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农村生活污水处理自充氧生物滤床技术

摘要:农村生活污水处理自充氧生物滤床技术,“十三五”规划提出了“围绕城乡发展一体化,深入推进新农村建设”的重大历史任务,并明确了“全面推进农村人居环境整治,加大农村污水治

  “十三五”规划提出了“围绕城乡发展一体化,深入推进新农村建设”的重大历史任务,并明确了“全面推进农村人居环境整治,加大农村污水治理”的建设目标。目前,全国每年废水总排放量达600亿m3,其中乡镇污水达200亿m3,农村生活污水达80亿m3,据2010年《中国城乡建设统计年鉴》的数据表明,我国城市污水处理率已达87%,建制镇污水处理率达28%,而农村地区污水处理率却不到10%。

  近年来,在相关政策和环境条件下,农村污水处理问题已提上日程,并在国家资金的支持下迅猛发展。据统计,2016年全国农村生活污水处理率已达22%,但大部分农村因投资资金、运维管理及地理位置的限制,无法简单套用城市传统污水处理技术和工艺。因此,有必要根据农村生活污水的特点及现阶段处理工艺运行情况研发新技术、新工艺。自充氧生物滤床技术是在传统人工湿地处理技术上改造创新而成,在不增加投资成本及维护管理成本的前提下进一步提高了污水的处理效率,降低环境污染,提高村庄美观度。

  1、农村生活污水特点及处理现状

  农村生活污水一般包括日常生活中的厕所污水、洗涤污水和厨房污水,即所谓“农村三水”。农村生活污水具有污染面广、来源多且分散不易收集,成分复杂,地区差异较显著,悬浮物、有机物、氮、磷浓度较高等特性。随着农村生活水平的不断提高,生活污水外排量增大,且污染物浓度升高,生活污水直排将超过外界环境的自净能力,对村容村貌及周边自然水体造成严重影响。因此,需对农村生活污水进行有效收集及处理。农村生活污水处理工艺的选择需结合人口分布、经济水平,自然施工条件,生活习惯,管理水平等因素综合考虑。现阶段,浙江省农村生活污水处理工艺主要有以下2种:厌氧+人工湿地(无动力),厌氧+好氧+人工湿地或厌氧+好氧工艺(有动力)。厌氧+人工湿地工艺占地面积大,适用于经济水平欠发达地区,运行维护成本相对较低,但当进水浓度高时易导致处理负荷过大,终端无法承受;厌氧+好氧+人工湿地或厌氧+好氧工艺适用于经济水平较高的地区,该工艺处理效果更好,但投资成本及运维成本也相应增加,且进水浓度过低易导致污泥量过少,微生物活性过低。

  2、自充氧生物滤床技术原理及工艺特点

  厌氧+自充氧生物滤床技术在目前国内普遍采用的厌氧+人工湿地技术基础上进行了升级,加入自充氧系统,在高效处理污水的同时继续保持人工湿地无动力运行。厌氧+自充氧生物滤床技术原理:污水经格栅井、厌氧池预处理后,进入好氧生物滤床内,利用生物滤床内外的温度差、密度差和自然风力,使内部形成空气对流作用进行通风,并通过特殊的结构、装置设计以及滤料的选配,将空气扩散至生物滤床滤料内部,使整个生物滤床都处于好氧状态。经好氧后污水再进入厌氧滤床内,通过兼氧、厌氧的作用,可高效去除污水中的污染物质。

  厌氧+自充氧生物滤床技术具有如下优点:

  (1)无动力充氧装置利用自然通风系统进行充氧,接近自然生态,不需要消耗额外的动力,运维成本较低。

  (2)湿地水生植物及周围的各种植被,既生态又净化水质,可作为湿地生态公园、教育园区等生态系统功能修复区。

  (3)采用特殊结构设计的污水分配装置垂直均匀布水,既均衡又可防止堵塞,污水分配装置增设保护罩,可防止臭气外逸,并有效防止水生植物落叶、倒伏等造成布水装置堵塞,垂直布水及表层过滤细砂可在湿地表面形成有机物堆积层,起保湿作用,气候影响小,季节适应性强。

  (4)采用级配滤料及固磷剂,克服了传统除磷工艺效率不高,运行不稳定、需加药排泥等众多问题,具有不易堵塞、高效、稳定、不用维护等优点,可确保运行20a更换。

  (5)自充氧生物滤床工艺由好氧生物滤床和厌氧生物滤床组成并且各个滤床分别执行不同功能,BOD5去除率可达90%以上,氮、磷去除率可达70%以上。

  3、厌氧池+自充氧生物滤床技术与厌氧池+人工湿地工艺的比较

  厌氧池+自充氧生物滤床技术与厌氧池+人工湿地工艺均为无动力处理技术,运维成本均比较低,适用于经济欠发达地区。浙江省开化县农村生活污水处理工艺基本为无动力处理技术,主要为上述2种工艺。现从开化县已建成运行的污水处理站点抽取厌氧池+人工湿地、厌氧池+自充氧生物滤床技术各一个,对二者工艺流程、工艺特点、处理效果,运维成本进行比较分析。

  3.1 项目工艺简介

  开化县池淮村采用厌氧池+人工湿地工艺,污水处理规模为10t/d,设计进水质:ρ(COD)≤350mg/L,100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L,ρ(氨氮)≤30mg/L,ρ(SS)≤100mg/L,ρ(总磷)≤4mg/L,要求经处理后出水指标达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中二级标准。污水主要经过格栅井、厌氧池及人工湿地后外排自然水体,详见图1

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  开化县姚村采用自充氧生物滤床技术,污水处理规模为10t/d,设计进水水质:ρ(COD)≤350mg/L,100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L,ρ(氨氮)≤30mg/L,ρ(SS)≤100mg/L,ρ(总磷)≤4mg/L,要求经处理后出水指标达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准。污水主要经过格栅井、调节/厌氧池、好氧生物滤床、厌氧生物滤床后外排自然水体,详见图3。

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  3.2 工艺特点比较

  2种工艺的主要不同点详见表1。

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  3.3 处理效果比较(1)厌氧+人工湿地工艺(池淮村)池淮村处理装置污染物进出口排放情况见表2。

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  (2)厌氧+自充氧生物滤床工艺(姚村)

  姚村处理装置污染物进出口排放情况见表3。

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  (3)工艺污染物质去除效率比较

  2种工艺污染物去除情况见表4。

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  由表4中6个月的运维数据可知,除个别月份的总磷超标外,其余污染物排放浓度均能满足相应的排放标准,厌氧+自充氧生物滤床工艺的处理效果相对较好,BOD5去除率可达90%~95%,氨氮、总磷去除率可达70%~90%。

  3.4 运维成本比较

  厌氧池+自充氧生物滤床技术与厌氧池+人工湿地工艺均为无动力处理技术,因此,二者的运行维护费用相差不多,主要费用产生于站点巡检、格栅井或厌氧池清理、植物补种或收割、滤料更换、水质定期取样检测。

  4、结论

  厌氧+自充氧生物滤床技术是一种高效、生态的新型农村生活污水处理技术,投资及运维成本较低,处理效率可与有动力处理技术相媲美。此外,为节省施工安装时间,可将自充氧生物滤床的设备进行模块化设计,并进行规模化装备生产,可实现产品质量与项目进度双重保障。但厌氧+自充氧生物滤床技术的占地面积相对较大,处理站点的选址可能因此受限。通过对开化县池淮村和姚村2个村污水处理站点的对比可知,2种工艺的运维成本均比较低,厌氧+自充氧生物滤床技术的稳定性更好,布水均匀且不易堵塞,处理效果更高,出水指标可达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准。目前在浙江省内桐庐县、衢州市柯城区、开化县、松阳县已有多个成功案例,利用该技术处理农村生活污水值得研究与推广。(来源:浙江省环境保护科学设计研究院)

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作者: 三六五环保公司

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