分散式無動力生活污水處理裝置處理效果分析

潘 科， 施國中， 何明雄， 賀 莉

(農業部沼氣科學研究所， 成都 610041)

分散式無動力生活污水處理裝置處理效果分析

潘 科， 施國中， 何明雄， 賀 莉

(農業部沼氣科學研究所， 成都 610041)

分散式無動力生活污水處理系統是我國農村生活污水處理的一個重要的組成部分，筆者在四川省樂至縣選取了兩種不同的無動力生活污水處理設施，對其處理效果進行了檢測，檢測數據表明： 1)無動力生活污水凈化裝置對COD和SS去除明顯，平均去除率可達到60%以上，出水COD多在100 mg·L-1以下，SS在40 mg·L-1以下；2)單獨的生活污水凈化池對于氨氮和磷的去除率都在10%以下,有時出水氨氮和磷會略高于進水； 3)生活污水凈化池+人工濕地的處理系統對于氨氮和磷的去除率較單獨的生活污水凈化池略有提高,5～6月份的去除率高于1～2月份去除率。

分散式； 無動力； 生活污水處理裝置； 處理效果

我國農村生活污水每年產生量約為80億噸[1]，這些污水中大部分沒有經過處理直接排放,對環境造成了巨大污染。由于地形、經濟條件、水質水量等情況的限制,農村多采用集中式生活污水處理站和分散式的污水處理設施相結合的模式來進行污水處理[2]。

無動力的分散式污水處理設施,有動力消耗小、建設費用低、運行管理方便等特點,在我國農村污水處理系統中占據著重要位置[3]。然而,由于在處理過程中沒有機械曝氣等強化處理措施,其處理能力和效果較為有限。筆者選取了兩種無動力生活處理設施,檢測其處理效果,并分析了無動力處理設施出水的特點和適用范圍,為農村該類裝置的應用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 污水處理系統介紹

筆者研究在四川省樂至縣龍溪鄉的分散式污水處理設施中，選取其中兩種進行研究，系統A為單獨的生活污水凈化池，是以生化處理為主的系統地埋式，如圖1所示，凈化池尺寸為2.5 m×1.2 m×1.0 m，總容積為3 m3，有效容積約為2.6 m3，供單戶4～5人使用，凈化池分為三格，第一格為沉降區，第二格加生物球型填料，第三格加簡易濾料，主要為炭渣，碎石等。

系統B為凈化池+人工濕地是生化與生態處理相結合的處理系統，如圖2所示，其前段凈化池尺寸為1.8 m×1.2 m×1.0 m，后段人工濕地(不計配水區)尺寸為1.8 m×1.2 m×0.7 m，總容積為3.6 m3，有效容積約為3 m3，供單戶4～5人使用，前段凈化池第二格加入生物球形填料，人工濕地種植菖蒲、傘草等植物。

圖1 系統A凈化裝置示意圖

圖2 系統B凈化裝置示意圖

1.2 取樣及實驗

實驗在現場進行取樣，對于系統A和系統B,各選取一套裝置進行水樣檢測,從年初1月到6月每月取1次樣，共計6次，選取pH值，CODcr，SS，氨氮，總磷為檢測指標，各指標檢測方法如下：

pH值: SG2-ELK便攜式pH計;CODcr: 快速密閉催化消解法[4]；NH3-N: 納氏試劑分光光度法; TP: 鉬酸銨分光光度法;SS：重量法。

1.3 參考標準

表1 GB18918-2002相關指標 (mg·L-1)

表2 GB 5084-2005 農田灌溉水質標準 (mg·L-1)

注：農灌水標準對水中的氨氮和總磷濃度無要求

由于農村生活污水排放目前還沒有統一的排放標準[5]，筆者暫采用GB18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準和GB 5084-2005 農田灌溉水質標準進行參考來衡量出水水質。

2 結果及討論

2.1 污水處理系統對pH值的處理效果

從表3可知,無動力生活污水進水的pH值基本在6～8范圍之內,經過凈化系統處理之后,沒有明顯變化，可見生活污水在pH值無需特別的控制措施。

表3 凈化裝置pH值檢測結果

2.2 污水處理系統對CODcr的去除效果

由表4可知，去除率均在50%～80%之間，這表明即使在未曝氣的情況下，實驗中的無動力生活污水處理裝置對有機污染物仍有較大程度的去除，其出水的有機污染物濃度已大為削減。無論是系統A還是系統B，經過處理后，其出水的CODcr都在100 mg·L-1以下，可以達到GB18918標準的二級標準，但都難以達到一級標準，僅有加入人工濕地的系統B在5月之后出水CODcr略好于GB18918一級B標準要求。對比單獨的生活污水凈化沼氣池的系統A而言，加入人工濕地的系統B的有機物去除率略高，系統A 這6個月的CODcr平均去除率約為71.5%，而加入了人工濕地的系統B為77.6%，比前者高了約6%。但總體來說，無論在達到的標準等級還是去除率方面，兩者沒有顯著差異。

表4 凈化裝置CODcr檢測結果 (mg·L-1)

2.3 污水處理系統對SS的去除效果

由表5可知，無論是系統A還是系統B，都具有簡易的過濾設施，A系統的第二級生物填料上的微生物可以吸附部分懸浮物，而其最后一級添加的碎石、炭渣等濾料具有過濾的效果，而在系統B中，污水在流經后續處理的人工濕地中，其碎石墊層和植物也可以起到一定的攔截懸浮物的作用。表5表明，從1月到6月份，出水SS濃度波動不大，從效果上看，兩種系統均能將懸浮物降到40 mg·L-1以下，大多數情況下可以達到GB18918-2002中的一級B要求。同時表5也反應出，加入人工濕地的系統B，其每月SS去除率均高于系統A，可見人工濕地在去除廢水SS的方面具有強化作用。

表5 凈化裝置SS檢測結果 (mg·L-1)

2.4 污水處理系統對氨氮的去除效果

在氨氮去除上，無論是單獨的生活污水凈化池，還是加入了人工濕地作為后續處理系統，其去除率均低于50%。表6列出了兩種裝置氨氮去除的情況，系統A去除率均低于15%，在個別情況下，其氨氮相對于進水還略有升高。由于沒有加入曝氣系統，系統A中的生活污水凈化裝置水中的溶解氧主要是靠水面復氧，自然復氧速度較慢，難以滿足生物硝化反應中溶解氧的要求。系統A是單獨的生活污水凈化沼氣池，主要靠微生物去除污染物，因此在溶解氧不足的情況下，難以完成氮的去除，不僅如此，在生活污水的有機物去除過程中，部分有機氮被降解成為氨氮，而這部分氨氮在系統A中同樣難以去除，累積在水中，導致在有的時候，出水氨氮高于進水[6]。而加入人工濕地作為后續處理的系統中，水中的氮可以被植物吸收利用，因此出水中的氨氮有所去除，6個月的平均去除率約為22.8%，高于單獨的凈化池，在溫度較低的1～2月，其氨氮平均去除率為13.2%，5～6月期間，其平均去除率為32.4%，相比低溫時有所提高，但總體上說，系統B的氨氮的出水水質基本在GB18918-2002的二級標準的上下波動。

2.5 污水處理系統對磷的去除效果

表6 凈化裝置氨氮檢測結果 (mg·L-1)

表7 凈化裝置總磷檢測結果 (mg·L-1)

磷的去除方面表現出跟氮類似的規律，表7的數據顯示，系統A的最高去除率為19.4%，由于在厭氧環境下，由于生物釋磷等原因，出水的磷有時還略有升高。加入后續人工濕地之后，1～6月磷的平均去除率可達到22.5%，高于單獨的生活污水凈化池的最高去除率，且5～6月份的平均去除率為27.9%，高于1～2月的平均去除率16.7%，但出水的磷仍然大于1 mg·L-1，難以達到城鎮污水處理廠的一級排放標準。

3 結論

(1)無動力生活污水凈化裝置對COD、SS去除明顯，平均去除率可達到60%以上，出水COD多在100 mg·L-1以下，SS在40 mg·L-1以下。

(2)單獨的厭氧/兼氧型生活污水凈化池對于氨氮和磷的去除率都在10%以下,有時出水氨氮和磷會略高于進水。

(3)生活污水凈化池+人工濕地的處理系統對于氨氮和磷的去除率較單獨的生活污水凈化池略有提高,5～6月份的去除率高于1～2月份去除率。

在筆者實驗條件下,無動力生活污水處理設施的出水的營養物質濃度難以達到城市污水處理廠一級排放標準,但可以達到農灌標準。因此,在富營養化地區,使用該類裝置應特別注意通過強化措施加強氮磷的去除,以保護當地環境;在水源缺乏地區,采用無動力生活污水凈化裝置,可用出水進行灌溉,既可以節約能源,又能實現資源的循環利用,實現低碳循環。

[1] 夏訓峰，王明新，閔 慧，等．基于模糊優劣系數法的農村生活污水處理技術優選評價方法[J]．環境科學學報，2012，32(9)：2287-2293．

[2] 鄭 琳，馮 歡，錢鈺潔，等．一體化生活污水處理裝置運行性能研究[J]． 水處理技術，2011，37 ( 2) : 73-76．

[3] 李 鈞，等．無動力生活污水處理工程在欠發達地區的應用[J]．環境科學導刊，2009, 28 (4):47-48．

[4] 國家環保總局.水和廢水監測分析方法 [M].北京:中國環境出版社，2002：216-219.

[5] 馬魯銘，王云龍，劉志剛，等.南方農村生活污水處理目標及工藝模式探討[J].中國環境科學，2013，33(1)：118-122.

[6] 沈東升，賀永華，馮華軍，等．農村生活污水地埋式無動力厭氧處理技術研究[J]．農業工程學報，2005，21(7)：111-115．

AnalysisonTreatmentEffectofDecentralizedNon-poweredSewageTreatmentPlant

PANKe,SHIGuo-zhong,HEMing-xiong,HELi

(BiogasInstituteofMinistryofAgriculture，Chengdu610041，China)

Decentralized; non-powered; sewage treatment device; treatment effect

2017-08-07

項目來源： 中國農業科學院基本科研業務費; 中國農業科學院創新工程。

潘 科(1982-)，男，高級工程師，主要從事農村生活廢棄物污染治理及循環利用研究等工作，E-mail:rossschwimmer@hotmail.com

S216.4

B

1000-1166(2017)06-0062-04