WTBOX—I型一體化污水處理裝置在農(nóng)村生活污水處理中的運用

曹霞+周幼珍+徐艷勤+鄭沖祥+高燕

摘要：近年來，伴隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)的迅速發(fā)展，污水排放量越來越大。因此，解決農(nóng)村生活污水處理難的問題是建設當今社會主義新農(nóng)村、實現(xiàn)農(nóng)村村容整潔目標的必然要求，也成為繼大、中型城市污水治理后的一個重要的新戰(zhàn)略目標。據(jù)此研發(fā)的一體化小型生活污水處理設備WTBOX-I型污水處理設備的應用，正好解決了此類不能直接納入城市集中管網(wǎng)的分散污水，而且可以根據(jù)接收水體的實際情況，實現(xiàn)源頭收集、就地處理，最終達到去除有機物、氮、磷的目的，不僅可以有效地控制點源污染，而且能較容易地實現(xiàn)污水的資源化。綜合考慮WTBOX污水處理設備的技術性能、經(jīng)濟效益和社會效益， 認為WTBOX系列一體化污水處理設備在農(nóng)村生活污水處理領域推廣是可行的。

關鍵詞：生活污水；脫磷脫氮；生物轉(zhuǎn)盤；污水處理；一體化

中圖分類號：X703.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0072-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.032

Abstract： In recent years， with the rapid development of townships， sewage discharge is increasing. Therefore， to solve the problem of rural sewage treatment is the construction of todays new socialist countryside， rural areas to achieve clean and neat goal of the inevitable requirement， has become a large and medium-sized city sewage treatment after an important new strategic objectives. The application of WTBOX-I sewage treatment equipment for integrated small-scale domestic sewage treatment equipment is based on the research and development of sewage treatment equipment， which can not be directly incorporated into the centralized water supply network of urban centralized pipe network， and can realize the source collection according to the actual situation of receiving water body， In situ treatment， and ultimately to achieve the purpose of removing organic matter， nitrogen， phosphorus， not only can effectively control the point source pollution， but also easier to achieve the recycling of sewage. Considering the technical performance， economic benefit and social benefit of WTBOX sewage treatment equipment， it is considered that WTBOX series of integrated sewage treatment equipment is feasible in rural sewage treatment.

Key words： Domestic sewage； Dephosphorization and denitrification； Biological turntable； sewage treatment； Integration

近三十年以來，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民環(huán)保意識的普遍提高，全國污水處理廠的不斷新建，污水處理廠處置率也在不斷提高，但主要集中在人口密集的城市[1]。就這幾年迅速發(fā)展的鄉(xiāng)鎮(zhèn)而言，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，污水排放量越來越大[2]。農(nóng)村普遍存在缺乏必備的污水收集管網(wǎng)和污水處理系統(tǒng)的問題，導致污水無序排放，進而污染環(huán)境，不僅影響村民居住環(huán)境，而且嚴重威脅農(nóng)民的身體健康，環(huán)境安全隱患與問題突出[3]。因此，解決農(nóng)村生活污水處理難的問題是建設當今社會主義新農(nóng)村、實現(xiàn)農(nóng)村村容整潔目標的必然要求，也成為繼大、中型城市污水治理后的一個重要的新戰(zhàn)略目標。

WTBOX-I型一體化污水處理裝置的設計理念就是從改善農(nóng)村居住區(qū)環(huán)境質(zhì)量的目標出發(fā)，在對現(xiàn)有村鎮(zhèn)污水收集處理技術進行調(diào)查研究、篩選分析基礎上，將“生態(tài)文明”理念在污水處理領域應用實踐，為進一步加快實現(xiàn)農(nóng)村生活污水治理的全覆蓋，提出農(nóng)村污水處理最好采用分散處理模式，即“分散則分散，最好一家一戶處理”。一般采用“源頭控制、分散處理、就地回用” 處理的原則。它是一種處理效率高、出水水質(zhì)好、造價省、維護管理簡單、運行成本低、節(jié)省占地、不影響村民生活的一體化生活污水處理裝置。

1 項目背景

浙江某村采用的WTBOX一體化污水處理項目被列為中央農(nóng)村環(huán)境連片整治項目，日處理量為15t/d，處理后出水主要指標要求達到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB l8918-2002）一級A標準。

2 工藝及參數(shù)

2.1 工藝選擇

考慮到當?shù)厍闆r，采用的WTBOX多功能一體化污水處理裝置為地上設置，外設竹制保溫房，外觀與當?shù)刈匀画h(huán)境相協(xié)調(diào)。

2.2 設計原理

其中，WTBOX-I型為地上式的設備，它集一級（預處理）、二級（生物法）、三級（深度）處理單元為一體，其核心工藝為生物轉(zhuǎn)盤。

本項目的WTBOX-I型一體化設備的工藝流程如下：

根據(jù)原水進水口的設置，盡量采用原水自流進入格柵渠，可節(jié)省提升泵。格柵渠內(nèi)設有格柵，用來攔截污水中的大顆粒固體懸浮物及漂浮物，具體據(jù)處理水量來確定選擇機械格柵還是鋼格柵。

經(jīng)格柵沉淀過濾后的污水自流進入預處理池。預處理池分三段，第一段用于沉砂，第二段用于缺氧反硝化，第三段則起到預氧化、均衡水質(zhì)和調(diào)節(jié)水量的作用。

流經(jīng)預處理池后的污水通過提升泵提升進入智慧型WTBOX污水處理設備。污水在該單元進行氧化和硝化反應，通過氧化反應去除污水中的大部分可降解有機物質(zhì)，通過硝化反應將進水中的氨氮氧化成硝態(tài)氮而達到去除氨氮的目的；部分污泥通過回流至預處理池缺氧段，在缺氧段進行反硝化脫氮，最終實現(xiàn)高效的脫氮；出水經(jīng)絮凝沉淀法可高效去磷。再經(jīng)短斜板沉淀和轉(zhuǎn)鼓過濾，最終通過消毒后達標排放。

沉淀池污泥排入污泥收集池，定期外運處理。

2.3 工藝流程圖

本項目的工藝流程圖見圖1。

2.4 相關參數(shù)

本項目的相關設備參數(shù)如下。

（1）預處理池

考慮到當?shù)厍闆r，采取預處理池與格柵渠合建的方式。

其中，柵渠內(nèi)設有格柵機，型號為Φ-500。

預處理池，設計停留時間8h，均為3.6m×2.4m×2.0m鋼砼結構，分三格設計，分別起到初沉、缺氧反應、調(diào)節(jié)的作用。其中，缺氧段填有DA-4#生物填料。

（2）一體化污水處理設備

一體化污水處理設備WTBOX I-A-15，為碳鋼防腐材質(zhì)，設備尺寸為3.3m×1.2m×1.5m。設備內(nèi)還裝提升泵、加藥系統(tǒng)等。

3 試驗方法

鑒于水質(zhì)檢測均有據(jù)可依，本文對檢測分析方法與步驟不予詳細羅列，具體可參見《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）等書籍或標準。

3.1 取樣

按計劃定期用采樣器采集水樣。采樣時用采樣器分別從化糞池出水口和裝置出水口收集水樣，裝入洗凈的塑料瓶中，貼好標簽，帶回置入4℃的冰箱以備水質(zhì)測定自用。

3.2 測試方法

本項目采用的主要分析項目和檢測方法詳見表1。按標準要求采集的水樣被及時送至公司水質(zhì)分析實驗室進行化驗分析，從而保證數(shù)據(jù)的準確性。

4 調(diào)試運行情況

設備安裝完畢后進行了半個月左右的運行，出水開始變清，并且水質(zhì)穩(wěn)定。

參照4對本項目的進、出水水質(zhì)也進行了連續(xù)定時采樣分析，每天上午10：00取樣，連續(xù)五天，詳見圖2至6。

從上圖2中，不難發(fā)現(xiàn)，進水BOD5值呈現(xiàn)不同程度的波動，但出水水質(zhì)均穩(wěn)定在較低的范圍內(nèi)。

從上圖3中可以看出，在不同的取樣時間，進水COD值有變化，且無規(guī)律可循，但出水出水值可穩(wěn)定在20mg/L以內(nèi)，達到了設計的預期值。

而該裝置的SS去除效果還比較理想，出水水質(zhì)相對比較澄清，從圖4中可以看出，出水SS值基本保持在10mg/L以下。

圖5顯示，進水氨氮濃度隨著取樣時間的變化還是有所不同的，但出水氨氮值可穩(wěn)定在2mg/L以下。

為了達到較高的去除TP的效果，本裝置設有加藥系統(tǒng)，故除污泥沉降除磷之外，還利用絮凝加藥來降低TP濃度。

在調(diào)試過程中，考慮實驗效果及經(jīng)濟性，選用投加聚合氯化鋁（PAC），投加量15mg/L，投加濃度10%（重量比）。本裝置的TP去除效率明顯，出水TP值也穩(wěn)定在0.5mg/L以下（如圖6所示）。

在裝置穩(wěn)定運行期間，COD、BOD、SS、氨氮、TP平均去除率分別為86.6%、88.6%、42.4%、89.8%和49.2%。詳見圖7，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準要求。

待整體正常運行后，由當?shù)丨h(huán)境保護監(jiān)測站檢測進水及處理后出水，主要指標檢測數(shù)據(jù)如下圖8所示，達標。本項目順利完成竣工驗收。

5 小結

（1）由于是南方地區(qū)，設備運行調(diào)試期間，氣溫保持在18℃以上。從圖2中不難發(fā)現(xiàn)，進水BOD5值呈現(xiàn)不同程度的波動，但出水水質(zhì)均穩(wěn)定在較低的范圍內(nèi)。

（2）從圖3中可以看到，在不同的取樣時間，進水COD值有變化，但變化幅度較小且無規(guī)律可循；出水濃度的降低幅度較高，去除率最大可達到87.1%。隨著裝置穩(wěn)定運行時間增加，處理效果呈逐漸遞增的趨勢，出水值可穩(wěn)定在20mg/L以內(nèi)，達到了設計的預期值。

（3）該裝置的SS去除效果還比較理想，出水水質(zhì)相對比較澄清，從數(shù)據(jù)分析中可以看到去除率最高為47.1%，最低為30.8%。從圖4中可以看出，在不同的取樣時間，進水SS值變化幅度不大，并且不具備一定的規(guī)律性，其變化范圍為13mg/L～17mg/L。出水SS值保持在10mg/L以下且溫度對出水SS值的影響并不顯著。

（4）從圖5的氨氮進、出水濃度及其去除率可以看出，氨氮的最高去除率為90.9%，最低去除率為88.7%，出水氨氮值穩(wěn)定在2mg/L以下，達到了設計出水預期值。

（5）本裝置設有加藥系統(tǒng)，故除通過污泥沉降除磷之外還利用絮凝加藥來降低TP濃度，保證TP去除效率，從圖6中可以看到出水TP值穩(wěn)定在0.5mg/L以下。針對TP指標，應根據(jù)進水水質(zhì)的變化，及時調(diào)整絮凝加藥量來進行控制。一般選用投加混凝劑聚合氯化鋁（PAC），利用隔膜式壓力計量泵投加，投加量10～20mg/L，投加濃度10%（重量比）。

綜上所述，從主要的水質(zhì)指標的去除率來看，COD、BOD和氨氮平均去除率均比較理想。經(jīng)計算得出進水B/C平均值為0.32（大于0.3），表明進水的可生化性較好，故以BOD5和TN值來作為檢驗本裝置去除效果的水質(zhì)指標是合理的。

試驗數(shù)據(jù)表明，針對常規(guī)生活污水，本設備的出水主要指標均能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準要求。

WTBOX-I型污水處理設備通過設置污泥回流等工藝，保證了活性污泥的濃度，延長了系統(tǒng)內(nèi)的污泥泥齡，提高了系統(tǒng)除磷效果。工藝設計中采用短斜板沉淀，有效避免水流短流的現(xiàn)象，為沉淀提供一個不受干擾的更好的環(huán)境和足夠的沉淀時間，提高沉淀效果。

由于WTBOX-I型設備為成套一體化裝置，直接將調(diào)節(jié)池的出水管與設備進水管對接后，即可通電運行，比較方便。

而且，由于DA清林生物轉(zhuǎn)盤的特殊結構設計，增加了比表面積，提高了設備整體的抗沖擊負荷，且剩余污泥少。

對于北方地區(qū)，由于冬季氣溫過低，常規(guī)的生化工藝無法正常運行，考慮到溫度對生化反應的影響較大，建議整個裝置設置在設備房中，且設備房設計應考慮保溫措施。

目前WTBOX-I型單套鋼制設備最大處理量可達200t/d，出水主要指標根據(jù)客戶要求進行選擇，可以能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級B標準，甚至是一級A標準的要求。且投資、運營成本都相對較低，適合在農(nóng)村污水處理項目中廣泛推廣。

參考文獻

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作者簡介：曹霞，女，研究方向為環(huán)境保護。