“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用效果研究

摘 要：以鯉塘村新進(jìn)二社農(nóng)村生活污水鞏固提升工程為依托，對(duì)“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用效果進(jìn)行研究，旨在探索改善農(nóng)村人居與自然環(huán)境的污水處理工藝。

關(guān)鍵詞：升流式生物接觸氧化；香根草浮島；農(nóng)村生活污水

中圖分類號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674-7909（2024）17-135-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.17.029

0 引言

從因地制宜、系統(tǒng)集成處理等理念出發(fā)，選擇“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝作為污水處理站點(diǎn)的主要處理工藝［1］。該工藝的特點(diǎn)是利用生物膜上匯集的多種微生物所形成的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)及香根草發(fā)達(dá)的根系對(duì)污染物進(jìn)行深度處理，從而使生活污水達(dá)標(biāo)排放。

1 工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介

在鯉塘村新進(jìn)二社農(nóng)村生活污水鞏固提升工程實(shí)施前，新進(jìn)二社沒有專門的污水收集、處理系統(tǒng)，其污水通過房前屋后的溝渠排入鯉塘一涌、二涌，造成生態(tài)污染。該項(xiàng)目為鯉塘村新建污水收集管網(wǎng)與處理系統(tǒng)，主要建設(shè)內(nèi)容包括DN300雙壁波紋管656 m、DN200PVC管1 266 m、污水處理站點(diǎn)1座（設(shè)計(jì)規(guī)模50 m3/d），排水體制為雨污分流制。

2 “升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝

2.1 工藝簡(jiǎn)介

“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝（圖1和圖2）主要由生化反應(yīng)系統(tǒng)、香根草浮島系統(tǒng)組成，該組合能有效應(yīng)對(duì)濃度較高的生活污水［2］，污染物得到大幅降解［2］。此外，出水中富含溶解氧，這對(duì)整治排入的受納水體極為有利。

2.2 工藝流程

“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝流程如圖3所示。

2.3 工藝說明

2.3.1 升流式生物接觸氧化系統(tǒng)

升流式接觸氧化池剖面示意圖如圖4所示。污水經(jīng)格柵攔渣、厭氧調(diào)節(jié)后進(jìn)入生物接觸氧化池底部，水流在氧化池內(nèi)向上流動(dòng)。生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)置曝氣裝置，選用曝氣機(jī)為復(fù)葉液下曝氣機(jī)，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)組合葉輪，在高性能、低轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)下將水和空氣從上部吸入紊流室，水流、空氣在紊流室剪切、粉碎、乳化，使氧分子從氣相迅速擴(kuò)散到液相，實(shí)現(xiàn)氣、水充分混合。細(xì)小密集的空氣泡向上流動(dòng)帶動(dòng)池中污水，使其以一定流速流經(jīng)填料。生物接觸氧化池內(nèi)裝滿掛膜料，同時(shí)投加微生物菌種進(jìn)行馴化和調(diào)試，微生物菌種吸附在填料上形成生物膜，污水中有機(jī)物在隨水流動(dòng)過程中與生物膜發(fā)生接觸而被吸附，在較短時(shí)間內(nèi)消除水體黑臭，去除或減少水體中的COD、BOD、H2S等污染物質(zhì)，同時(shí)也使好氧微生物快速生長(zhǎng)繁殖，充分發(fā)揮代謝、降解作用，為后續(xù)處理帶來生物活性。其優(yōu)點(diǎn)是生物膜上匯集多種微生物，形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈，耐水沖擊能力較強(qiáng)；升流式設(shè)計(jì)能提高氧利用率，節(jié)約能耗，且能保證生物膜活性；微生物附著在生物膜上，產(chǎn)泥量小，不需要污泥回流，剝落和生長(zhǎng)可以自動(dòng)保持平衡，維護(hù)管理方便。

2.3.2 香根草浮島系統(tǒng)

香根草浮島系統(tǒng)平面圖如圖5所示。生物接觸氧化池的出水端進(jìn)入香根草浮島系統(tǒng)。香根草是禾本科多年生粗壯草本植物，高可達(dá)2.5 m，中空，葉鞘無毛，頂生葉片較小，主要分布在我國(guó)江蘇省、浙江省、福建省、臺(tái)灣省、廣東省、海南省及四川省。

香根草浮島系統(tǒng)由集水池、過濾池、浮島池組成，主要作用是利用香根草根系（如圖6）發(fā)達(dá)的特點(diǎn)，對(duì)前端生化處理的出水進(jìn)行深度處理，是實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)的保證。該項(xiàng)目的具體做法是將香根草種植在親水浮盤上構(gòu)成香根草植物浮島，充分利用植物根系吸收剩余微量污染物，促進(jìn)水生植物、水生動(dòng)物、微生物的協(xié)作平衡，由此形成水下攔截系統(tǒng)，完整過濾、吸附和攔截多余的COD、氨氮、總氮、總磷及懸浮物。經(jīng)測(cè)試表明，1 m2的浮島池能提供5～8 m2的根系表面積，對(duì)低濃度廢水中氨氮、COD、BOD和油脂的去除率分別為97.1%、71.5%、73.7%和89.8%，對(duì)總氮、總磷的吸附率達(dá)到91.2%、96.7%，對(duì)COD和氨氮的最高處理濃度分別為1 800 mg/L、700 mg/L［3］。

3 污水處理站點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用

工程費(fèi)用組成主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、生物接觸氧化系統(tǒng)、香根草浮島系統(tǒng)及附屬的自動(dòng)控制系統(tǒng)等，主要建設(shè)費(fèi)用組成見表1。

4 項(xiàng)目實(shí)施情況

4.1 項(xiàng)目實(shí)施前

項(xiàng)目實(shí)施前，農(nóng)業(yè)部門對(duì)鯉塘一涌、二涌進(jìn)行了多次污染治理和環(huán)境整治，雖然效果顯著，將河涌水質(zhì)由劣Ⅴ類提升為Ⅳ類，但源頭的污染——新進(jìn)二社的生活污水仍然直排進(jìn)入河涌，產(chǎn)生生態(tài)污染問題。新進(jìn)二社之前沒有污水收集、處理管網(wǎng)，因此村民的生活污水都是排入房前屋后的溝渠，不僅污染了河涌水質(zhì)，也導(dǎo)致了農(nóng)村人居環(huán)境的惡化。

4.2 項(xiàng)目實(shí)施過程

4.2.1 村民關(guān)系協(xié)調(diào)

促使村民理解工程的建設(shè)目的，旨在改善人居環(huán)境和自然環(huán)境，并使村民積極配合工程建設(shè)，施工方與村民的關(guān)系良好。

4.2.2 用地選址協(xié)調(diào)

污水處理站點(diǎn)的選擇幾經(jīng)周折，最終確定在魚塘的塘基中央，避免了農(nóng)村有效土地占用的問題。魚塘業(yè)主也積極配合，主動(dòng)降低魚塘水位，方便施工。

4.2.3 村民苗木協(xié)調(diào)

站點(diǎn)施工需要建設(shè)用于設(shè)備、材料運(yùn)輸?shù)呐R時(shí)便道，會(huì)占用村里部分田地。在有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的協(xié)調(diào)下，施工隊(duì)伍與村民就賠償條件達(dá)成共識(shí)，使施工過程順利進(jìn)行。

4.3 項(xiàng)目實(shí)施后

4.3.1 技術(shù)性結(jié)果

項(xiàng)目試運(yùn)行60 d后，微生物掛膜成功，出現(xiàn)綠色絲藻菌。處理的污水水質(zhì)清澤透明、無異味，4次檢測(cè)出水水質(zhì)均達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，處理效果顯著。說明工藝設(shè)計(jì)合理，施工完善。

4.3.2 人居環(huán)境整治效果

項(xiàng)目實(shí)施后，村寨環(huán)境改善較大，村內(nèi)不再有污水橫流、臭氣熏天的狀況，受納水體的河涌也清澈透明，村民的生活質(zhì)量得到了較大提升。

4.3.3 政府、群眾關(guān)系

由于治理效果顯著，村民十分滿意，政府形象和公信力得到提高，黨政群關(guān)系得到實(shí)質(zhì)性鞏固。

5 水質(zhì)檢測(cè)情況

5.1 第1次檢測(cè)

處理站點(diǎn)運(yùn)行一周后，施工單位初步檢測(cè)（自檢）運(yùn)行情況，COD、總氮、懸浮物及氨氮處理率都在70%以上，說明設(shè)備運(yùn)行正常；而總磷的處理率偏低，說明香根草浮島的作用還沒有充分發(fā)揮（冬季植物生長(zhǎng)緩慢），但所有檢測(cè)指標(biāo)均達(dá)到廣東省《農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/2208—2019）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見表2）。

5.2 第2次檢測(cè)

運(yùn)行3周后，由區(qū)水務(wù)局抽檢，檢測(cè)結(jié)果（見表3）表明，COD和氨氮的去除率分別為87.2%和90.4%，均達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說明該工藝對(duì)農(nóng)村生活污水的處理效果是顯著且可行的。但此次檢測(cè)并未對(duì)總氮、總磷及懸浮物進(jìn)行檢測(cè)。

5.3 第3次檢測(cè)

隨著調(diào)試運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，第4周委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行正常檢測(cè)，而取水時(shí)恰逢村寨的食堂沖洗排水，因而進(jìn)水口的污染物濃度受到影響，所有指標(biāo)偏低。但檢測(cè)數(shù)據(jù)（見表4）顯示，污水處理后的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見表4）。

5.4 第4次檢測(cè)

試運(yùn)行50 d后，委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行第4次檢測(cè)，此時(shí)香根草根系長(zhǎng)度在30 cm以上。檢測(cè)結(jié)果（見表5）顯示，主要指標(biāo)COD、氨氮、總氮、總磷的去除率均在85%以上，水質(zhì)再次達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。說明設(shè)備已經(jīng)正常運(yùn)行，激活的微生物開始產(chǎn)生活性淤泥，香根草根系也開始發(fā)揮過濾與吸附作用。

6 研究總結(jié)

目前，廣東省農(nóng)村生活污水處理大多采用一體化污水處理設(shè)施或“厭氧+人工濕地”技術(shù)，雖然具有一定的處理效果，但缺點(diǎn)也比較明顯，一體化污水處理設(shè)施的建設(shè)、運(yùn)行費(fèi)用較高，“厭氧+人工濕地”技術(shù)則存在占地面積大、處理標(biāo)準(zhǔn)低等問題，特別是在暴雨過后，泥沙的沖擊過大，往往導(dǎo)致人工濕地的負(fù)荷超標(biāo)，從而出現(xiàn)板結(jié)和堵塞現(xiàn)象，處理效果下降，進(jìn)而導(dǎo)致出水不達(dá)標(biāo)［4］。而近年來，隨著農(nóng)村污水管網(wǎng)及雨污分流改造的愈加完善，污水處理站點(diǎn)進(jìn)水濃度進(jìn)一步提高，人工濕地的短板愈加明顯。因此，該項(xiàng)目放棄了高成本的一體化污水處理設(shè)施和占地較大、效率較低的人工濕地，選用“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝，不僅節(jié)約了建設(shè)成本，而且治理效果顯著，達(dá)到廣東省《農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/2208—2019）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，這說明項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是合理、可行的［5］。

7 展望

“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝是對(duì)國(guó)內(nèi)農(nóng)村生活污水鞏固提升的改良，對(duì)農(nóng)村生活污水與養(yǎng)魚塘廢水處理具有較好的處理效果，可在集中村落進(jìn)行綜合性應(yīng)用，在廣東省農(nóng)村生活污水鞏固提升工程中，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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［3］劉艷，黃喬喬，馬博英，等.高溫干旱脅迫下香根草光合特性等生理指標(biāo)的變化［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2006（5）：638-642.

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