厭氧預處理+潛流式人工濕地處理農村生活污水工程應用
來源(yuan)：武漢森(sen)泰環保(bao)工程(cheng)有限(xian)公司 閱(yue)讀：2379 更新時間(jian)：2011-05-13 11:12摘要：介(jie)紹了“厭(yan)氧預處(chu)理+潛流式人工濕地”工藝(yi)(yi)原理及在處(chu)理農村生活污水(shui)工程(cheng)中的(de)應用。運行(xing)結果(guo)表明，該工藝(yi)(yi)投資少、處(chu)理效果(guo)好、操作簡單、維護成本低。系統對COD、BOD5、SS、NH4+-N的(de)平均去除率分別達到(dao)67.2%、87.0%、90.4%和(he)80.2%，出水(shui)水(shui)質達到(dao)《污水(shui)綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。
關鍵詞：潛流式人工濕地(di)；厭(yan)氧預處理；農村生活(huo)污水；節能
前言
人(ren)工(gong)濕地作(zuo)為一(yi)種生(sheng)態水(shui)(shui)處理(li)技術(shu)，目前已在各(ge)種污(wu)水(shui)(shui)處理(li)場(chang)合發揮重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)[1]。人(ren)工(gong)濕地是由人(ren)工(gong)建造和(he)控制(zhi)運行(xing)(xing)的與沼澤地類似的地面，將(jiang)污(wu)水(shui)(shui)、污(wu)泥(ni)有控制(zhi)的投配到經人(ren)工(gong)建造的濕地上(shang)，污(wu)水(shui)(shui)與污(wu)泥(ni)在沿一(yi)定方向(xiang)流動的過程中，主要(yao)利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)土壤、人(ren)工(gong)介質、植(zhi)物、微生(sheng)物的物理(li)、化學、生(sheng)物三重(zhong)協同作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)，對污(wu)水(shui)(shui)、污(wu)泥(ni)進行(xing)(xing)處理(li)的一(yi)種技術(shu)。其作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)機理(li)包括吸附、滯留、過濾、氧(yang)化還原(yuan)、沉淀、微生(sheng)物分解、轉化、植(zhi)物遮蔽、殘(can)留物積累、蒸騰水(shui)(shui)分和(he)養分吸收(shou)及(ji)各(ge)類動物的作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)。
人工(gong)濕地自(zi)然(ran)(ran)條件下的(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)處(chu)理(li)法不但費用低(di)廉、運用管理(li)簡便，而(er)且對難(nan)生化降解有機物(wu)(wu)(wu)、氮磷營養物(wu)(wu)(wu)和細(xi)菌的(de)(de)去除率略高于常規二(er)級處(chu)理(li)，達到部分(fen)三(san)級處(chu)理(li)的(de)(de)效(xiao)果，而(er)其(qi)基建(jian)費用和處(chu)理(li)成(cheng)本分(fen)別只為二(er)級處(chu)理(li)廠的(de)(de)1/5至1/3和1/20至1/10。此外，在(zai)一定條件下，自(zi)然(ran)(ran)處(chu)理(li)法還可獲(huo)得除害興利、一舉(ju)兩(liang)得的(de)(de)效(xiao)果。所以，近(jin)十多年來，這(zhe)類古(gu)老的(de)(de)廢水處(chu)理(li)技(ji)術又恢復(fu)了(le)生機，并在(zai)國(guo)內外得到迅速(su)發展。
1工程概況
丹江(jiang)(jiang)口市西(xi)部某(mou)村(cun) ，轄6個(ge)村(cun)民小(xiao)組、16個(ge)自然(ran)村(cun)落、355戶、1436人。目前，該村(cun)基(ji)礎設施建設嚴重滯后，污水(shui)、垃圾(ji)基(ji)本上是隨意排放，未(wei)得到有效處理(li)，嚴重影響村(cun)莊環境及(ji)人民群眾身體健康(kang)，也直接影響了(le)丹江(jiang)(jiang)口水(shui)庫水(shui)環境質量。
1.1設計水量
該村污水(shui)(shui)(shui)主要來源為村民的生活(huo)污水(shui)(shui)(shui)，生活(huo)污水(shui)(shui)(shui)由各(ge)家(jia)各(ge)戶排(pai)出，雨污分流，經排(pai)水(shui)(shui)(shui)管收集(ji)后匯入污水(shui)(shui)(shui)處(chu)理站。目前，該村污水(shui)(shui)(shui)管網(wang)不完善(shan)，且(qie)居民居住相對(dui)分散，本次(ci)先(xian)行實(shi)施建設2km污水(shui)(shui)(shui)管網(wang)，配套(tao)建設污水(shui)(shui)(shui)處(chu)理站處(chu)理能力按100 m3/d。
1.2設計進、出水(shui)水(shui)質(zhi)
按照國家和地方環(huan)保部門的規定(ding)，本工程設計外(wai)排出水(shui)適用(yong)的標(biao)(biao)(biao)(biao)準為《污水(shui)綜合排放標(biao)(biao)(biao)(biao)準》(GB8978-1996)一級標(biao)(biao)(biao)(biao)準，排放水(shui)的水(shui)污染物基本控制項(xiang)目(mu)最高(gao)允許排放濃度(du)中部分主要指標(biao)(biao)(biao)(biao)標(biao)(biao)(biao)(biao)準見表1：
| 表1 進、出水水質(zhi)設(she)計指標(mg/L) |
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2 人工濕地去除機理及工藝流程
2.1 人工濕地(di)去(qu)除機理
2.1.1人工濕地對SS的去除
污水(shui)(shui)中可沉降(jiang)的(de)SS主(zhu)要(yao)依(yi)靠濕地(di)系統中物(wu)(wu)理沉降(jiang)作用(yong)去(qu)除。由于濕地(di)中水(shui)(shui)的(de)流動極(ji)其緩慢，水(shui)(shui)淺(qian)，加上植物(wu)(wu)莖桿的(de)阻擋作用(yong)，SS在進水(shui)(shui)口幾米(mi)內能(neng)有(you)效(xiao)地(di)去(qu)除。工程實際(ji)表明，所有(you)的(de)固體物(wu)(wu)在系統最初的(de)20%面(mian)積處得到去(qu)除。膠體狀(zhuang)的(de)SS主(zhu)要(yao)依(yi)靠微生物(wu)(wu)的(de)作用(yong)、填料滲濾作用(yong)去(qu)除。
2.1.2人工濕(shi)地對有機物的去除
人(ren)工(gong)濕(shi)(shi)地對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)有(you)(you)(you)著(zhu)較強的(de)(de)(de)降(jiang)解能力，污(wu)(wu)水中(zhong)的(de)(de)(de)不溶(rong)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)通過(guo)(guo)濕(shi)(shi)地的(de)(de)(de)沉淀、過(guo)(guo)濾(lv)作用(yong)(yong)，可(ke)以(yi)很快地被截(jie)留(liu)而被微(wei)生(sheng)物(wu)利用(yong)(yong)，而污(wu)(wu)水中(zhong)的(de)(de)(de)可(ke)溶(rong)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)則(ze)可(ke)通過(guo)(guo)植物(wu)根系(xi)生(sheng)物(wu)膜的(de)(de)(de)吸附、吸收及生(sheng)物(wu)代(dai)謝(xie)降(jiang)解過(guo)(guo)程(cheng)被分解去(qu)(qu)除，因此濕(shi)(shi)地床對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)(de)去(qu)(qu)除作用(yong)(yong)是物(wu)理的(de)(de)(de)截(jie)留(liu)沉淀和生(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)吸收降(jiang)解共同作用(yong)(yong)的(de)(de)(de)結(jie)果。反應過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)主(zhu)要氧(yang)源來自水面復氧(yang)和植物(wu)向根區的(de)(de)(de)過(guo)(guo)量氧(yang)傳導。濕(shi)(shi)地系(xi)統對(dui)BOD5的(de)(de)(de)去(qu)(qu)除可(ke)達80%以(yi)上[2]。
2.1.3人工濕地對氮的去除
氮是植物(wu)生長不可(ke)缺少的一(yi)種元素，污水中(zhong)的無機(ji)氮通常包括NH3－N和NO3－N，它們均可(ke)以被(bei)濕地(di)中(zhong)植物(wu)吸(xi)收。合成植物(wu)蛋(dan)白(bai)質，最終通過(guo)植物(wu)的收割(ge)從(cong)濕地(di)中(zhong)得到去除(chu)。另外，人工(gong)濕地(di)中(zhong)的填料也(ye)可(ke)通過(guo)一(yi)些物(wu)理和化學的途徑如吸(xi)收、吸(xi)附、過(guo)濾、離子交換等(deng)去除(chu)一(yi)部(bu)分污水中(zhong)的氮[3、4] 。
但是，濕(shi)(shi)地(di)系(xi)統中(zhong)氮的(de)去除是主要(yao)(yao)的(de)還是通過濕(shi)(shi)地(di)中(zhong)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)硝化(hua)和反(fan)硝化(hua)作用。人(ren)工濕(shi)(shi)地(di)中(zhong)種植(zhi)(zhi)的(de)水生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)的(de)重要(yao)(yao)功能之(zhi)一(yi)就是將氧(yang)氣從上部輸送(song)至(zhi)植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)根部，從而(er)在植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)根區附近形成一(yi)個好氧(yang)環境(jing)，而(er)隨(sui)著離(li)根系(xi)距離(li)的(de)逐漸(jian)增(zeng)大，濕(shi)(shi)地(di)中(zhong)依次出現缺氧(yang)、厭(yan)氧(yang)狀態(tai)。這樣的(de)條件有利于硝化(hua)菌(jun)和反(fan)硝化(hua)菌(jun)的(de)生(sheng)(sheng)長。為硝化(hua)反(fan)應和反(fan)硝化(hua)反(fan)應的(de)進行提供了(le)條件[3、4]。
2.1.4人(ren)工(gong)濕地對磷的去除
污水中磷(lin)的(de)存在形態取決(jue)于污水中磷(lin)的(de)類(lei)型。最常見的(de)有磷(lin)酸(suan)鹽、聚磷(lin)酸(suan)鹽和(he)有機磷(lin)酸(suan)鹽等。人工(gong)濕地對磷(lin)的(de)卻除是通過(guo)(guo)植物的(de)吸(xi)收(shou)、微生物的(de)去除作用(yong)和(he)填料(liao)的(de)吸(xi)收(shou)過(guo)(guo)濾等幾(ji)方面的(de)作用(yong)共同完成的(de)。
磷(lin)(lin)和氮一樣，都是(shi)植(zhi)物的(de)(de)必需(xu)元素(su)，污水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)無機(ji)磷(lin)(lin)在植(zhi)物的(de)(de)吸(xi)收和同(tong)化(hua)作用下被合成(cheng)ATP等有機(ji)成(cheng)分，通過(guo)收割而從(cong)系統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)去除(chu)(chu)。微(wei)生(sheng)(sheng)物對磷(lin)(lin)的(de)(de)去除(chu)(chu)作用包(bao)括(kuo)微(wei)生(sheng)(sheng)物對磷(lin)(lin)的(de)(de)正常吸(xi)收和過(guo)量積累(lei)，濕地(di)(di)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)某些(xie)細菌種類因從(cong)污水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)吸(xi)收超過(guo)其生(sheng)(sheng)長所需(xu)的(de)(de)磷(lin)(lin)，而微(wei)生(sheng)(sheng)物細胞的(de)(de)內含(han)物儲存過(guo)量積累(lei)，可通過(guo)對濕地(di)(di)床的(de)(de)定期更(geng)換而將其從(cong)系統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)去除(chu)(chu)。
2.2 工藝流程
村(cun)莊內的(de)生活污水(shui)(shui)(shui)經(jing)(jing)管網收集進(jin)(jin)入(ru)經(jing)(jing)格柵(zha)后進(jin)(jin)入(ru)污水(shui)(shui)(shui)調節池(chi)(chi)，由(you)水(shui)(shui)(shui)泵提升進(jin)(jin)入(ru)預處(chu)(chu)(chu)理(li)厭氧池(chi)(chi)，污水(shui)(shui)(shui)經(jing)(jing)預處(chu)(chu)(chu)理(li)厭氧池(chi)(chi)處(chu)(chu)(chu)理(li)后，經(jing)(jing)出水(shui)(shui)(shui)池(chi)(chi)排(pai)出清液進(jin)(jin)入(ru)潛流式(shi)濕地，潛流式(shi)濕地出水(shui)(shui)(shui)就近(jin)達標排(pai)放或用于(yu)村(cun)莊的(de)農田(tian)灌溉，處(chu)(chu)(chu)理(li)系統的(de)格柵(zha)將產生少(shao)量柵(zha)渣，柵(zha)渣定期(qi)清理(li)，由(you)業主人工(gong)運送至垃圾(ji)處(chu)(chu)(chu)理(li)池(chi)(chi)。污水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)工(gong)藝(yi)流程(cheng)見圖1
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| 圖(tu)1 污水(shui)處理工(gong)藝流程 |
3主要構筑物
3.1.1 格柵池
格柵是用來去除可能(neng)堵塞水泵機(ji)組及管道(dao)閥(fa)門(men)的較粗大懸(xuan)浮物，并保證后續處理(li)設施能(neng)正常運行。
設計數量：1座；
設計尺(chi)寸：L×W×H=1.0m×;1.2m×1.0m；
3.1.2 調節池
為(wei)了使管(guan)渠和(he)構筑物(wu)正常工作，不受廢(fei)水(shui)高峰流量或(huo)濃度變化的影響，根(gen)據(ju)室外排水(shui)設(she)(she)計(ji)規(gui)范需在(zai)廢(fei)水(shui)處理設(she)(she)施之前設(she)(she)置(zhi)調(diao)節池。
設計數量：1座；
設(she)計(ji)尺寸(cun)：L×W×H=4.0m×4.0m×4.0m,有效水(shui)深為3.5m；超(chao)高為0.5m。
3.1.3 預處理厭(yan)氧池
為確保人工濕地(di)(di)生態系統的穩定性，增加濕地(di)(di)處(chu)理(li)的壽命及(ji)處(chu)理(li)能力，一般都(dou)要增加預處(chu)理(li)及(ji)后處(chu)理(li)設施(shi)。預處(chu)理(li)可以防止污水(shui)在貯(zhu)存、輸送過程中發(fa)生臭氣，防止未處(chu)理(li)的污水(shui)污染土壤及(ji)地(di)(di)下(xia)水(shui)或污染植物。這些預處(chu)理(li)設施(shi)與人工濕地(di)(di)可以有不同(tong)的組合以達(da)到不同(tong)的去除目的。
在本工(gong)程中(zhong)針對污(wu)(wu)水的(de)水質特點，選擇厭氧工(gong)藝(yi)來處理污(wu)(wu)水。在此工(gong)序中(zhong)污(wu)(wu)水中(zhong)的(de)部分有(you)機污(wu)(wu)染物將被除去，為后(hou)序工(gong)藝(yi)，即人工(gong)濕地的(de)高效處理作好準備。厭氧系統停留時(shi)間為18小時(shi)，設計其(qi)有(you)效容積(ji)為75立方(fang)。且(qie)為增加預處理系統的(de)處理效果，采用封閉式池(chi)體。
設計數量：1座。
設計尺(chi)寸(cun)：L×W×H=10.0m×;3.0m×3.0m；有(you)效(xiao)水(shui)深(shen)為2.5m；超高為0.5m。
3.1.4 出水池
為保證(zheng)后續人(ren)工(gong)濕地(di)的(de)正常、有效(xiao)的(de)運(yun)行(xing)，并(bing)實(shi)現水(shui)質水(shui)量的(de)調節(jie)再分配(pei)，實(shi)現系(xi)統的(de)均勻的(de)配(pei)水(shui)，因此(ci)在預處理(li)系(xi)統后設置出(chu)水(shui)池，以提高系(xi)統的(de)可靠性的(de)運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv)。
設計數量：1座；
設計尺寸：L×W×H=1.2m×1.0m×1.2m；有(you)效(xiao)水深為0.8m；超高為0.4m。
3.1.12 潛(qian)流式人工(gong)濕地
功(gong)能：利用人工濕地(di)對有機污染(ran)物的去除(chu)(chu)機理，進一步去除(chu)(chu)污水中(zhong)的污染(ran)物。
設計參數：
面積：400m2。
長寬(kuan)比(bi)：（1～5）：1；
深度： 1.0m
尺寸：L×B×H=20m×20m×1m
濕地植(zhi)物:香蒲、美人蕉、燈心草等
基質為礫(li)石均勻(yun)級配，粒徑約為30-50mm；水力負荷(he)：≥50cm/d
4 工程
造價
該工(gong)程(cheng)總(zong)占(zhan)地面積425m2,工(gong)程(cheng)總(zong)投(tou)資(zi)費用=358354.00元(yuan)。其(qi)中土建費用為(wei)149000.00元(yuan)，工(gong)藝設備安(an)(an)裝(zhuang)投(tou)資(zi)約209354.00元(yuan)。污水處理站總(zong)安(an)(an)裝(zhuang)功率0.55kW，當(dang)地電(dian)費按0.7元(yuan)/度，則電(dian)費為(wei)：6.34元(yuan)/日。
5 運行效果
該工程運行初期，因預處理工段效果尚不明顯，為減少潛流式人工濕地的負荷，采用對預處理池出水進行回流，以加大預處理工序的進水，增加對池中填料及污泥的擾動，并3次投加化糞池污泥，以縮短預處理工序的生化培養時間、增強系統的抗沖擊能力。經過25天的培養馴化調試，預處理池填料上附著生物膜，出水池中出水有成熟的生物膜脫落，系統進入穩定運行階段，出水水質達到設計要求，對COD、BOD5、SS、NH4+-N的平均去除率分別達到67.2%、87.0%、90.4%和80.2%。該工程于2010年4月通過環保局驗收，并一直穩定運行至今，5月23日-5月25日的
實際運行數
據見表2。
| 表2 實際運行(xing)結(jie)果 |
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6 結論
采用“厭氧預(yu)處(chu)理+潛流式(shi)人(ren)工濕地(di)”工藝處(chu)理農村生活污(wu)水，系統對COD、BOD5、SS、NH4+-N的平(ping)均去除率分別(bie)達到67.2%、87.0%、90.4%和80.2%，出(chu)水水質達到《污(wu)水綜(zong)合排放標(biao)(biao)準》(GB8978-1996)一級(ji)標(biao)(biao)準。
該工藝(yi)因地(di)制宜，采用“厭氧預處(chu)理(li)(li)+潛流式人工濕地(di)”工藝(yi)處(chu)理(li)(li)農(nong)(nong)村生(sheng)活(huo)(huo)污水，使投資成本大幅下降，運(yun)行(xing)費(fei)用低廉，對農(nong)(nong)村周邊環境有較大改善，對新農(nong)(nong)村建設(she)農(nong)(nong)村生(sheng)活(huo)(huo)污水治理(li)(li)過程中(zhong)有較好(hao)的參(can)考意(yi)義。
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