40000余座一體化集中處理設(shè)施中，主要由傳統(tǒng)活性污泥法、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池、膜生物反應(yīng)器4大工藝類型組成，其中傳統(tǒng)活性污泥法占比達(dá)62.15%，生物接觸氧化法占比達(dá)17.85%，曝氣生物濾池占比達(dá)7.84%，膜生物反應(yīng)器占比達(dá)12.16%，如圖1所示。

日益增加的需求量給浙江省農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備的選擇帶來了種種問題。本研究在目前浙江省農(nóng)村生活污水一體化處理設(shè)備主流應(yīng)用的工藝類型中分別選取1臺(tái)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)分析和梳理對比，為相關(guān)模式的選擇推廣提供理論支持。

1材料與方法

1.1一體化處理設(shè)備

本研究跟蹤的4套一體化處理設(shè)備的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.2 檢測項(xiàng)目及方法

本研究所選取的污水水質(zhì)檢測項(xiàng)目及方法如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)備出水檢測與分析

本研究通過對4臺(tái)、進(jìn)水條件近乎相同、處理水量相近、相同檢測時(shí)間、分別屬于4類工藝類型的典型一體化處理設(shè)備進(jìn)行出水水質(zhì)跟蹤監(jiān)測。在一體化處理設(shè)備安裝調(diào)試完成后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，完成設(shè)備培菌調(diào)試后于2023年7月15日～28日期間，進(jìn)行為期14d的水樣采集分析，進(jìn)水采用污水處理廠廠區(qū)內(nèi)沉砂池出水。如圖2所示，經(jīng)由一體化污水處理設(shè)備處理的出水，水質(zhì)感官程度顯著提升，出水較亮且澄清，本研究在此基礎(chǔ)上對水質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

2.1.1 傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)出水水質(zhì)情況及去除效果分析

經(jīng)檢測，傳統(tǒng)活性污泥法設(shè)備出水水質(zhì)滿足浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水集中處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 33/973-2021）一級標(biāo)準(zhǔn)。檢測期內(nèi)，懸浮物（SS）進(jìn)水濃度在104～148mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)；出水濃度最低為11mg/L，最高為17mg/L；平均去除率為88.4%，去除率相對較低。

如圖3所示，在進(jìn)入檢測期的14d內(nèi)，氨氮（NH3-N）出水濃度最低為0.118mg/L，最高為1.08mg/L，去除率維持在97.9%～99.7%的區(qū)間范圍內(nèi)，處理效果好，但在檢測期的最后1日出水濃度達(dá)到1.55mg/L，去除率下降到95.5%，證明在設(shè)備運(yùn)行過程中，厭氧段和好氧段是否正常運(yùn)行決定了NH3-N的去除率。

如圖4所示，化學(xué)需氧量（COD）進(jìn)水濃度在7月19日、7月22日、7日25日波動(dòng)較大，經(jīng)過培菌期馴化后的活性污泥，具有良好的COD降解性能，出水濃度最低為8mg/L，最高為20mg/L，平均去除率為95.1%。設(shè)備運(yùn)維的頻次相對其它工藝較多，在與其它3大類工藝類型相比的過程中，體現(xiàn)出了污泥產(chǎn)量高的特點(diǎn)，處理不及時(shí)易發(fā)生污泥膨脹的現(xiàn)象。在能耗方面，測試期間設(shè)備電耗指標(biāo)為1.10kWh/m3。

2.1.2 生物接觸氧化法進(jìn)出水水質(zhì)情況及去除效果分析

經(jīng)檢測，生物接觸氧化法設(shè)備出水水質(zhì)滿足DB 33/973-2021中的一級標(biāo)準(zhǔn)。檢測期內(nèi)，SS進(jìn)水濃度在92～140mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)；出水濃度最低為8mg/L，最高為13mg/L；平均去除率為90.7%。

如圖3所示，NH3-N進(jìn)水濃度在0.118～2.65mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)，出水濃度最低為0.144mg/L，最高為2.65mg/L，在檢測期的前2日內(nèi)，NH3-N的去除率相對較低，聯(lián)系培菌期的相關(guān)情況，說明設(shè)備的調(diào)試周期相對較長，對于高濃度的進(jìn)水處理相對較差。

如圖4所示，COD進(jìn)水濃度在187～471mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)，可能是由于監(jiān)測期間多雨，雨污未及時(shí)分流導(dǎo)致了水質(zhì)波動(dòng)較大的情況；出水濃度最低為9mg/L，最高為33mg/L，平均去除率為93.0%，總體較為穩(wěn)定?；跈z測后期的數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)備出水水質(zhì)相對穩(wěn)定，基本維持在98%～99%，運(yùn)行穩(wěn)定性好。在能耗方面，測試期間設(shè)備電耗指標(biāo)為 0.52kWh/m3。

2.1.3 曝氣生物濾池進(jìn)出水水質(zhì)情況及去除效果分析

經(jīng)檢測，曝氣生物濾池設(shè)備出水水質(zhì)滿足DB 33/973-2021中的一級標(biāo)準(zhǔn)。檢測期內(nèi)，SS進(jìn)水濃度在94～116mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)；出水濃度最低為7mg/L，最高為10mg/L，平均去除率為91.9%，去除效果相對較好。

如圖3所示，NH3-N進(jìn)水濃度在28.9～

33.1mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)；出水濃度最低為4.15mg/L，最高為14.2mg/L；平均去除率為69.8%。

如圖4所示，COD進(jìn)水濃度在221～379mg/L

的區(qū)間范圍內(nèi)；出水濃度最低為23mg/L，最高為42mg/L；平均去除率為89.2%，在進(jìn)水水質(zhì)相對波動(dòng)較大的情況下，維持著較為平穩(wěn)的去除率，出水水質(zhì)穩(wěn)定。在能耗方面，測試期間設(shè)備電耗指標(biāo)為0.31kWh/m3。

2.1.4 膜生物反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)情況及去除效果分析

經(jīng)檢測，膜生物反應(yīng)器設(shè)備出水水質(zhì)滿足DB 33/973-2021中的一級標(biāo)準(zhǔn)。檢測期內(nèi)，SS進(jìn)水濃度在90～144mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)。出水濃度最低為6mg/L，最高為10mg/L，平均去除率為92.6%。

如圖3所示，NH3-N進(jìn)水濃度在45.8～

61.5mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)；出水濃度最低為0.576mg/L，最高為1.27mg/L；平均去除率為98.4%。

如圖4所示，COD進(jìn)水濃度在279～

428mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)；出水濃度最低為

13mg/L，最高為31mg/L；平均去除率為93.8%。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，在進(jìn)水濃度相對較高的情況下，去除率相對較低，體現(xiàn)出設(shè)備對于進(jìn)水水質(zhì)的要求相對較高。在檢測期間，污泥產(chǎn)量相對于傳統(tǒng)活性污泥法較少，在運(yùn)維的過程中，設(shè)備體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便的特點(diǎn)。在能耗方面，測試期間設(shè)備電耗指標(biāo)為3.19kWh/m3。

通過對4臺(tái)設(shè)備為期14d的進(jìn)出水監(jiān)測，基于對3項(xiàng)指標(biāo)（SS、NH3-N、COD）的分析，得出了關(guān)于4種不同工藝類型的一體化處理設(shè)備的結(jié)論與分析。傳統(tǒng)活性污泥法的培菌期短，生物接觸氧化法設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性好，曝氣生物濾池的污染物去除效果好，膜生物反應(yīng)器的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便。

2.2 設(shè)備技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

根據(jù)對一體化處理設(shè)備水質(zhì)跟蹤的為期14d檢測，獲得4種工藝類型的技術(shù)、性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的信息，并對其進(jìn)行分析，如表3所示。

位于平原，經(jīng)濟(jì)相對較發(fā)達(dá)的地區(qū)，可選擇傳統(tǒng)活性污泥法和曝氣生物濾池2大工藝類型。傳統(tǒng)活性污泥法雖然污泥產(chǎn)量較高，運(yùn)維頻次相對較多，但是對于污染物的去除效果較好，同時(shí)培菌期短，投入使用的效率較高，適用于具備一定經(jīng)濟(jì)條件的農(nóng)村地區(qū)。曝氣生物濾池雖然設(shè)備投資費(fèi)用相對較高，且對運(yùn)維人員有一定的要求，對維護(hù)技術(shù)要求較高，但該工藝的污染物處理效果最好，出水穩(wěn)定性好，適合對于污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求相對較高的農(nóng)村地區(qū)。

位于山區(qū)，經(jīng)濟(jì)相對欠發(fā)達(dá)的地區(qū)，可選擇生物接觸氧化法和膜生物反應(yīng)器2大工藝類型。生物接觸氧化法雖然調(diào)試周期相對較長，但在經(jīng)過培菌和調(diào)試期后，其運(yùn)維的頻次相對傳統(tǒng)活性污泥法較低，運(yùn)維的技術(shù)難度也比較小，運(yùn)維簡便，適合運(yùn)維人員不常駐及對于運(yùn)維要求相對較低的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)農(nóng)村地區(qū)。雖然膜生物反應(yīng)器工藝污泥的產(chǎn)量相對較高，但其結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)維調(diào)整方便，同樣適合運(yùn)維人員不常駐及對于運(yùn)維要求相對較低的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)農(nóng)村地區(qū)。

綜合而言，基于農(nóng)村生活污水不同特性，以及當(dāng)?shù)鼗l件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)情況，在選擇一體化處理設(shè)備上，應(yīng)做到因地制宜，在農(nóng)村人口分布、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)要求的基礎(chǔ)上，確定農(nóng)村生活污水的排放標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)選擇最適合的工藝類型。

3討論

我國幅員遼闊，由于不同的農(nóng)村在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、基建、人才方面的發(fā)展情況不盡相同，因此存在各地區(qū)對于處理工藝選擇不統(tǒng)一的情況，本研究旨在對于一體化處理設(shè)備的選擇提供理論支持。如，在經(jīng)濟(jì)相對較發(fā)達(dá)的平原地區(qū)，由于對出水水質(zhì)要求高，以及對于投入使用的時(shí)效性要求較高，且在能耗、運(yùn)維人員的支持上力度較大，因此可因地制宜選擇相關(guān)設(shè)備；在經(jīng)濟(jì)相對較落后的山地地區(qū)，由于地理位置較偏僻、經(jīng)濟(jì)方面的支持較低、運(yùn)維人員運(yùn)維次數(shù)相對較少，因此需要出水穩(wěn)定、運(yùn)維頻次較低的一體化處理設(shè)備。

結(jié)語

浙江省在農(nóng)村生活污水處理上走在了全國前列，可積極深究不同地區(qū)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，選擇適合的工藝類型，制定相關(guān)的可行性方案，推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理，走出一條人與自然和諧相處、經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境相得益彰的可持續(xù)發(fā)展新路，為建設(shè)美麗鄉(xiāng)村美麗中國貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

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[3]賀雷蕾，葉紅玉，劉銳.浙江農(nóng)村生活污水治理標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].環(huán)境污染與防治，2022，44（09）：1261-1265.

作者簡介

唐占譜（1991—），男，漢族，浙江杭州人，本科，工程師，主要從事農(nóng)村生活污水治理與資源化工作。