接觸氧化+人工濕地組合工藝在農(nóng)村污水中的運用

趙海洲，張 辰

（中機國際工程設計研究院有限責任公司華東分院，南京 210023）

接觸氧化+人工濕地組合工藝在農(nóng)村污水中的運用

趙海洲，張 辰

（中機國際工程設計研究院有限責任公司華東分院，南京 210023）

為了改善農(nóng)村地區(qū)生態(tài)環(huán)境，從根本上改變農(nóng)村臟、亂、差的現(xiàn)象，保證人民身體健康，當前全國大力開展農(nóng)村污水整治工程。生活污水凈化是農(nóng)村污水治理的重要組成部分，人們必須綜合運用各種污水處理技術來治理污水。而接觸氧化+人工濕地工藝是一種組合工藝，實踐表明，該工藝能可以有效去除COD、NH3-N、TN、TP等污染因子，出水可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。

農(nóng)村污水；就地處理；接觸氧化；人工濕地

農(nóng)村生活污水處理技術多種多樣，近年來，全國各地都在開展農(nóng)村生活污水處理的試點工程，開發(fā)出許多污水處理新技術。除傳統(tǒng)的集中式污水處理廠外，還有生物接觸氧化處理系統(tǒng)、人工濕地處理系統(tǒng)、土壤滲濾處理系統(tǒng)、生物濾池處理系統(tǒng)、凈化槽處理系統(tǒng)等各種新興的污水處理方式。根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點，其污水處理工藝應符合以下特點：一是村鎮(zhèn)人口較少，生活污水水質、水量波動性大，所選污水處理工藝應抗沖擊負荷能力強；二是污水處理應充分考慮造價低、運行費用少、低能耗或無能耗的工藝；三是村鎮(zhèn)缺乏污水處理專業(yè)人員，所選工藝應運行管理簡單，維護方便。

接觸氧化+人工濕地工藝綜合了水解酸化、氧化、吸附和生物作用等凈化過程，該工藝相比其他工藝具有以下優(yōu)點：（1）污泥濃度高，系統(tǒng)耐沖擊負荷能力強。一般情況下，生物接觸氧化法的容積負荷為3～10 kg/（m3·d），是普通活性污泥法的3～5倍，COD去除率為傳統(tǒng)生物法的2～3倍[1]；（2）工藝簡單、出水水質好；（3）抗沖擊負荷能力強，整個濾池中分布著較高濃度的微生物，其對有機負荷、水力負荷的影響不如傳統(tǒng)活性污泥敏感，同時無污泥膨脹問題；（4）氧的傳輸效率高，曝氣量明顯低于一般生物處理[2]；（5）易掛膜、啟動快，接觸氧化的調試時間一般只需7～12 d，采用自然掛膜馴化；（6）微生物不易流失，運行管理簡單。因此，該工藝在上海閔行、寶山等地應用廣泛。

1 相關工藝介紹

1.1 土壤滲濾處理工藝

它是利用地表下土壤中棲息的動物、微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化學特性將污水凈化的工程技術[3]。該工藝面臨地下水位高導致的地下水滲漏及季節(jié)影響等問題，因此運用較少。

1.2 生物濾池處理工藝

它屬于新型生物膜法污水處理工藝，主要由濾池、布水裝置和排水系統(tǒng)等部分組成，當污水由上而下從長有生物膜的濾料的空隙間流過，與生物膜中的微生物充分接觸時，污水中的污染物被微生物吸附并降解，從而使污水得以凈化。該技術的核心是在無鼓風曝氣的條件下使污水完成氧氣的轉移吸收并被生物膜所利用，該系統(tǒng)為分層組合式結構，克服了傳統(tǒng)濾池易堵塞的缺點，可長期穩(wěn)定運行[4]。但該工藝采用自然通風，易產(chǎn)生臭味。

1.3 凈化槽處理工藝

凈化槽污水處理技術屬于生態(tài)型工藝，采用改進的AO工藝，依靠微生物（細菌和原生動物）的作用消解水中的有機污染物[5]。其采用埋地式建設方式，占地面積小，但僅適用于單戶或多戶分散型污水處理。

2 接觸氧化+人工濕地工藝設計

2.1 工藝描述

接觸氧化+人工濕地是一種復合工藝，其工藝流程如圖1所示。接觸氧化法集預處理、二級處理和深度處理于一體，采用的是中小型污水處理一體化裝置，它是國內(nèi)外污水分散處理發(fā)展的一種趨勢。其特征是池體中填充填料，污水浸沒全部填料，通過曝氣充氧，使氧氣、污水和填料三相充分接觸，填料上附著生長的微生物可有效去除水中的懸浮物、有機物、氨氮等污染物[6]。

人工濕地是一種通過人工設計、改造而成的半生態(tài)型污水處理系統(tǒng)，主要由土壤基質、水生植物和微生物三部分組成[7-8]。此外，人工濕地對改善環(huán)境和提高環(huán)境質量有明顯的作用，它增加了植被覆蓋率，保持了生物多樣性，改善了生態(tài)環(huán)境。本文針對上海市閔行區(qū)某農(nóng)村污水收集治理工程進行探討。

圖1 接觸氧化+人工濕地工藝流程

2.2 工藝設計

2.2.1 粗格柵

經(jīng)粗格柵去除污水中漂浮物及直徑大于30 mm的較大固體物質，保障后續(xù)構筑物的正常運行。該工藝采用樹脂磨壓復合格柵板，垂直安裝。格柵寬高均為0.6 m，柵間距為30 mm。

2.2.2 調節(jié)池

它主要調節(jié)收集污水水量、濃度。內(nèi)設細格柵攔截污水中較小的垃圾雜物，避免堵塞水泵及后續(xù)的處理系統(tǒng)，污水經(jīng)水泵提升進入?yún)捬醭亍楸ＷC調節(jié)池有一定儲水量及儲水深度，調節(jié)池有效水深為1.5 m，水力停留時間約6 h。調節(jié)池內(nèi)設置2臺水泵，一用一備。

2.2.3 厭氧池

停留時間HRT約4 h；污水與回流水在厭氧池混合，池中懸掛組合性填料，提高污水的可生化性并去除部分污染物。厭氧池內(nèi)掛組合性填料，填料的填充量應大于55%厭氧池容積，厭氧池填料高度H=1.5 m。

2.2.4 接觸氧化池

接觸氧化池中布置新型懸掛軟性生物填料，該填料具有比表面積大、啟動掛膜快、脫膜更新容易、耐高負荷沖擊、處理效果顯著、不堵塞和不結團等優(yōu)點。微生物在接觸池內(nèi)進行硝化作用，把氨氮氧化成硝酸鹽及亞硝酸鹽，同時厭氧層中的反硝化細菌可利用硝酸氮（NO3-N）并將之轉化為N2從而實現(xiàn)同步反硝化達到脫氮的目的。

除磷主要通過以下方式來實現(xiàn)：（1）內(nèi)部的填料能夠有效地吸附不溶解性磷，具有一定的接觸絮凝作用；（2）反應器內(nèi)部的微生物具有一定的同化作用，能夠使內(nèi)部的磷同化[9]；（3）在好氧池內(nèi)聚磷菌將積貯的聚β-羥基丁酸（PHB）好氧分解，釋放出的大量能量可以供聚磷菌生長繁殖，大部分磷被聚磷菌吸附，并以聚磷的形式貯積在體內(nèi)，隨污泥排出。

停留時間HRT約12 h；CODcr和BOD容積負荷在接觸氧化池中約為820 gCOD/（m3填料·d）和420 gBOD/（m3填料·d），水力負荷約為2.7 m3/（m3填料·d）。接觸氧化池內(nèi)掛生物繩柔性填料，填料的填充量應大于55%好氧池容積，本設計中好氧池填料高度為H=1.5 m。

2.2.5 沉淀池

污泥在沉淀池內(nèi)沉淀，使泥水分離，確保出水達到排放要求。為了進一步提高去磷除氮的效果，沉淀池中的污泥部分回流，回流的污泥進入調節(jié)池后用水泵提升至厭氧池。根據(jù)調試結果來確定本工藝的污泥回流量，污泥回流量為進水量的100%～300%。

停留時間為HRT約3 h，沉淀池內(nèi)放置水泵一臺，需要時將污泥抽入儲泥池。

2.2.6 儲泥池

利用污泥泵把沉淀池的泥水提升至儲泥池，污泥泵在工作時會使儲泥池水位上升，上清液與泥水混在一起，通過重力回流到厭氧池。起到污泥回流作用，當污水泵停止工作時起到污泥濃縮的作用。這樣重復循環(huán)，污泥不斷濃縮，定期用污泥車將污泥抽走，根據(jù)實際運行情況，污泥約半年清理一次。

2.2.7 人工濕地

人工濕地，主要利用自然生態(tài)系統(tǒng)中植物、基質和微生物三者的協(xié)同作用共同來實現(xiàn)水質的凈化作用。濕地系統(tǒng)是由按一定級配充填的基質/填料（改性硅藻土陶粒、石灰石、碎石、礫石等）組成，并在床表種植經(jīng)過篩選的具有處理性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀且具有經(jīng)濟價值的植物，構成獨特的動植物生態(tài)系統(tǒng)。當水通過系統(tǒng)時，利用植物、填料、微生物的共同作用，包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解轉化等，逐級過濾和吸收出水中殘留污染物后達標排放或回用。

停留時間HRT不小于48 h，水力負荷為0.25 m3/（m2·d）。主要材料：填料自下而上采用HDPE膜（厚度2.0 mm）碎石倒流層（厚度400 mm）、石灰石（厚度100 mm）、陶粒濾料（厚度70 mm），粗砂層（厚度200 mm）瓜子片（厚度400 mm），可以種植美人蕉、菖蒲、燈心草、水芹、水蔥等水草植物，密度為6～8株/m2。

3 進出水水質分析

《上海市農(nóng)村生活污水處理技術指南》給出了典型的農(nóng)村生活污水水質[10]，結合本項目的實際情況，設計的進水水質如表1所示。

表1 項目設計的進水水質

本項目于2014年2月建設完成并投入使用，經(jīng)4個月試運行后，本項目于2014年6-8月和2015年5-7月分別對處理站進行了水質檢測，檢測指標主要有CODcr、BOD5、NH3-N、TP，其具體的檢測結果如表2所示。

表2 項目水質檢測結果

從表2可以得出，本項目污水處理設施，出水CODcr、BOD5、NH3-N、TP能穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，各項指標去除率分別為92.5%，97.6%，82.9%和88.4%。隨著運行時間的增長，該工藝的處理水質進一步變好，經(jīng)分析，人工濕地植物生長狀況逐漸變好，為根系上附著的微生物提供了良好的生存環(huán)境，有利于去除污染物。

4 結論

（1）接觸氧化+人工濕地復合工藝運行穩(wěn)定后，對主要污染物去除效果好，去除率均達到80%，各項指標均能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。

（2）復合工藝具有容積負荷高，對沖擊負荷有較強的適應性，出水水質較穩(wěn)定，污泥產(chǎn)率低，運行費用低（約0.18元/t·d）等優(yōu)點，能有效去除氨氮，降低其后續(xù)工藝的負荷；污水中的氨氮、硝氮主要通過生物膜的吸附、微生物的生物絮凝以及生物硝化等作用去除。

（3）采用復合工藝不僅解決了農(nóng)村生活污水治理問題，而且對改善環(huán)境和提高環(huán)境質量有明顯的作用，人工濕地具有一定的景觀價值，因此接觸氧化+人工濕地組合工藝在農(nóng)村污水治理方面具有良好的應用前景。

1 余淦申.生物接觸氧化處理廢水[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，1990.

2 姜 瑞，于振波，李 晶，等.生物接觸氧化法的研究現(xiàn)狀分析[J].環(huán)境科學與管理，2013，38（5）：61-63.

3 李 屹，沈 劍，林 燕，等.土壤滲濾系統(tǒng)中污染物去除效果分析[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2013，29（6）：738-742.

4 蘇功平，張小鳳，陳文清.復合生物濾池+潛流人工濕地組合工藝處理農(nóng)村生活污水[J].環(huán)境工程學報，2016，10（2）：775-780.

5 吳光前，孫新元，張齊生.凈化槽技術在中國農(nóng)村污水分散處理中的應用[J].環(huán)境科技，2010，23（6）：36-40.

6 李 強，詹 鵬.生物接觸氧化+高水力負荷人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的應用［J］.人民珠江，2017，38（4）：12-14.

7 黃錦樓，陳 琴，許連煌.人工濕地在應用中存在的問題及解決措施[J].環(huán)境科學，2013，34（1）：401-408．

8 Huang J，Reneau R B，Hagedorn C.Nitrogen removal in constructed wetlands mployed to treat domestic wastewater[J].Water Research，2000，34（9）：2582-2588．

9 黃 鑫.接觸氧化工藝在農(nóng)村污水處理中的運用[J].技術與市場，2014，21（6）：209-210．

10 上海市建設和交通委員會，上海市水務局，上海市環(huán)境保護局，等.上海市農(nóng)村生活污水處理技術指南[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2008.

Application of Contact Oxidation + Artificial Wetland Combined Process in Rural Sewage

Zhao Haizhou, Zhang Chen
(China Machinery International Engineering Design amp; Research Institute Co., Ltd., East China Branch, Nanjing 210023, China)

In order to improve the ecological environment in rural areas, fundamentally change the rural dirty, chaotic, poor phenomenon, to ensure people's health, the current national vigorously carry out rural sewage remediation works.Domestic sewage purification is an important part of rural sewage management, people must use a variety of sewage treatment technology to treat sewage.And the contact oxidation + artificial wetland process is a combination process, the practice shows that the process can effectively remove COD, NH3-N, TN, TP and other pollution factors, the effluent can be stable to quot;urban sewage treatment plant pollutant discharge standardsquot; GB18918-2002) Class B standard.

rural sewage; in situ treatment; contact oxidation; artificial wetland

X799.3

A

1008-9500(2017)10-0032-04

2017-08-22

趙海洲（1986-），男，江蘇淮安人，碩士研究生，環(huán)境工程工程師，從事給排水設計工作。