人工快滲技術（CRI）處理山地小城鎮污水的應用

戚飛

摘 要：山區地勢復雜，常規的小城鎮污水處理系統處理效果較差。本文以重慶某山區污水為研究對象，采用改良后的人工快滲技術處理污水取得了相對于常規系統較好的效果。筆者首先對山區污水水質特征以及水處理現狀進行了分析，然后根據試驗項目對主要構筑物進行了設計，最后分析了項目運行效果。

關鍵詞：CRI 現狀 應用 設計

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0147-02

山區的小城鎮中的水污染是很嚴重的，污水處理問題需要亟待解決。然而，現在比較常規的一些污水處理工藝的投資上比較大，能源的消耗也比較高，污水處理效果差，工藝技術落后，由于小城鎮的技術經濟力量比較的薄弱，污水處理上十分的困難。當前，逐漸發展起來的各種污水生態處理的技術，受到很多方面的關注，并且這項技術也逐漸的成為小城鎮污水處理最佳的經濟選擇。因此，選擇一種適合山區小城鎮污水處理的方法具有重要的意義。

1 山地小城鎮污水水質水量特征及水處理現狀

1.1 污水水質水量特征

山區小城鎮的污水主要來源于居民日常生活污水、食品餐飲、輕工業污水，一般的水中是不會含有有毒、有害和重金屬的物質，但是水中的氮、磷的含量比較高，SS：250 mg/L左右，COD：300～450 mg/L，BOD5：150～200 mg/L。山區小城鎮一般采用的是合流制的方法進行污水處理與排放，同時水質上也收到了雨水的影響，因此，在旱季和雨季中的污水中污染五濃度差異較大，水質的差別很大。再加上雨水的稀釋作用導致污水中有機物濃度降低。山區小城鎮的人均生活用水量少，日人均用水量為80～150 L。目前大多數經濟落后的山區都沒有完善的配套收集系統，多數污水在未經處理的情況下直接排向了農田或者河流，造成周邊水環境遭到不同程度的污染，大部分小城鎮污水處理規模較小，另外，由于山區小城鎮污水主要來源是居民生活用水，白天用水量比夜間大很多，導致水量不穩定，晝夜變化大和日變化系數大。所以在實際設計時必須參照《小城鎮規劃資料集》，一般日用水量變化系數可取1.2～2.5，時變化系數可取2.4～4.0。

1.2 山區小城鎮污水處理的現狀

通過對山區小城鎮污水常用處理工藝的評估研究，可以總結出小城鎮污水處理主的主要問題：首先，采用傳統工藝的氧化溝、A2/O、SBR等的一個2×104 m3/d的污水處理廠投資費用在2400～3000萬元；其次，污水處理廠運行能耗過高，每方污水耗能為0.2～0.3 kW·h，其中，主進水泵房和二級處理的曝氣系統耗能占到70%以上；最后，處理污水能力單一。山區小城鎮污水處理廠污水來源主要是生活污水，對工業污水的處理能力差。但目前諸多污染較大的工業企業向山區遷移，很多企業在未執行相關排污標準的情況下直接將高濃度廢水排入下水道超過了山區城鎮污水處理廠的處理能力；另外，技術和管理人員缺乏，小城鎮污水處理工藝落后，山區小城鎮經濟技術力量薄弱，使得山區水污染處理效果差。

2 人工快滲技術（CRI）的應用

山區地勢起伏大，相對于東北部平原地區，影響污水處理的因素眾多，廠址選擇更加困難，復雜的地形加大了污水廠的基建費。加上山地小城鎮地區經濟比較落后，基礎設施較差，難以承擔高建設費，高運行費。考慮到山區地形高差大，空余土地較多的優點，可以充分利用這個特點采用特殊曝氣方式，減少提升泵的使用，結合適應于當地土壤和氣候特征改良土地處理方案。當污水由高位向低位自然流動的過程時，裝置通過改變污水大股流動的流動途徑和方式，變成多股細流，利用地形高差形成的重力勢能多次跌落，實現污水下流時的自動曝氣。CRI系統采用間斷性地向土層配水和控制配水/落干，從而形成水力負荷周期，這樣使土壤中相應地形成好氧/缺氧/厭氧環境，當污水在土層中流過時，發生沉積、過濾、吸附作用，同時還有硝化與反硝化以及植物的吸收等反應，達到去除污水中的污染物，凈化水質，實現污水的資源化、無害化和穩定化。CRI系統具有凈化效果好、設備簡單、操作管理方便、基建投資和運行管理費用低以及處理能耗低等優點。

3 主要構筑物設計

通過對重慶某地區污水采用人工快滲技術處理污水項目，這里對CRI主要構筑物設計要點進行相關闡述。

3.1 格柵

粗格柵能截留污水中直徑較大的懸浮物和漂浮物，細格柵能夠過濾相對較小的懸浮物和漂浮物，降低后續處理構筑物的負荷，保證污水在后續處理系統的正常流動。本項目設計水量小，故當格柵發生意外后對系統的運行影響不大，本項目采用機械粗格柵+機械細格柵以遵循節約的原則，同時另備一臺人工清渣格柵的方式，一旦發生緊急事故，可保證截慮過程的運行。

3.2 厭氧生物反應池

厭氧生物池的主要作用是利用厭氧生物將大分子有機物轉化為小分子化，確保后續自然跌水曝氣裝置的正常運轉。本項目采用的是沼氣凈化的厭氧處理方法，由厭氧池和填料池兩部分組成整個工藝的預處理部分。本項目在厭氧池后接入填料池，讓活性污泥與生物膜去除污水中有機污染物以增加生物量提高去除效果。

3.3 自然跌水曝氣池

自然跌水曝氣池充分利用山地小城鎮地形特點，自然高差產生的重力勢能使得污水均勻地從空中灑落，在重力作用下將勢能轉化動能，節約了曝氣能量。跌水曝氣池中的水由高處的筒壁的小孔射出，化成水滴，大大增加了曝氣的接觸面積，得到了充分曝氣。30%的污水跌落進入下一個環節—受水池，直到受水池內的污水到達溢流水位后，進入下一處理環節；70%已經曝氣的水進入下一個循環筒中，進一步地跌落、曝氣，增大了水中溶氧量，提高氧生化反應的程度。本項目設置2級跌水，每級2個受水池，每個受水池設2個轉軸，每個轉軸并列2個轉盤，每個轉盤均勻分布8個接水桶，接水桶在轉盤兩側對稱布置——即每根轉軸上有接水桶16個，每個受水池共32個接水桶，接水桶的大小根據轉盤大小合理設置，既保證大部分跌落的污水自動進入低位的水桶，又保證水桶隨圓盤轉動自如。endprint

3.4 改良

為了促進有機氮的硝化、反硝化反應，最大限度地氧化有機氮形成硝態氮，實現良好的去氮效果，本項目對土層進行了改良，首先，在土層中設置高120 mm的由滲排水塑料片材骨架構成的通氣層，通過直接與大氣相通，提高了土層的通氣量，使得好氧微生物氧化反應充分；其次，向土層加入適當的人工填料，提高了土層的孔滲性，增加了土層比表面積，提高了對污染物質吸附能力，提高了脫氮效率；最后，通過改良出水槽使長期于厭氧和缺氧條件的土層提高含氧量，促進反硝化過程的進行。

3.5 計量槽

計量槽能有效監測出水水質、水量，及時發現污水處理系統中的問題，從而進行運行參數的調整。對污水廠的運行而言，計量槽是必不可少的。本項目采用的是LMZ 超聲波明渠流量計，選用巴歇爾槽作為特定流道，該儀器具有測量精度高，安裝方便，傳感器測量出液位高度的優點。

4 處理效果分析

以下是各污染物濃度變化圖。

從圖1可知，污水廠進水COD、TP、NH4+-N、TN的進水濃度變化較大，但符合小城鎮污水水質特點。各污染濃度的波動趨勢基本一致；NH4+-N 和TN呈現相同的變化趨勢，說明該地區居民生活污水中，氮主要以氨氮形式存在。各污染物濃度有明顯的季節性特征，總體上3～5月份進水各污染物濃度高于9～10月份；與常規城市污水處理廠進水水質相比，居民生活污水COD濃度較低，總磷濃度不高，氨氮及總氮的含量較高，呈現出明顯的低碳氮比的特征。改良的人工快滲系統，脫氮的能力明顯高于常規土地處理脫氮能力。

5 結語

總之，通過該項目設計及運行研究表明“厭氧水解+自然跌水曝氣+改良人工快滲系統”模式的工藝能耗低、污泥產量少、去除率較高，并且處理出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，適用于山區小城鎮污水處理。

參考文獻

[1] 劉延齡，關柯.小城鎮建設面臨的環境問題與保護措施[J].哈爾濱建筑大學學報，2000，33（6）：114-116.

[2] 丁德才.三峽庫區小城鎮污水處理工藝的比較研究[J].武漢科技大學，2008.

[3] 翟俊，何強，陳垚，等.重慶奉節公平鎮污水處理示范項目工藝設計[J].給水排水，2007，33（8）：23-26.endprint

3.4 改良

為了促進有機氮的硝化、反硝化反應，最大限度地氧化有機氮形成硝態氮，實現良好的去氮效果，本項目對土層進行了改良，首先，在土層中設置高120 mm的由滲排水塑料片材骨架構成的通氣層，通過直接與大氣相通，提高了土層的通氣量，使得好氧微生物氧化反應充分；其次，向土層加入適當的人工填料，提高了土層的孔滲性，增加了土層比表面積，提高了對污染物質吸附能力，提高了脫氮效率；最后，通過改良出水槽使長期于厭氧和缺氧條件的土層提高含氧量，促進反硝化過程的進行。

3.5 計量槽

計量槽能有效監測出水水質、水量，及時發現污水處理系統中的問題，從而進行運行參數的調整。對污水廠的運行而言，計量槽是必不可少的。本項目采用的是LMZ 超聲波明渠流量計，選用巴歇爾槽作為特定流道，該儀器具有測量精度高，安裝方便，傳感器測量出液位高度的優點。

4 處理效果分析

以下是各污染物濃度變化圖。

從圖1可知，污水廠進水COD、TP、NH4+-N、TN的進水濃度變化較大，但符合小城鎮污水水質特點。各污染濃度的波動趨勢基本一致；NH4+-N 和TN呈現相同的變化趨勢，說明該地區居民生活污水中，氮主要以氨氮形式存在。各污染物濃度有明顯的季節性特征，總體上3～5月份進水各污染物濃度高于9～10月份；與常規城市污水處理廠進水水質相比，居民生活污水COD濃度較低，總磷濃度不高，氨氮及總氮的含量較高，呈現出明顯的低碳氮比的特征。改良的人工快滲系統，脫氮的能力明顯高于常規土地處理脫氮能力。

5 結語

總之，通過該項目設計及運行研究表明“厭氧水解+自然跌水曝氣+改良人工快滲系統”模式的工藝能耗低、污泥產量少、去除率較高，并且處理出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，適用于山區小城鎮污水處理。

參考文獻

[1] 劉延齡，關柯.小城鎮建設面臨的環境問題與保護措施[J].哈爾濱建筑大學學報，2000，33（6）：114-116.

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[3] 翟俊，何強，陳垚，等.重慶奉節公平鎮污水處理示范項目工藝設計[J].給水排水，2007，33（8）：23-26.endprint

3.4 改良

為了促進有機氮的硝化、反硝化反應，最大限度地氧化有機氮形成硝態氮，實現良好的去氮效果，本項目對土層進行了改良，首先，在土層中設置高120 mm的由滲排水塑料片材骨架構成的通氣層，通過直接與大氣相通，提高了土層的通氣量，使得好氧微生物氧化反應充分；其次，向土層加入適當的人工填料，提高了土層的孔滲性，增加了土層比表面積，提高了對污染物質吸附能力，提高了脫氮效率；最后，通過改良出水槽使長期于厭氧和缺氧條件的土層提高含氧量，促進反硝化過程的進行。

3.5 計量槽

計量槽能有效監測出水水質、水量，及時發現污水處理系統中的問題，從而進行運行參數的調整。對污水廠的運行而言，計量槽是必不可少的。本項目采用的是LMZ 超聲波明渠流量計，選用巴歇爾槽作為特定流道，該儀器具有測量精度高，安裝方便，傳感器測量出液位高度的優點。

4 處理效果分析

以下是各污染物濃度變化圖。

從圖1可知，污水廠進水COD、TP、NH4+-N、TN的進水濃度變化較大，但符合小城鎮污水水質特點。各污染濃度的波動趨勢基本一致；NH4+-N 和TN呈現相同的變化趨勢，說明該地區居民生活污水中，氮主要以氨氮形式存在。各污染物濃度有明顯的季節性特征，總體上3～5月份進水各污染物濃度高于9～10月份；與常規城市污水處理廠進水水質相比，居民生活污水COD濃度較低，總磷濃度不高，氨氮及總氮的含量較高，呈現出明顯的低碳氮比的特征。改良的人工快滲系統，脫氮的能力明顯高于常規土地處理脫氮能力。

5 結語

總之，通過該項目設計及運行研究表明“厭氧水解+自然跌水曝氣+改良人工快滲系統”模式的工藝能耗低、污泥產量少、去除率較高，并且處理出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，適用于山區小城鎮污水處理。

參考文獻

[1] 劉延齡，關柯.小城鎮建設面臨的環境問題與保護措施[J].哈爾濱建筑大學學報，2000，33（6）：114-116.

[2] 丁德才.三峽庫區小城鎮污水處理工藝的比較研究[J].武漢科技大學，2008.

[3] 翟俊，何強，陳垚，等.重慶奉節公平鎮污水處理示范項目工藝設計[J].給水排水，2007，33（8）：23-26.endprint