接觸氧化+人工濕地組合工藝在農(nóng)村污水中的運(yùn)用

趙海洲，張 辰

（中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司華東分院，南京 210023）

接觸氧化+人工濕地組合工藝在農(nóng)村污水中的運(yùn)用

趙海洲，張 辰

（中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司華東分院，南京 210023）

為了改善農(nóng)村地區(qū)生態(tài)環(huán)境，從根本上改變農(nóng)村臟、亂、差的現(xiàn)象，保證人民身體健康，當(dāng)前全國(guó)大力開展農(nóng)村污水整治工程。生活污水凈化是農(nóng)村污水治理的重要組成部分，人們必須綜合運(yùn)用各種污水處理技術(shù)來治理污水。而接觸氧化+人工濕地工藝是一種組合工藝，實(shí)踐表明，該工藝能可以有效去除COD、NH3-N、TN、TP等污染因子，出水可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

農(nóng)村污水；就地處理；接觸氧化；人工濕地

農(nóng)村生活污水處理技術(shù)多種多樣，近年來，全國(guó)各地都在開展農(nóng)村生活污水處理的試點(diǎn)工程，開發(fā)出許多污水處理新技術(shù)。除傳統(tǒng)的集中式污水處理廠外，還有生物接觸氧化處理系統(tǒng)、人工濕地處理系統(tǒng)、土壤滲濾處理系統(tǒng)、生物濾池處理系統(tǒng)、凈化槽處理系統(tǒng)等各種新興的污水處理方式。根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，其污水處理工藝應(yīng)符合以下特點(diǎn)：一是村鎮(zhèn)人口較少，生活污水水質(zhì)、水量波動(dòng)性大，所選污水處理工藝應(yīng)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；二是污水處理應(yīng)充分考慮造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用少、低能耗或無能耗的工藝；三是村鎮(zhèn)缺乏污水處理專業(yè)人員，所選工藝應(yīng)運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

接觸氧化+人工濕地工藝綜合了水解酸化、氧化、吸附和生物作用等凈化過程，該工藝相比其他工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）污泥濃度高，系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。一般情況下，生物接觸氧化法的容積負(fù)荷為3～10 kg/（m3·d），是普通活性污泥法的3～5倍，COD去除率為傳統(tǒng)生物法的2～3倍[1]；（2）工藝簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好；（3）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，整個(gè)濾池中分布著較高濃度的微生物，其對(duì)有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷的影響不如傳統(tǒng)活性污泥敏感，同時(shí)無污泥膨脹問題；（4）氧的傳輸效率高，曝氣量明顯低于一般生物處理[2]；（5）易掛膜、啟動(dòng)快，接觸氧化的調(diào)試時(shí)間一般只需7～12 d，采用自然掛膜馴化；（6）微生物不易流失，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。因此，該工藝在上海閔行、寶山等地應(yīng)用廣泛。

1 相關(guān)工藝介紹

1.1 土壤滲濾處理工藝

它是利用地表下土壤中棲息的動(dòng)物、微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化學(xué)特性將污水凈化的工程技術(shù)[3]。該工藝面臨地下水位高導(dǎo)致的地下水滲漏及季節(jié)影響等問題，因此運(yùn)用較少。

1.2 生物濾池處理工藝

它屬于新型生物膜法污水處理工藝，主要由濾池、布水裝置和排水系統(tǒng)等部分組成，當(dāng)污水由上而下從長(zhǎng)有生物膜的濾料的空隙間流過，與生物膜中的微生物充分接觸時(shí)，污水中的污染物被微生物吸附并降解，從而使污水得以凈化。該技術(shù)的核心是在無鼓風(fēng)曝氣的條件下使污水完成氧氣的轉(zhuǎn)移吸收并被生物膜所利用，該系統(tǒng)為分層組合式結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)濾池易堵塞的缺點(diǎn)，可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[4]。但該工藝采用自然通風(fēng)，易產(chǎn)生臭味。

1.3 凈化槽處理工藝

凈化槽污水處理技術(shù)屬于生態(tài)型工藝，采用改進(jìn)的AO工藝，依靠微生物（細(xì)菌和原生動(dòng)物）的作用消解水中的有機(jī)污染物[5]。其采用埋地式建設(shè)方式，占地面積小，但僅適用于單戶或多戶分散型污水處理。

2 接觸氧化+人工濕地工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝描述

接觸氧化+人工濕地是一種復(fù)合工藝，其工藝流程如圖1所示。接觸氧化法集預(yù)處理、二級(jí)處理和深度處理于一體，采用的是中小型污水處理一體化裝置，它是國(guó)內(nèi)外污水分散處理發(fā)展的一種趨勢(shì)。其特征是池體中填充填料，污水浸沒全部填料，通過曝氣充氧，使氧氣、污水和填料三相充分接觸，填料上附著生長(zhǎng)的微生物可有效去除水中的懸浮物、有機(jī)物、氨氮等污染物[6]。

人工濕地是一種通過人工設(shè)計(jì)、改造而成的半生態(tài)型污水處理系統(tǒng)，主要由土壤基質(zhì)、水生植物和微生物三部分組成[7-8]。此外，人工濕地對(duì)改善環(huán)境和提高環(huán)境質(zhì)量有明顯的作用，它增加了植被覆蓋率，保持了生物多樣性，改善了生態(tài)環(huán)境。本文針對(duì)上海市閔行區(qū)某農(nóng)村污水收集治理工程進(jìn)行探討。

圖1 接觸氧化+人工濕地工藝流程

2.2 工藝設(shè)計(jì)

2.2.1 粗格柵

經(jīng)粗格柵去除污水中漂浮物及直徑大于30 mm的較大固體物質(zhì)，保障后續(xù)構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。該工藝采用樹脂磨壓復(fù)合格柵板，垂直安裝。格柵寬高均為0.6 m，柵間距為30 mm。

2.2.2 調(diào)節(jié)池

它主要調(diào)節(jié)收集污水水量、濃度。內(nèi)設(shè)細(xì)格柵攔截污水中較小的垃圾雜物，避免堵塞水泵及后續(xù)的處理系統(tǒng)，污水經(jīng)水泵提升進(jìn)入?yún)捬醭?。為保證調(diào)節(jié)池有一定儲(chǔ)水量及儲(chǔ)水深度，調(diào)節(jié)池有效水深為1.5 m，水力停留時(shí)間約6 h。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置2臺(tái)水泵，一用一備。

2.2.3 厭氧池

停留時(shí)間HRT約4 h；污水與回流水在厭氧池混合，池中懸掛組合性填料，提高污水的可生化性并去除部分污染物。厭氧池內(nèi)掛組合性填料，填料的填充量應(yīng)大于55%厭氧池容積，厭氧池填料高度H=1.5 m。

2.2.4 接觸氧化池

接觸氧化池中布置新型懸掛軟性生物填料，該填料具有比表面積大、啟動(dòng)掛膜快、脫膜更新容易、耐高負(fù)荷沖擊、處理效果顯著、不堵塞和不結(jié)團(tuán)等優(yōu)點(diǎn)。微生物在接觸池內(nèi)進(jìn)行硝化作用，把氨氮氧化成硝酸鹽及亞硝酸鹽，同時(shí)厭氧層中的反硝化細(xì)菌可利用硝酸氮（NO3-N）并將之轉(zhuǎn)化為N2從而實(shí)現(xiàn)同步反硝化達(dá)到脫氮的目的。

除磷主要通過以下方式來實(shí)現(xiàn)：（1）內(nèi)部的填料能夠有效地吸附不溶解性磷，具有一定的接觸絮凝作用；（2）反應(yīng)器內(nèi)部的微生物具有一定的同化作用，能夠使內(nèi)部的磷同化[9]；（3）在好氧池內(nèi)聚磷菌將積貯的聚β-羥基丁酸（PHB）好氧分解，釋放出的大量能量可以供聚磷菌生長(zhǎng)繁殖，大部分磷被聚磷菌吸附，并以聚磷的形式貯積在體內(nèi)，隨污泥排出。

停留時(shí)間HRT約12 h；CODcr和BOD容積負(fù)荷在接觸氧化池中約為820 gCOD/（m3填料·d）和420 gBOD/（m3填料·d），水力負(fù)荷約為2.7 m3/（m3填料·d）。接觸氧化池內(nèi)掛生物繩柔性填料，填料的填充量應(yīng)大于55%好氧池容積，本設(shè)計(jì)中好氧池填料高度為H=1.5 m。

2.2.5 沉淀池

污泥在沉淀池內(nèi)沉淀，使泥水分離，確保出水達(dá)到排放要求。為了進(jìn)一步提高去磷除氮的效果，沉淀池中的污泥部分回流，回流的污泥進(jìn)入調(diào)節(jié)池后用水泵提升至厭氧池。根據(jù)調(diào)試結(jié)果來確定本工藝的污泥回流量，污泥回流量為進(jìn)水量的100%～300%。

停留時(shí)間為HRT約3 h，沉淀池內(nèi)放置水泵一臺(tái)，需要時(shí)將污泥抽入儲(chǔ)泥池。

2.2.6 儲(chǔ)泥池

利用污泥泵把沉淀池的泥水提升至儲(chǔ)泥池，污泥泵在工作時(shí)會(huì)使儲(chǔ)泥池水位上升，上清液與泥水混在一起，通過重力回流到厭氧池。起到污泥回流作用，當(dāng)污水泵停止工作時(shí)起到污泥濃縮的作用。這樣重復(fù)循環(huán)，污泥不斷濃縮，定期用污泥車將污泥抽走，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，污泥約半年清理一次。

2.2.7 人工濕地

人工濕地，主要利用自然生態(tài)系統(tǒng)中植物、基質(zhì)和微生物三者的協(xié)同作用共同來實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的凈化作用。濕地系統(tǒng)是由按一定級(jí)配充填的基質(zhì)/填料（改性硅藻土陶粒、石灰石、碎石、礫石等）組成，并在床表種植經(jīng)過篩選的具有處理性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、美觀且具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物，構(gòu)成獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)水通過系統(tǒng)時(shí)，利用植物、填料、微生物的共同作用，包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解轉(zhuǎn)化等，逐級(jí)過濾和吸收出水中殘留污染物后達(dá)標(biāo)排放或回用。

停留時(shí)間HRT不小于48 h，水力負(fù)荷為0.25 m3/（m2·d）。主要材料：填料自下而上采用HDPE膜（厚度2.0 mm）碎石倒流層（厚度400 mm）、石灰石（厚度100 mm）、陶粒濾料（厚度70 mm），粗砂層（厚度200 mm）瓜子片（厚度400 mm），可以種植美人蕉、菖蒲、燈心草、水芹、水蔥等水草植物，密度為6～8株/m2。

3 進(jìn)出水水質(zhì)分析

《上海市農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》給出了典型的農(nóng)村生活污水水質(zhì)[10]，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)

本項(xiàng)目于2014年2月建設(shè)完成并投入使用，經(jīng)4個(gè)月試運(yùn)行后，本項(xiàng)目于2014年6-8月和2015年5-7月分別對(duì)處理站進(jìn)行了水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)主要有CODcr、BOD5、NH3-N、TP，其具體的檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 項(xiàng)目水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

從表2可以得出，本項(xiàng)目污水處理設(shè)施，出水CODcr、BOD5、NH3-N、TP能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)指標(biāo)去除率分別為92.5%，97.6%，82.9%和88.4%。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，該工藝的處理水質(zhì)進(jìn)一步變好，經(jīng)分析，人工濕地植物生長(zhǎng)狀況逐漸變好，為根系上附著的微生物提供了良好的生存環(huán)境，有利于去除污染物。

4 結(jié)論

（1）接觸氧化+人工濕地復(fù)合工藝運(yùn)行穩(wěn)定后，對(duì)主要污染物去除效果好，去除率均達(dá)到80%，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

（2）復(fù)合工藝具有容積負(fù)荷高，對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，出水水質(zhì)較穩(wěn)定，污泥產(chǎn)率低，運(yùn)行費(fèi)用低（約0.18元/t·d）等優(yōu)點(diǎn)，能有效去除氨氮，降低其后續(xù)工藝的負(fù)荷；污水中的氨氮、硝氮主要通過生物膜的吸附、微生物的生物絮凝以及生物硝化等作用去除。

（3）采用復(fù)合工藝不僅解決了農(nóng)村生活污水治理問題，而且對(duì)改善環(huán)境和提高環(huán)境質(zhì)量有明顯的作用，人工濕地具有一定的景觀價(jià)值，因此接觸氧化+人工濕地組合工藝在農(nóng)村污水治理方面具有良好的應(yīng)用前景。

1 余淦申.生物接觸氧化處理廢水[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1990.

2 姜 瑞，于振波，李 晶，等.生物接觸氧化法的研究現(xiàn)狀分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013，38（5）：61-63.

3 李 屹，沈 劍，林 燕，等.土壤滲濾系統(tǒng)中污染物去除效果分析[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，29（6）：738-742.

4 蘇功平，張小鳳，陳文清.復(fù)合生物濾池+潛流人工濕地組合工藝處理農(nóng)村生活污水[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016，10（2）：775-780.

5 吳光前，孫新元，張齊生.凈化槽技術(shù)在中國(guó)農(nóng)村污水分散處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境科技，2010，23（6）：36-40.

6 李 強(qiáng)，詹 鵬.生物接觸氧化+高水力負(fù)荷人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用［J］.人民珠江，2017，38（4）：12-14.

7 黃錦樓，陳 琴，許連煌.人工濕地在應(yīng)用中存在的問題及解決措施[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（1）：401-408．

8 Huang J，Reneau R B，Hagedorn C.Nitrogen removal in constructed wetlands mployed to treat domestic wastewater[J].Water Research，2000，34（9）：2582-2588．

9 黃 鑫.接觸氧化工藝在農(nóng)村污水處理中的運(yùn)用[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2014，21（6）：209-210．

10 上海市建設(shè)和交通委員會(huì)，上海市水務(wù)局，上海市環(huán)境保護(hù)局，等.上海市農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2008.

Application of Contact Oxidation + Artificial Wetland Combined Process in Rural Sewage

Zhao Haizhou, Zhang Chen
(China Machinery International Engineering Design amp; Research Institute Co., Ltd., East China Branch, Nanjing 210023, China)

In order to improve the ecological environment in rural areas, fundamentally change the rural dirty, chaotic, poor phenomenon, to ensure people's health, the current national vigorously carry out rural sewage remediation works.Domestic sewage purification is an important part of rural sewage management, people must use a variety of sewage treatment technology to treat sewage.And the contact oxidation + artificial wetland process is a combination process, the practice shows that the process can effectively remove COD, NH3-N, TN, TP and other pollution factors, the effluent can be stable to quot;urban sewage treatment plant pollutant discharge standardsquot; GB18918-2002) Class B standard.

rural sewage; in situ treatment; contact oxidation; artificial wetland

X799.3

A

1008-9500(2017)10-0032-04

2017-08-22

趙海洲（1986-），男，江蘇淮安人，碩士研究生，環(huán)境工程工程師，從事給排水設(shè)計(jì)工作。