農(nóng)村生活污水處理自充氧生物濾床技術(shù)

　　“十三五”規(guī)劃提出了“圍繞城鄉(xiāng)發(fā)展一體化，深入推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)”的重大歷史任務(wù)，并明確了“全面推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境整治，加大農(nóng)村污水治理”的建設(shè)目標(biāo)。目前，全國每年廢水總排放量達(dá)600億m3，其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水達(dá)200億m3，農(nóng)村生活污水達(dá)80億m3，據(jù)2010年《中國城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)表明，我國城市污水處理率已達(dá)87%，建制鎮(zhèn)污水處理率達(dá)28%，而農(nóng)村地區(qū)污水處理率卻不到10%。

　　近年來，在相關(guān)政策和環(huán)境條件下，農(nóng)村污水處理問題已提上日程，并在國家資金的支持下迅猛發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全國農(nóng)村生活污水處理率已達(dá)22%，但大部分農(nóng)村因投資資金、運(yùn)維管理及地理位置的限制，無法簡單套用城市傳統(tǒng)污水處理技術(shù)和工藝。因此，有必要根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)及現(xiàn)階段處理工藝運(yùn)行情況研發(fā)新技術(shù)、新工藝。自充氧生物濾床技術(shù)是在傳統(tǒng)人工濕地處理技術(shù)上改造創(chuàng)新而成，在不增加投資成本及維護(hù)管理成本的前提下進(jìn)一步提高了污水的處理效率，降低環(huán)境污染，提高村莊美觀度。

　　1、農(nóng)村生活污水特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀

　　農(nóng)村生活污水一般包括日常生活中的廁所污水、洗滌污水和廚房污水，即所謂“農(nóng)村三水”。農(nóng)村生活污水具有污染面廣、來源多且分散不易收集，成分復(fù)雜，地區(qū)差異較顯著，懸浮物、有機(jī)物、氮、磷濃度較高等特性。隨著農(nóng)村生活水平的不斷提高，生活污水外排量增大，且污染物濃度升高，生活污水直排將超過外界環(huán)境的自凈能力，對村容村貌及周邊自然水體造成嚴(yán)重影響。因此，需對農(nóng)村生活污水進(jìn)行有效收集及處理。農(nóng)村生活污水處理工藝的選擇需結(jié)合人口分布、經(jīng)濟(jì)水平，自然施工條件，生活習(xí)慣，管理水平等因素綜合考慮。現(xiàn)階段，浙江省農(nóng)村生活污水處理工藝主要有以下2種：厭氧+人工濕地(無動力)，厭氧+好氧+人工濕地或厭氧+好氧工藝(有動力)。厭氧+人工濕地工藝占地面積大，適用于經(jīng)濟(jì)水平欠發(fā)達(dá)地區(qū)，運(yùn)行維護(hù)成本相對較低，但當(dāng)進(jìn)水濃度高時易導(dǎo)致處理負(fù)荷過大，終端無法承受;厭氧+好氧+人工濕地或厭氧+好氧工藝適用于經(jīng)濟(jì)水平較高的地區(qū)，該工藝處理效果更好，但投資成本及運(yùn)維成本也相應(yīng)增加，且進(jìn)水濃度過低易導(dǎo)致污泥量過少，微生物活性過低。

　　2、自充氧生物濾床技術(shù)原理及工藝特點(diǎn)

　　厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)在目前國內(nèi)普遍采用的厭氧+人工濕地技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級，加入自充氧系統(tǒng)，在高效處理污水的同時繼續(xù)保持人工濕地?zé)o動力運(yùn)行。厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)原理：污水經(jīng)格柵井、厭氧池預(yù)處理后，進(jìn)入好氧生物濾床內(nèi)，利用生物濾床內(nèi)外的溫度差、密度差和自然風(fēng)力，使內(nèi)部形成空氣對流作用進(jìn)行通風(fēng)，并通過特殊的結(jié)構(gòu)、裝置設(shè)計(jì)以及濾料的選配，將空氣擴(kuò)散至生物濾床濾料內(nèi)部，使整個生物濾床都處于好氧狀態(tài)。經(jīng)好氧后污水再進(jìn)入?yún)捬鯙V床內(nèi)，通過兼氧、厭氧的作用，可高效去除污水中的污染物質(zhì)。

　　厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)無動力充氧裝置利用自然通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行充氧，接近自然生態(tài)，不需要消耗額外的動力，運(yùn)維成本較低。

　　(2)濕地水生植物及周圍的各種植被，既生態(tài)又凈化水質(zhì)，可作為濕地生態(tài)公園、教育園區(qū)等生態(tài)系統(tǒng)功能修復(fù)區(qū)。

　　(3)采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的污水分配裝置垂直均勻布水，既均衡又可防止堵塞，污水分配裝置增設(shè)保護(hù)罩，可防止臭氣外逸，并有效防止水生植物落葉、倒伏等造成布水裝置堵塞，垂直布水及表層過濾細(xì)砂可在濕地表面形成有機(jī)物堆積層，起保濕作用，氣候影響小，季節(jié)適應(yīng)性強(qiáng)。

　　(4)采用級配濾料及固磷劑，克服了傳統(tǒng)除磷工藝效率不高，運(yùn)行不穩(wěn)定、需加藥排泥等眾多問題，具有不易堵塞、高效、穩(wěn)定、不用維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可確保運(yùn)行20a更換。

　　(5)自充氧生物濾床工藝由好氧生物濾床和厭氧生物濾床組成并且各個濾床分別執(zhí)行不同功能，BOD5去除率可達(dá)90%以上，氮、磷去除率可達(dá)70%以上。

　　3、厭氧池+自充氧生物濾床技術(shù)與厭氧池+人工濕地工藝的比較

　　厭氧池+自充氧生物濾床技術(shù)與厭氧池+人工濕地工藝均為無動力處理技術(shù)，運(yùn)維成本均比較低，適用于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。浙江省開化縣農(nóng)村生活污水處理工藝基本為無動力處理技術(shù)，主要為上述2種工藝。現(xiàn)從開化縣已建成運(yùn)行的污水處理站點(diǎn)抽取厭氧池+人工濕地、厭氧池+自充氧生物濾床技術(shù)各一個，對二者工藝流程、工藝特點(diǎn)、處理效果，運(yùn)維成本進(jìn)行比較分析。

　　3.1 項(xiàng)目工藝簡介

　　開化縣池淮村采用厭氧池+人工濕地工藝，污水處理規(guī)模為10t/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水質(zhì)：ρ(COD)≤350mg/L，100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L，ρ(氨氮)≤30mg/L，ρ(SS)≤100mg/L，ρ(總磷)≤4mg/L，要求經(jīng)處理后出水指標(biāo)達(dá)到GB18918―2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級標(biāo)準(zhǔn)。污水主要經(jīng)過格柵井、厭氧池及人工濕地后外排自然水體，詳見圖1

　　開化縣姚村采用自充氧生物濾床技術(shù)，污水處理規(guī)模為10t/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：ρ(COD)≤350mg/L，100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L，ρ(氨氮)≤30mg/L，ρ(SS)≤100mg/L，ρ(總磷)≤4mg/L，要求經(jīng)處理后出水指標(biāo)達(dá)到GB18918―2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級A標(biāo)準(zhǔn)。污水主要經(jīng)過格柵井、調(diào)節(jié)/厭氧池、好氧生物濾床、厭氧生物濾床后外排自然水體，詳見圖3。

　　3.2 工藝特點(diǎn)比較

　　2種工藝的主要不同點(diǎn)詳見表1。

　　3.3 處理效果比較(1)厭氧+人工濕地工藝(池淮村)池淮村處理裝置污染物進(jìn)出口排放情況見表2。

　　(2)厭氧+自充氧生物濾床工藝(姚村)

　　姚村處理裝置污染物進(jìn)出口排放情況見表3。

　　(3)工藝污染物質(zhì)去除效率比較

　　2種工藝污染物去除情況見表4。

　　由表4中6個月的運(yùn)維數(shù)據(jù)可知，除個別月份的總磷超標(biāo)外，其余污染物排放濃度均能滿足相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，厭氧+自充氧生物濾床工藝的處理效果相對較好，BOD5去除率可達(dá)90%～95%，氨氮、總磷去除率可達(dá)70%～90%。

　　3.4 運(yùn)維成本比較

　　厭氧池+自充氧生物濾床技術(shù)與厭氧池+人工濕地工藝均為無動力處理技術(shù)，因此，二者的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相差不多，主要費(fèi)用產(chǎn)生于站點(diǎn)巡檢、格柵井或厭氧池清理、植物補(bǔ)種或收割、濾料更換、水質(zhì)定期取樣檢測。

　　4、結(jié)論

　　厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)是一種高效、生態(tài)的新型農(nóng)村生活污水處理技術(shù)，投資及運(yùn)維成本較低，處理效率可與有動力處理技術(shù)相媲美。此外，為節(jié)省施工安裝時間，可將自充氧生物濾床的設(shè)備進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行規(guī)模化裝備生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量與項(xiàng)目進(jìn)度雙重保障。但厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)的占地面積相對較大，處理站點(diǎn)的選址可能因此受限。通過對開化縣池淮村和姚村2個村污水處理站點(diǎn)的對比可知，2種工藝的運(yùn)維成本均比較低，厭氧+自充氧生物濾床技術(shù)的穩(wěn)定性更好，布水均勻且不易堵塞，處理效果更高，出水指標(biāo)可達(dá)到GB18918―2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級A標(biāo)準(zhǔn)。目前在浙江省內(nèi)桐廬縣、衢州市柯城區(qū)、開化縣、松陽縣已有多個成功案例，利用該技術(shù)處理農(nóng)村生活污水值得研究與推廣。(來源：浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院)