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(guó)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(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)表明，我國(guó)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(guó)家資金的支持下迅猛發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全國(guó)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(jiǎn)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(duì)村容村貌及周邊自然水體造成嚴(yán)重影響。因此，需對(duì)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?，F(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(dòng)力)，厭氧+好氧+人工濕地或厭氧+好氧工藝(有動(dòng)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(duì)較低，但當(dāng)進(jìn)水濃度高時(shí)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(guó)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(jí)，加入自充氧系統(tǒng)，在高效處理污水的同時(shí)繼續(xù)保持人工濕地?zé)o動(dòng)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(duì)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(jí)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(gè)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(dòng)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(dòng)力處理技術(shù)，主要為上述2種工藝?，F(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(gè)，對(duì)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(jiǎn)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(jí)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(jí)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(gè)月的運(yùn)維數(shù)據(jù)可知，除個(gè)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(duì)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(dòng)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(cè)。

　　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(dòng)力處理技術(shù)相媲美。此外，為節(jié)省施工安裝時(shí)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(duì)較大，處理站點(diǎn)的選址可能因此受限。通過對(duì)開化縣池淮村和姚村2個(gè)村污水處理站點(diǎn)的對(duì)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(jí)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(gè)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)