河湖治理中農(nóng)村生活污水深度凈化工程設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)河湖治理中農(nóng)村生活污水亂排及匯入池塘河湖后導(dǎo)致的富營(yíng)養(yǎng)化和黑臭問(wèn)題，采用生物處理+生態(tài)處理組合工藝對(duì)其進(jìn)行深度凈化。工程實(shí)施后，一體化設(shè)備出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，池塘主要水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，水體清澈見(jiàn)底，浮游植物豐度顯著下降。該工程的顯著效果對(duì)我國(guó)河湖治理中農(nóng)村生活污水深度凈化及池塘水景觀提升具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水；一體化設(shè)備；深度凈化；水生態(tài)

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）02-00-04

Design of Deep Purification Project for Rural Domestic Sewage in River and Lake Management

ZHANG Huajun1， LUO Zhaori2， ZHANG Wenlei1

（1. School of Tourism and Resource Environment， Qiannan Normal University for Nationalities， Duyun 558000， China;

2. Guangzhou Liwei Environment Co.， Ltd.， Guangzhou 511451， China）

Abstract： In response to the problem of eutrophication and black odor caused by the indiscriminate discharge of rural domestic sewage and its merging into ponds， rivers and lakes in river and lake management， a combination of biological treatment and ecological treatment technology is adopted for deep purification. After the implementation of the project， the effluent from the integrated equipment reached the Class A standard， and the main water quality indicators of the pond reached the Class Ⅲ standard for surface water. The water was clear to the bottom， and the abundance of phytoplankton significantly decreased. The significant effect of this project has reference significance for the deep purification of rural domestic sewage and the improvement of pond water landscape in river and lake management in China.

Keywords： rural domestic sewage; integrated equipment; deep purification; water ecology

農(nóng)村生活污水是河湖治理中的重要外源污染，具有日排放量大、季節(jié)變化幅度大等特點(diǎn)[1]。水中主要污染物為有機(jī)物和病原微生物，氮磷含量高，重金屬含量較低，可資源化利用[2]。農(nóng)村生活污水區(qū)別于城市污水，不能照搬城市污水處理工程的經(jīng)驗(yàn)[3-4]。在實(shí)踐中，既要積極推廣低成本、低能耗、易管理的處理技術(shù)，又要考慮水質(zhì)敏感地區(qū)的處理需求，開(kāi)發(fā)適用于農(nóng)村的深度凈化技術(shù)[5-6]。

農(nóng)村生活污水處理技術(shù)種類(lèi)豐富，大多數(shù)技術(shù)的出水水質(zhì)可滿足污水處理要求，但能滿足河湖水質(zhì)長(zhǎng)效深度凈化的技術(shù)較少，且單一的技術(shù)都有局限性。因此，可根據(jù)農(nóng)村實(shí)際情況將多種技術(shù)進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)工藝間的優(yōu)劣互補(bǔ)[7]。為獲得更佳的除污效果和景觀提升，結(jié)合生物處理和生態(tài)處理的污水深度凈化處理技術(shù)逐漸引起研究人員的關(guān)注[8]。生物+生態(tài)組合工藝充分利用微生物處理作為前端處理，能夠去除有機(jī)物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；生態(tài)處理作為后端處理，能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的深度凈化[9]。生物處理技術(shù)利用微生物去除污水中的有機(jī)物、N、P等，如活性污泥法[1-2]。生態(tài)處理技術(shù)是指人為構(gòu)造出接近自然的生態(tài)環(huán)境，通過(guò)微生物的吸收、分解作用對(duì)生活污水進(jìn)行深度凈化，如人工濕地、氧化塘等[2]。該技術(shù)具有能耗低、可持續(xù)等特點(diǎn)，對(duì)有機(jī)物、N、P的處理效果較好，能夠改善農(nóng)村的水生態(tài)環(huán)境，是防治水體富營(yíng)養(yǎng)化的有效措施[5]。生物+生態(tài)處理組合工藝能形成應(yīng)用互補(bǔ)，降低了農(nóng)村生活污水來(lái)源復(fù)雜、有機(jī)負(fù)荷波動(dòng)大等不利影響，提高了污染物去除效果，降低了運(yùn)行成本[10]。

1 工程概況及截污現(xiàn)狀

1.1 工程概況

農(nóng)村生活污水匯入池塘面積約3 000 m2，池塘底淤泥淤積過(guò)厚。目前，池塘屬于藻型渾水狀態(tài)，水體生態(tài)結(jié)構(gòu)不健全，水體自凈能力有限，在大量高負(fù)荷生活污水流入水體的情況下，水體保持高度富營(yíng)養(yǎng)化的狀態(tài)，導(dǎo)致嚴(yán)重的藻類(lèi)水華，水色為綠色，屬于劣Ⅴ類(lèi)。

1.2 截污現(xiàn)狀

目前，村中污水并未接入市政污水管網(wǎng)，排水設(shè)施尚不完善，村民的生活污水大多未經(jīng)任何處理就近排入池塘，一并流入的還有雨水。村中路面硬化覆蓋率達(dá)80%，施工難度大，擬利用池塘內(nèi)地塊建設(shè)生活污水預(yù)處理設(shè)施。另外，水塘塘基植被雜亂，為提升景觀效果，需對(duì)其進(jìn)行綠化提升。底泥是最大的內(nèi)源污染，為減少內(nèi)源污染、增加池塘水深，保持良好的景觀效果，需要對(duì)其進(jìn)行局部清淤及底泥改良。

2 技術(shù)路線及工程措施

2.1 技術(shù)路線

為保障匯入河湖水質(zhì)良好，采用直排污水預(yù)處理（格柵-提升池-接觸氧化-人工濕地）+水生態(tài)修復(fù)生態(tài)塘組合工藝。該工藝投資成本低，工藝流程短、能耗低，操作及維護(hù)管理簡(jiǎn)便，維護(hù)費(fèi)用低，能夠有效改善農(nóng)村池塘的生態(tài)景觀。為增加水生動(dòng)植物多樣性，建立了水生態(tài)系統(tǒng)，杜絕藻類(lèi)水華的發(fā)生，最終實(shí)現(xiàn)恢復(fù)水生態(tài)景觀的治理目標(biāo)，提升周邊的景觀效果。

2.2 工程措施

2.2.1 截污管

對(duì)于生活污水直排管口，采取沿塘掛管或磚砌水泥支管的方式將污水收納到截流井；對(duì)于較大排污口和雨水渠口，建設(shè)截流溢流井等構(gòu)筑物收納水體。除雨期因行洪排澇至池塘外，正常時(shí)段各排污口污水通過(guò)上述構(gòu)筑物、掛管支管等匯入預(yù)處理設(shè)施（格柵-調(diào)節(jié)池），然后進(jìn)行生化、人工濕地處理后排入水塘。截污井剖面與截污管如圖1所示。

2.2.2 好氧段

好氧段采用好氧接觸氧化一體化設(shè)備，該設(shè)備具有集成化程度高、占地小、操作簡(jiǎn)單及適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)[6]。利用填料上的好氧微生物菌膜的分解和吸收作用，將廢水中的小分子有機(jī)物分解為二氧化碳和水或者將其吸收轉(zhuǎn)化為菌體組成物質(zhì)，從而達(dá)到去除有機(jī)物的效果。好氧池內(nèi)的硝化細(xì)菌可以將污水中的氨氮污染物轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。

2.2.3 人工濕地

生活污水經(jīng)好氧段和沉淀池后排入人工濕地，通過(guò)土壤、填料、植物、微生物的協(xié)同作用對(duì)處理后污水行更深化處理，其作用機(jī)理包括吸附、過(guò)濾、氧化還原、沉淀、微生物分解轉(zhuǎn)化、植物吸收等，使出水滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.4 水生態(tài)塘

污水經(jīng)人工濕地后，流入水生態(tài)塘系統(tǒng)進(jìn)行深度凈化處理，污水在生態(tài)塘中主要依靠構(gòu)建完整生態(tài)鏈來(lái)凈化水質(zhì)。水生態(tài)塘中的水生植物不僅可以通過(guò)吸收水體中的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供自身生長(zhǎng)，還可以通過(guò)其根系的截留以及根際微生物的分解作用去除水體中的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。水生植物還能夠分泌克藻物質(zhì)，聯(lián)合水生態(tài)塘中的濾食性魚(yú)類(lèi)共同控制藻類(lèi)密度，抑制水華發(fā)生，營(yíng)造水上景觀。水生植物及水生動(dòng)物生長(zhǎng)到一定階段，通過(guò)定期收割植物和打撈水生動(dòng)物，轉(zhuǎn)移出水體中的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，最終不僅達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，還會(huì)產(chǎn)生生態(tài)效益。主體工藝如圖2所示。

3 設(shè)計(jì)過(guò)程

3.1 進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)同類(lèi)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)有農(nóng)村污水、池塘水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合進(jìn)水綜合水質(zhì)預(yù)測(cè)，確定本工程的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，如表1所示。指標(biāo)包括化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，CODCr）、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand for 5 Days，BOD5）、懸浮物（Suspended Substance，SS）、氨氮、總磷（Total Phosphorus，TP）。

3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)污水處理水量為10 m3/d，每天運(yùn)行20 h，一體化設(shè)備處理能力為10 m3/d。隔渣提升井采用磚混結(jié)構(gòu)，主要包括人工格柵、潛污泵等設(shè)施，用于攔截污水中的大型懸浮物及雜物，可大幅度降低污水的懸浮物。一體化處理設(shè)備采用地埋式玻璃鋼結(jié)構(gòu)，通過(guò)厭氧、好氧菌去除污水中的污染物。項(xiàng)目采用了一套隔渣提升井和一套一體化處理設(shè)備。

3.3 工程設(shè)計(jì)去除率計(jì)算及實(shí)施

以每天處理處理10 t污水為例，相關(guān)指標(biāo)及計(jì)算結(jié)果如表2所示，最終出水指標(biāo)達(dá)到出水要求。現(xiàn)場(chǎng)施工后的狀態(tài)如圖3所示。

4 結(jié)論

農(nóng)村生活污水深度凈化工程實(shí)施后，污水進(jìn)池塘后水質(zhì)得到明顯深度凈化，CODCr、氨氮、TP、葉綠素a含量及浮游植物豐度顯著降低。研究表明，生物+生態(tài)治理對(duì)農(nóng)村污水水質(zhì)深度凈化效果明顯，重建以沉水生植物為核心的水生態(tài)系統(tǒng)，是深度凈化農(nóng)村生活污水、抑制浮游植物生長(zhǎng)和改善池塘水環(huán)境的有效途徑。

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收稿日期：2024-12-23

基金項(xiàng)目：貴州省教育廳高校人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“貴州重點(diǎn)河湖污染治理現(xiàn)狀及對(duì)策建議研究”（2024RW307）。

作者簡(jiǎn)介：張華?。?983—），男，湖北荊門(mén)人，博士，副教授。研究方向：水環(huán)境修復(fù)工程。