【氣浮機】農村生活污水組合處理技術(shù)詳解

隨著(zhù)新農村建設、村莊環(huán)境綜合整治和美麗鄉村創(chuàng )建步伐的加快以及相關(guān)政策的傾斜，一些地方已開(kāi)始建設示范工程和規模化運行的處理設施，也出現了很多處理技術(shù)，如土壤滲濾、人工濕地、蚯蚓生態(tài)濾池、一體化集成處理裝置等。

我國農村污水處理只能走小型化、就地化和分散式處理道路，故如何選擇并研究開(kāi)發(fā)一種適合當前農村、特別是蘇南水鄉地區水質(zhì)特點(diǎn)及排放要求的高效、一體式、地埋式生活污水處理設備顯得非常必要。

PDS轉鼓式一體化污水處理裝置是借鑒國內外相關(guān)技術(shù)及結合多年實(shí)踐，逐步改進(jìn)和完善的一種針對遠離城市排水管網(wǎng)，又不宜在當地建設污水處理廠(chǎng)的地區的一種生活污水處理裝置。

該裝置特別適合于：小城鎮的新農村建設、旅游風(fēng)景區、醫院療養區和軍事基地等，無(wú)管網(wǎng)的別墅區。

它在結構上采用了旋轉薄片生物帶和將空氣強制混入液體的方式，具有巨大的氣、液傳質(zhì)面積，能有效地形成不斷更新的生物膜，最大限度地提高污水處理能力和效果，是目前技術(shù)領(lǐng)先、結構獨特、運行經(jīng)濟、管理方便、使用壽命超長(cháng)的污水處理裝置，其突出特點(diǎn)是低能耗、低噪音、低維護量和低運行成本。

新型PDS轉鼓式一體化污水處理裝置以旋轉生物轉鼓為核心，主要由初沉池、缺氧池、生物轉鼓和二沉池組成，結構如圖1所示。

從圖1可以看出，PDS轉鼓式一體化裝置的核心是旋轉生物處理單元，初沉池沉降大部分懸浮物及無(wú)機顆粒物之后，處理水進(jìn)入缺氧池進(jìn)行反硝化，實(shí)現生物脫氮，之后進(jìn)入生物轉鼓高效降解污染物，伴隨著(zhù)反應的進(jìn)行，老化的生物膜在二沉池里得以沉降去除。

人工濕地處理系統是將污水投放到種植有“黃菖蒲、水生鳶尾(美人蕉)、旱傘草、香蒲、千屈菜、水麥冬”等挺水性植物(種植密度為8～20叢/m2不等)并且以一定配比填充填料的系統中，污水以一定的方式在填料和生長(cháng)發(fā)達的植物根系內緩慢流動(dòng)，通過(guò)物理沉降截留、植物根系的吸附吸收、化學(xué)沉淀吸附、微生物代謝作用等多重作用，從而使水質(zhì)得到凈化。

人工濕地系統可以分為三種:自由水面人工濕地處理系統、人工潛流濕地和垂直水流濕地，具有緩沖容量大、工藝簡(jiǎn)單、投資省、處理效果好、運行費用低等特點(diǎn)，非常適合中、小城鎮的污水處理。考慮到人工濕地良好的脫氮除磷效果及出水穩定等優(yōu)點(diǎn)，為了保障出水水質(zhì)達標，在二沉池后增設了人工濕地作為強化處理設施。

本工藝綜合利用水平及垂直流人工濕地和潛流及自由水面流人工濕地，開(kāi)發(fā)出了一種新型的復合型人工濕地，可強化污水處理運行效能，維持運行穩定性。

根據昆山市環(huán)保局對錦溪鎮水環(huán)境治理及新農村建設的具體要求，結合錦溪鎮人民政府的統一部署，為建設“生態(tài)錦溪”、“人居錦溪”，實(shí)施了水污染環(huán)境整治工程。2011年，昆山市錦溪污水處理廠(chǎng)與光大環(huán)保科技發(fā)展(北京)有限公司合作，實(shí)施昆山市錦溪鎮分散型污水處理示范工程，以實(shí)現錦溪鎮水環(huán)境整治效果。

本示范工程規模為50 m3/d，占地面積為300m2，工程納污戶(hù)數150戶(hù)，總人數為450人，污水主要來(lái)源是居民廚房污水、浴室洗澡污水及其他公共場(chǎng)所的沖廁污水等。

根據農村生活污水特點(diǎn)，采用集水井+PDS轉鼓式一體化處理裝置+人工濕地工藝，其具體工藝流程見(jiàn)圖2。

依據《江蘇省昆山市錦溪鎮污水收集工程可行性研究報告》，設計進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1，出水水質(zhì)執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準。

根據現有設計規范推薦數據進(jìn)行一體化中試設備理論設計，并將設計制作完成的中試設備在現場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際運行，對運行水樣進(jìn)行監測，采用流量、進(jìn)出水pH值、OＲP、水溫、主轉子電機及回流泵運行時(shí)間等作為在線(xiàn)24 h測量的指標，數據記錄存檔;水質(zhì)指標如COD、BOD5、總磷、氨氮、總氮及生物膜鏡檢等均在實(shí)驗室進(jìn)行分析。

根據上述研究方法和技術(shù)手段，依靠在線(xiàn)儀表、便攜式儀表以及實(shí)驗室水質(zhì)分析等方法，以錦溪鎮三聯(lián)村、狹港村、南前村的一體化污水處理裝置進(jìn)、出水水質(zhì)指標為研究對象，按照一定時(shí)間規律，記錄匯總監測數據并加以分析。

數據來(lái)源主要是2012年工藝運行進(jìn)、出水水質(zhì)，根據三個(gè)村的進(jìn)水和總出水數據作圖分析比較工藝運行效果。

通過(guò)實(shí)驗方法分別測得三聯(lián)村、狹港村和南前村的進(jìn)、出水COD值，并計算得出各村的COD去除率，如表2所示。

進(jìn)水COD濃度基本保持在100～250 mg/L，屬于典型的蘇南農村生活污水水質(zhì)，經(jīng)PDS轉鼓式一體化裝置+人工濕地組合工藝處理后，出水COD基本能達到《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準，即COD≤50 mg/L，三個(gè)村子最終出水除了南前村在2011年12月14測得COD數據為58 mg/L之外，其余均小于50 mg/L，而且基本穩定在(25±5)mg/L左右，處理效果良好。

通過(guò)比較總進(jìn)、出水數據，求得組合工藝在2012年的COD去除率，可以看出COD去除率一般維持在80%～92%，這與一體化裝置生物轉盤(pán)的獨特螺旋結構設計密切相關(guān)，這種設計大大增加了生物盤(pán)片的比表面積，維持高的微生物濃度，提高了處理效率。三個(gè)村子之間COD去除率差異較小，觀(guān)察其出水COD濃度發(fā)現，在相同的季節里，濃度差異很小。

但隨著(zhù)時(shí)間的變化，COD的去除率變化較大，一般而言，溫度較高，去除效果會(huì )較好，但溫度過(guò)高如5月—8月，去除率大約下降5%。因為在污水進(jìn)入一體化裝置后，生物轉盤(pán)上生物膜的處理能力、微生物的活性都與溫度有密切關(guān)系，但PDS轉鼓式一體化處理裝置有加蓋設施，可適度減弱溫度對去除效果的影響。綜合可見(jiàn)，該組合工藝能很好地處理COD，使出水COD指標完全滿(mǎn)足城鎮污水處理廠(chǎng)一級A排放標準。

PDS轉鼓式一體化污水處理裝置前段是具有脫氮功能的缺氧池，在工藝運行過(guò)程中，將初沉池出水、回流提升的硝化液及二沉池回流污泥混合，完成反硝化過(guò)程，最終達到脫氮的目的。

三個(gè)村的進(jìn)水NH3-N濃度變化趨勢基本相同，均保持在30 mg/L左右，經(jīng)組合工藝處理后，出水NH3-N濃度大大降低，三聯(lián)村平均出水NH3－N濃度為4．08mg/L，狹港村為3．37mg/L，南前村為3．9mg/L，均低于一級A標準上限(5mg/L)。

根據進(jìn)、出水NH3-N監測值計算得每一時(shí)期氨氮的去除率，如表3所示。分析得PDS轉鼓式一體化處理裝置+人工濕地對氨氮去除能力強，去除率最低為72．19%，最高可達到96．90%。PDS一體化裝置脫氮主要取決于生物轉鼓的盤(pán)片設計，此生物盤(pán)片上可以生長(cháng)存活時(shí)間長(cháng)的微生物，污泥齡長(cháng)，故硝化菌和反硝化菌可大量生長(cháng)，使脫氮更完全。

隨著(zhù)工藝的不斷運行，脫氮效率也逐步提高，說(shuō)明組合工藝對進(jìn)水水質(zhì)適應性變強。脫氮過(guò)程主要發(fā)生在缺氧區，因此該區的溶解氧濃度控制非常重要，同時(shí)保證生物轉鼓處的溶解氧，這部分需要適當調整轉鼓轉速以使生物膜與空氣接觸充分，氧傳遞正常才能保證硝化反應進(jìn)行，繼而增加脫氮的效率。

人工濕地同樣具有脫氮的功能，其借助于填料、挺水植物、土壤和微生物的綜合作用，吸收轉化部分氨氮，降低水中氨氮濃度。

脫氮除磷是處理農村生活污水的主要目標，農村生活污水中的磷含量相對較高，要將其妥善處理以達到一級A標準存在一定的難度。PDS轉鼓式一體化裝置+人工濕地組合工藝對TP有良好的去除作用。

進(jìn)水TP一般為1．5～3 mg/L，符合農村生活污水的水質(zhì)特性;經(jīng)組合工藝處理出水TP平均濃度為0．28 mg/L，且全部低于0．5 mg/L，達到一級A排放標準，可見(jiàn)PDS轉鼓式一體化裝置+人工濕地的組合工藝具有良好的除磷效果。

三聯(lián)村、狹港村及南前村的TP去除率見(jiàn)表4，最高去除率可達到92．35%，平均去除率高達86%，全年TP去除率一直保持很高水平，證明該組合工藝適合蘇南農村生活污水處理。

磷的去除主要分為生物除磷和化學(xué)除磷，在此組合工藝中生物除磷發(fā)揮主要作用，生物轉鼓上的生物膜對磷進(jìn)行截留過(guò)濾，聚磷菌進(jìn)行聚磷，之后磷隨生物膜脫落而沉淀到污泥中，進(jìn)入人工濕地系統，通過(guò)植物的根系吸收、土壤的攔截、化學(xué)沉淀吸附及微生物的代謝等作用，大大降低水中磷濃度，使出水總磷達到一級A標準。

為了驗證PDS一體化污水處理裝置的處理性能及人工濕地的處理能力，對三聯(lián)村的一體化裝置出水和組合工藝總出水分別進(jìn)行水質(zhì)監測分析，對出水COD、NH3-N及TP分別求取去除率進(jìn)行了分析比對。

組合工藝中除了生物轉鼓上生物膜的截留與微生物的同化可以去除污染物外，人工濕地也起到了很大的作用。對于COD來(lái)說(shuō)，PDS轉鼓式一體化裝置的平均去除率可達到66%，而增加人工濕地后COD去除率平均高達85%，提高了將近20%;對氨氮的去除效果也明顯增強，去除率從75%增大到了86%;

而變化最明顯的是TP的去除，從三聯(lián)村的監測數據可以看出，PDS轉鼓式一體化裝置出水TP平均為1．17 mg/L，高于城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放一級A標準的TP指標值，但增加人工濕地強化處理設施后，出水TP均低于0．5 mg/L，平均值為0．28mg/L，TP去除率也從52%增加到了88%，可見(jiàn)人工濕地對TP的去除效果尤為明顯。

經(jīng)水平及垂直流人工濕地與潛流及自由水面流人工濕地的強化復合，增強了植物、填料、土壤及微生物的凈水作用，使出水COD、氨氮及TP濃度大大降低。

①PDS轉鼓式一體化裝置+人工濕地對農村生活污水有很明顯的處理能力，其中對COD去除率可達80%～92%，NH3-N去除率可達86%左右，TP平均去除率高達88%，且處理后平均出水COD為28mg/L，平均出水NH3-N為3．8mg/L，平均出水TP為0．28mg/L，出水水質(zhì)完全符合《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準，可見(jiàn)該組合工藝適合于處理農村生活污水。

②經(jīng)PDS一體化裝置后的COD、NH3-N及TP的平均去除率分別為66%、75%及52%，出水濃度分別為63、7．25、1．17mg/L;在增加了人工濕地運行后，COD、NH3-N及TP的平均去除率分別提高為85%、86%及88%，出水濃度分別減少為27、4．08、0．28mg/L。

可見(jiàn)人工濕地很大程度上提高了該組合工藝的綜合處理能力，特別是TP的去除率提高了30%左右，使出水TP濃度遠低于一級A標準的0．5mg/L。