人工快滲一體化設(shè)備在貴州地區(qū)農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用

范 源

（深圳市深港產(chǎn)學研環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司，廣東深圳518000）

改革開放以來，各地農(nóng)村飛速進步，與此同時，農(nóng)村居民的生活條件也在逐步改善，室內(nèi)衛(wèi)浴設(shè)備逐漸走進農(nóng)村，農(nóng)村地區(qū)污水量每年都在增加，污水來源也越來越多樣化[1]。截至2017年年底，貴州省農(nóng)村常住人口約為1932.48萬人，人均排放污水量按50L/d計算，貴州省農(nóng)村年均生活污水排放量約為35267.76萬噸。貴州省人民政府辦公廳2018年6月30日印發(fā)文件《貴州省推進“廁所革命”三年行動計劃》中提到：“廁所革命”的重點在于農(nóng)村地區(qū)。為提高貴州地區(qū)農(nóng)村人民的生活條件，到2020年底，農(nóng)村戶用衛(wèi)生廁所建設(shè)、改造達到173萬戶。

目前，貴州省對農(nóng)村地區(qū)生活污水處理的關(guān)鍵性的問題在于資金投入少、未找到適應(yīng)當?shù)氐募夹g(shù)和缺乏先進的運維體系。大量生活污水未經(jīng)過任何處理以直排、下滲等方式進入地表徑流、地下徑流、湖泊、水庫等水體，對貴州地區(qū)農(nóng)村環(huán)境造成極大的破壞并且對農(nóng)村居民形成潛在的影響，同時會對飲用水水源造成污染以及危害湖泊、水庫的水質(zhì)。貴州省的農(nóng)村發(fā)展應(yīng)該是伴隨著不斷進步的新農(nóng)村建設(shè)和逐漸推廣的國家?guī)脑煺撸涮紫鄳?yīng)的農(nóng)村污水處理設(shè)施。由于外部客觀因素限制，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定達標、建設(shè)投資少、抗沖擊負荷能力強、運行維護簡便且成本低等優(yōu)點的污水處理工藝設(shè)備才能在貴州地區(qū)的農(nóng)村應(yīng)運而生。根據(jù)湖北省宜昌市農(nóng)村生活污水處理的工程實際運行案例，解析人工快滲污水處理一體化設(shè)備的實際運行特點，對貴州地區(qū)的農(nóng)村生活污水處理具有較高的借鑒和參考價值[2]。

1 貴州農(nóng)村污水的特點

農(nóng)村居民在生活中會排放涵蓋洗衣做飯和衛(wèi)浴用水等類型的污水。貴州地區(qū)農(nóng)村生活污水特征如下：

（1）排放分散，污水量小。由于地形地勢的原因，貴州地區(qū)農(nóng)村居住密度不高，污水排放分散。

（2）污水突變系數(shù)大，水質(zhì)水量不穩(wěn)定。受居民生活習慣及用水規(guī)律的影響，污水排放時間段集中，農(nóng)村污水排放在早、中、晚分別有集中排放的高峰時段，夜間排水量較小甚至沒有排放。而污水水質(zhì)水量也因貴州地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展而有差異[3]。

（3）沒有集中管網(wǎng)，污水收集困難。貴州地區(qū)農(nóng)村因地形地勢限制，房屋高低不平，居住散落，大面積修建集中管網(wǎng)收集污水難度大。

（4）污染物濃度偏低，可生化性好。貴州地區(qū)農(nóng)村生活污水當中各項污染物指標不高，有機污染物占了絕大部分，可生化性強[9-10]。

目前，在一些農(nóng)村地區(qū)，已建成有以為 A2O、MBR、SBR和BAF等為主體工藝的污水處理設(shè)備，投資成本和運行維護管理方面還是存在許多問題。與上述主體工藝對比，人工快滲污水處理一體化設(shè)備有處理效率高，占地面積小的優(yōu)勢，尤其是增加了“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息化技術(shù)可實現(xiàn)總部控制的遠程自動化管理，更適合處理貴州地區(qū)的農(nóng)村生活污水。根據(jù)湖北省宜昌市農(nóng)村生活污水的現(xiàn)狀排放特點，結(jié)合工藝技術(shù)特性，宜昌市秭歸縣農(nóng)村環(huán)境綜合整治工程是采用以人工快滲作為主處理工藝的污水處理一體化設(shè)備，得到業(yè)主及現(xiàn)場居民的一致好評，這樣的結(jié)果為周邊地區(qū)的農(nóng)村污水處理提供了新的思路與想法[4]。

2 工程實例

該工程位于湖北省宜昌市秭歸縣屈原鎮(zhèn)屈原村，屈原村是世界四大歷史文化名人、偉大愛國詩人——屈原的誕生地，同時該村也是三峽庫區(qū)移民村。全村占地11平方公里，共管轄4社區(qū)和12個村落，全村常住1982人。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，該村建設(shè)10m3/d的污水處理站即可滿足處理要求，主要處理村民日常生活所排放的污水。該村的生活條件良好，生活污水可生化性高，尾水排放至下游河道邊溝。

工程設(shè)計進、出水水質(zhì)參數(shù)如下表1數(shù)據(jù)所示。

表1 屈原村生活污水處理工程設(shè)計進、出水水質(zhì)參數(shù)表

圖1 屈原村生活污水處理系統(tǒng)工藝流程框圖

農(nóng)村居民生活污水經(jīng)污水處理站的前置化糞池后進入生物調(diào)節(jié)池，污水通過潛水泵提升至人工快滲污水處理一體化設(shè)備。經(jīng)過一體化設(shè)備內(nèi)部的綜合的物理和生化反應(yīng)，污染物得以被設(shè)備當中的微生物攔截、消化、吸收后經(jīng)出水渠排放。采用重力式靜壓排泥的方式將高效前處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥排入污泥干化池，定期將污泥干化池中的干泥清理到指定場地。

圖2 宜昌市秭歸縣屈原鎮(zhèn)屈原村生活污水處理工程實拍圖

3 優(yōu)勢分析

人工快滲一體化設(shè)備是基于人工快滲污水處理技術(shù)（ConstructedRapid InfiltrationTechnology，簡稱CRI技術(shù)）生產(chǎn)的針對處理農(nóng)村居民生活污水的一種小型化集成化設(shè)備。具有以下特點：

（1）出水效果好，運行穩(wěn)定。從實際工程長期運行情況來看，該設(shè)備對COD、SS、氨氮、TP的去除率分別達到約85%、90%、95%、80%，可以從該系統(tǒng)所獲數(shù)據(jù)看出，對上述污染物具有較高的去除率，經(jīng)人工快滲污水處理一體化設(shè)備處理后排放的尾水主要指標滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標準要求[5]。

（2）抗沖擊負荷能力強。面對農(nóng)村生活污水進水水質(zhì)水量不穩(wěn)定的狀況，經(jīng)過人工快滲一體化設(shè)備前置的調(diào)節(jié)池對來水進行水質(zhì)水量的削峰調(diào)節(jié)作用，同時人工快滲主處理系統(tǒng)所采用的干濕交替式運行方式，使得該污水處理工藝相比于其他傳統(tǒng)工藝的抗沖擊負荷能力強，經(jīng)處理后出水污染物濃度值穩(wěn)定，根據(jù)相關(guān)工程實例顯示，該工藝即使長時間停運，只需3-5天翻曬保養(yǎng)，可迅速恢復(fù)正常的運行工況。

（3）運行能耗低，處理成本低。人工快滲一體化設(shè)備在頂部設(shè)有旋轉(zhuǎn)式布水器，將污水均勻分配進入人工快滲主處理系統(tǒng)的階段，污水與空氣充分接觸，完成曝氣充氧的效果，相比于其他需要機械曝氣充氧的污水處理工藝，可大量節(jié)約設(shè)備運行能耗；同時，人工快滲污水處理一體化設(shè)備可根據(jù)項目特性配套太陽能發(fā)電系統(tǒng)，配套太陽能發(fā)電系統(tǒng)的人工快滲一體化設(shè)備處理成本會更低。

（4）結(jié)構(gòu)模塊化、安裝簡單。該設(shè)備采用模塊化生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝標準化，減少因安裝所需的額外人力物力，該設(shè)備采用人工快滲處理技術(shù)作為主處理工藝，在設(shè)備安裝前可預(yù)馴化菌種，可達到現(xiàn)場安裝完畢后立刻投產(chǎn)的效果。

（5）運行管理方便。該設(shè)備采用人工快滲處理技術(shù)作為主處理工藝，擁有流程簡單，出廠前已設(shè)置設(shè)備運行邏輯，運維管理簡單。針對降低農(nóng)村生活污水運行管理的成本問題，可通過購買第三方服務(wù)的方式，將建設(shè)和后期運維工作整體打包委托給專業(yè)的服務(wù)公司，建立統(tǒng)一的中央控制監(jiān)控管理平臺，可以使受管理的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施運行更穩(wěn)定、更方便[6]。

4 結(jié)果分析

2018年10月，湖北省宜昌市秭歸縣農(nóng)村環(huán)境綜合整治工程建成，正式投產(chǎn)運行，經(jīng)過長時間的運行監(jiān)測，該系統(tǒng)出水符合設(shè)計要求，從實際的運行情況可以看到，人工快滲一體化設(shè)備對該地區(qū)農(nóng)村生活污水中的污染物有顯著的去除效果。

以下選取2018年11月23日至12月12日連續(xù)20天的進出水水質(zhì)數(shù)據(jù)分析湖北省宜昌市秭歸縣屈原鎮(zhèn)屈原村的人工快滲污水處理一體化設(shè)備對于該村生活污水的去除效果。

圖3 屈原村污水處理工程進水污染物濃度

圖4 屈原村污水處理工程出水污染物濃度

從圖3、圖4可以看出，進水的 COD濃度在95mg/L到350mg/L時，出水COD濃度能夠控制在50mg/L以下，符合設(shè)計出水指標要求。說明人工快滲一體化設(shè)備對COD進水水質(zhì)波動較大甚至超出設(shè)計進水水質(zhì)時，仍保證出水水質(zhì)達到設(shè)計要求，體現(xiàn)出較強的去除率，處理效果較為穩(wěn)定，這說明人工快滲污水處理一體化設(shè)備具有較強的抗沖擊負荷能力。

進水的SS濃度在70mg/L到190mg/L時，出水SS濃度能夠控制在10mg/L以下，符合設(shè)計出水指標要求。經(jīng)過高效前處理分離系統(tǒng)中的強化絮凝沉淀處理可將污水中的大懸浮顆粒去除，避免了污水中的污染物堵塞后續(xù)人工快滲主處理系統(tǒng)中的CRI填料，保證了CRI填料能夠有效的攔阻截流微小懸浮顆粒，保證出水指標的穩(wěn)定、正常。

進水的NH3-N濃度在15mg/L到36mg/L時，出水氨氮濃度能夠控制在5mg/L以下，符合設(shè)計出水指標要求。由于設(shè)備中人工快滲池的CRI填料級配以及安裝方式，使在填料表面上附著大量的微生物種群。根據(jù)有關(guān)研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明[11]，人工快滲主處理系統(tǒng)中各種深度的填料所含有的微生物種群數(shù)量都在100個/ml[7]以上，而污水中的氨氮主要是通過在填料表面生長的豐富的微生物的異化作用進行去除的。人工快滲填料中擁有的微生物數(shù)量大且多樣性好的特點為人工快滲池提供了穩(wěn)定而高效的凈污能力。

進水的TP濃度在2.4～4.9mg/L時，出水TP濃度能夠控制在0.5mg/L左右，達標率在95%左右，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，由于當天進水水質(zhì)TP濃度為設(shè)計進水TP濃度的1.7倍。人工快滲一體化設(shè)備是通過高效的前處理分離系統(tǒng)以及人工快滲主處理系統(tǒng)中的CRI填料的共同作用達到對TP的去除效果，在高效前處理分離系統(tǒng)中將污水與凝結(jié)劑充分混合并產(chǎn)生凝結(jié)，形成大塊沉淀物，然后通過斜管沉淀去除。而后續(xù)的人工快滲主處理系統(tǒng)中的CRI填料中由于有特殊礦物填料的補充，使得CRI填料對TP有吸附和共沉淀作用。經(jīng)過這兩部分的共同作用，更好的保證設(shè)備能夠達到設(shè)計的排放標準。

5 結(jié)論

根據(jù)上述案例可以看出，面對不穩(wěn)定的來水情況，系統(tǒng)出水仍然穩(wěn)定達到設(shè)計出水要求，對COD、SS、氨氮和TP的去除效果穩(wěn)定。該項目的成功應(yīng)用對我國貴州地區(qū)的農(nóng)村污水治理提供了一種思路，同時也有著較好的借鑒作用[8]。

具有水質(zhì)穩(wěn)定、建設(shè)投資少、抗沖擊負荷能力強、運行維護成本低的優(yōu)點；可針對性地解決目前貴州地區(qū)農(nóng)村由于各種客觀因素所導(dǎo)致的污水處理覆蓋率低和運維難度大的問題，對貴州地區(qū)的農(nóng)村生活污水處理提供了新模式、新工藝。