EV生化、生態組合凈化技術處理農村生活污水的應用

李劍敏，朱 杰，卞金良

(江陰市環境監測站，江蘇 無錫 214431)

·控制技術·

EV生化、生態組合凈化技術處理農村生活污水的應用

李劍敏，朱 杰，卞金良

(江陰市環境監測站，江蘇 無錫 214431)

采用EV生化、生態組合凈化技術處理農村生活污水，對工藝的運行效果、污染物的去除途徑及溫度對污染物去除率的影響進行了研究分析。一年的觀測結果表明，該工藝結合了生物技術和生態工程的優點，能有效去除生活污水中的有機物、氮、磷和糞大腸菌群，且處理效果穩定。溫度對有機物、總磷的去除效率影響較小，對總氮、氨氮去除效率影響較大，在冬季低溫條件下，總氮、氨氮去除率有所下降。

生化、生態組合技術;農村生活污水處理;溫度;去除效果

張家港河是無錫和蘇州之間的重要跨界河流，也是穿越“引江濟太”清水通道——望虞河的主要支河。長期以來，工業、農業和生活污染直接影響了無錫和蘇州之間生態補償斷面的水質。

據2007年第一次全國污染源普查資料和近兩年江陰市環保局統計數據，張家港河(江陰段)COD、氨氮、總氮、總磷的入河量中，生活源所占比例分別達到40%，48%，35%和39%［1］。針對農村生活污水面廣量大、收集困難的特點，2009年，江陰建成了18個分散式農村生活污水處理工程，筆者研究的EV生化、生態組合凈化技術便是其中一處典型工程。2009年10月起，江陰市環境監測站對該項工程開展了為期一年的監測研究，以期為今后江陰乃至太湖流域農村生活污水的治理提供直接的理論依據和實踐經驗。

1 工程概況

1.1 工程背景

華士鎮位于江陰市東部張家港河沿岸，是江蘇省重點中心鎮之一，綜合實力位居全國百強鄉鎮前列，并涌現出了華西村等一批先進典型。陸橋社區是該鎮一處較大的農村集中居住點，約有850戶農戶，社區生活污水直接排入張家港河，對水體造成了污染。2008年，市、鎮兩級政府著手建設陸橋社區生活污水處理工程，改雨污合流排水系統為截流式合流系統，截流全部生活污水和部分初期雨水進行處理。工程采用EV生化、生態組合技術，總投資500萬元(污水管網350萬元)，占地6 000 m2，2009年3月投入運行，日處理水量200 t。

1.2 工藝流程及特點

社區生活污水由管網匯集，經格柵濾除較大的固體雜物后進入集水池，通過潛污泵提升至EV生化、生態組合凈化系統進行處理。工藝流程為“污水管網→格柵→集水池→EV生化、生態復合池→組合凈化池→排放”，工程總體布局見圖1。

圖1 工程總體布局

EV生化、生態復合池是中心水深3.5 m的深水塘，水面上建有環形生態浮島，采用環保填料作載體，鑲嵌種植菖蒲、水芹、茭草、茨菰、水生鳶尾、梭魚草和千屈菜等挺水植物。浮島下設置潛水推流生化處理機，可根據污水水質、水量調整開啟的臺數。當生化處理機開動時，可向水中充氧，使污水與環保填料充分接觸，利用異養型微生物高效處理污水中的污染物。EV生化、生態復合池中淺灘濕地部分均種植蘆葦、菖蒲、水生鳶尾、水芹和梭魚草等挺水植物。對淺水區及浮島植物進行精心選配，可實現自然生態系統的多物種自我演替，從景觀上做到三季有花，四季有綠。

EV生化、生態復合池出水通過管道自流進入組合凈化池和組合凈化溝。組合凈化池、組合凈化溝是利用現有的廢棄溝、塘、洼地加以改造的人工濕地，可以長期保持深度除磷和去除懸浮物的效果。濕地水深0.4～1.5 m，鑲嵌種植挺水植物和沉水植物，適當種植一些菱、蓮藕等浮水植物，可常年保持水體的凈化功能。

1.3 進水水質變化特點

研究表明，農村生活污水主要來自洗滌、沐浴和部分衛生潔具排水，其特點是有機物和氮、磷等營養物含量較高，日變化系數大(3.5～5.0)，一般不含有毒物質，污水中還含有合成洗滌劑以及細菌、病毒、寄生蟲卵等［2，3］。本工程建有集水池，對水質起到了調節勻質作用，進入生化、生態處理系統的水質短期內較為穩定。年內，各項污染物指標體現出不同的變化趨勢。陰離子表面活性劑(LAS)、懸浮物(SS)未見明顯的季節變化，其余污染物指標有較為顯著的季節變化，4—9月污染物濃度較低，10—3月污染物濃度較高。水中氮的主要存在形態為氨氮，占總氮的比例平均為81.18%，總汞、六價鉻、總鉛等污染物未檢出。進水水質指標見表1。

表1 進水水質指標

2 工程運行效果分析

一年的觀測結果顯示，EV生化、生態組合凈化技術處理農村生化污水有較為顯著的效果。COD、BOD5、總氮、總磷、氨氮、LAS、SS、石油類、動植物油、糞大腸菌群的年均去除率都達到60%以上。出水水質指標按《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)評價:pH、總氮、石油類、動植物油、LAS達到一級A標準;BOD5、總磷達到一級B標準;氨氮質量濃度范圍0.084～11.4 mg/L，8 mg/L以上的數據出現在冬季(水溫≤12℃)，也達到一級B標準;COD質量濃度最大值為61 mg/L，出現在2010年2月，全年僅有1次超標，其余均達到一級B標準;SS和糞大腸菌群達到一級B標準的數據分別占81%和85.7%。出水水質指標見表2。

表2 出水水質指標

2.1 污染物去除效果分析

EV生化、生態組合凈化技術是生化技術和由水生植物、動物、微生物等構建的生態凈化系統有機結合的高效水污染治理系統，對農村生活污水中大部分特征污染因子有較高的去除率。COD、BOD5、總磷、總氮、氨氮、SS、LAS、石油類、動植物油的年均去除率分別達到 76.98%，91.59%，87.18%，79.89%，86.48%，68.42%，93.39%，78.95%，84.85%，糞大腸菌群去除率大于99%。污染物去除率統計結果見表3。

表3 污染物去除率統計結果

圖2為污染物進出水濃度和去除率的月變化規律。由圖可見，進水濃度全年波動較大，出水濃度比較穩定，說明EV生化、生態組合工藝有較好的耐污染負荷沖擊能力，出水濃度受進水濃度影響較小。出水水質中總氮、氨氮在冬季出現顯著的高峰，COD、BOD5、石油類、動植物油、總磷、SS、LAS、糞大腸菌群等指標在全年的分布較為均勻，沒有明顯的季節變化。由于人工濕地中植物碎屑未及時打撈干凈，SS在2010年1月出現了出水濃度高于進水濃度的現象。全年中，LAS和糞大腸菌群的去除效果最為穩定，LAS去除率在 87.14% ～97.67%之間，糞大腸菌群的去除率均大于99%，SS去除率波動最大，甚至有負值出現。

2.2 污染物去除途徑分析

在EV生化、生態復合池中，生態浮島以彈性填料作為載體，浮島上種植的植物根系具有較大的比表面積且深入水中，不僅對污染物具有攔截吸附作用，還為微生物生長提供了良好的棲息地，能更好地降解水中有機污染物［4］。因此，COD、BOD5、LAS、SS、石油類、動植物油等污染物在復合池已大部分被去除，去除率分別為 61.9%，83.95%，88.51%，47.37%，68.42%，69.70%。氮的去除主要依靠微生物的硝化、反硝化作用，磷的去除主要依靠生物遷移和污泥的沉積，總氮、氨氮、總磷的去除率分別為32.97%，43.22%，42.58%。

組合凈化池、組合凈化溝由3個串聯的人工濕地構成，通過EV生化、生態復合池預處理的污水流經2個表面流濕地后，再進入垂直流濕地進一步深化處理。由表4可見，人工濕地有較好的脫氮、除磷效果，總氮、氨氮、總磷的去除率分別為46.92%，43.26%，44.59%。普遍認為，人工濕地的脫氮途徑有以下幾種:植物和其他生物的吸收作用、微生物的硝化和反硝化作用、介質的吸附沉淀作用、氨氣的揮發作用。其中微生物的硝化和反硝化作用是濕地脫氮的主要途徑［5，6］。進入人工濕地中的磷主要有可溶性磷、顆粒態磷和有機態磷，人工濕地通過基質、水生植物以及微生物的共同作用，實現對污水中磷的有效去除。基質對磷的吸附沉淀作用是人工濕地除磷的主要途徑［6，7］。

表4 各工藝段污染物去除率統計結果

圖2 污染物進出水濃度和去除率月變化規律

2.3 溫度對污染物去除效果的影響分析

EV生化、生態組合凈化系統中，有機物主要依靠系統內部微生物吸附降解、植物吸收及填料物理化學作用去除，SS通過過濾、沉淀及吸附等作用去除［8，9］，總磷通過生化污泥的硝化沉積和基質的吸附沉淀作用去除，溫度對上述污染物的去除效果影響較小。氮的去除以微生物的硝化和反硝化作用為主，由于硝化反應的適宜溫度為20～35℃，反硝化反應的適宜溫度為20～40℃，因此，在冬季低溫條件下，總氮和氨氮的去除率有所下降(圖3)。

圖3 總氮、氨氮去除率與水溫的相關性

3 結論

(1)EV生化、生態組合凈化技術對農村生活污水有良好的處理效果，COD、BOD5、總磷、總氮、氨氮、SS、LAS、石油類、動植物油的年均去除率分別達到 76.98%，91.59%，87.18%，79.89%，86.48%，68.42%，93.39%，78.95%，84.85%，糞大腸菌群去除率大于99%。

(2)LAS和糞大腸菌群的去除效果最為穩定，LAS去除率在87.14% ～97.67%之間，糞大腸菌群的去除率均大于99%。SS去除率波動最大，因濕地中枯死的植物不能及時收割打撈等原因，甚至出現出水濃度高于進水濃度的現象。

(3)EV生化、生態復合池兼具生物接觸氧化和生態浮島濾床的性能，能有效去除污水中大部分有機物和部分氮、磷，減輕了濕地的污染負荷，同時也解決了濕地易堵塞的問題。由表面流濕地和垂直流濕地組成的復合型人工濕地，通過微生物降解、植物吸收和基質的吸附沉淀作用，進一步去除氮、磷和有機物，使水質得到凈化。

(4)溫度對有機物、總磷的去除效率影響較小。總氮、氨氮去除效率受溫度影響較大，在冬季低溫條件下，去除率有所下降。

(5)雖然該工藝對農村生活污水有較好的處理效果，但出水水質指標中COD、SS、糞大腸菌群不能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準，且工程占地面積較大，這是其推廣應用中的最大限制因素。

(6)農村生活污水處理工程普遍存在重建設輕管理的現象。工程運行一年中，由于操作不當，造成了部分時段處理效果不佳，隨著運行時間的延長，濕地的維護管理問題將日益顯現。因此，應該制定詳細的技術手冊來指導工程的規范運行。

［1］ 王飛兒.江陰市張家港河河道綜合整治規劃［D］.杭州:浙江大學，2010.

［2］ 劉晉.生物生態組合技術處理農村生活污水研究［D］.南京:東南大學，2006.

［3］ 張增勝，楊耀芳，徐功娣，等.農村生活污水分散處理技術研究進展［J］.污染防治技術，2008，21(6):65-67.

［4］ 張文藝，姚立榮，王立巖，等.植物浮島濕地處理太湖流域農村生活污水效果［J］.農業工程學報，2010，26(8):279-284.

［5］ 趙桂瑜，楊永興，楊長明.人工濕地污水處理系統脫氮機理研究進展［J］.四川環境，2005，24(5):64-67.

［6］ 曹杰.人工濕地對農村生活污水的處理效果研究［D］.杭州:浙江大學，2007.

［7］ 趙艷，金輝.人工濕地系統除磷研究動態［J］.廣州環境科學，2005，20(2):1-5.

［8］ 陳俊，石瑛.人工濕地中總懸浮物的去除機理研究［J］.江西藍天學院學報，2007，2(4):21-24.

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An Application of the Treatment of Rural Domestic Sewage by Combined EV-biochemical and Ecological Technology

LI Jian-min，ZHU Jie，BIAN Jin-liang
(Jiangyin Environmental Monitoring Station，Wuxi，Jiangsu 214431，China)

Operational efficiencies，removal mechanism and the effect of temperature on removal efficiency for pollutants were studied by combined EV-biochemical and ecological technology for treating rural domestic wastewater.The results of one-year monitoring showed that the process，combined the advantages of biotechnology and ecological engineering，could remove organic matters，nitrogen，phosphorus and fecal coli-group efficiently and stably.Temperature had a significant effect on removal efficiencies of total nitrogen and ammonia nitrogen，whereas influenced organic matters and total phosphorus nonsignificantly.Therefore，the removal efficiencies of total nitrogen and ammonia nitrogen declined under the low temperature in winter.

combined biochemical and ecological technology;treatment of rural domestic sewage;temperature;removal effect

X52

A

1674-6732(2011)-05-0046-05

10.3969/j.issn.1674-6732.2011.05.013

2010-12-21;

2011-01-13

李劍敏(1970—)，女，高級工程師，本科，從事環境監測管理工作。

(本欄目編輯 周立平)