復合生物膜+人工濕地處理農村污水工程實例

李威，羅丹，李慧

（湖南現代環境科技股份有限公司，長沙 410000）

1 工程概況

長沙市某農村共有村民400余戶，2000多人，建設有分散式污水治理項目，日排水量約為195t。村內采用雨污分流排水體制，雨水經過溝渠收集排至村內小河，污水經化糞池收集進入污水管網，然后進入“復合生物膜+人工濕地”污水處理系統。根據該村的地形特征，能夠自流收集的相近住房都收集處理，污水處理設施規模1～30t/d。該項目盡量利用地形高差，收集后的污水自流進入系統進行處理，部分高差不夠的設施，污水經過提升后進入系統。

2 處理工藝

2.1 設計水量、水質

工程總設計水量為238t/d，24h運行。出水水質標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。進出水水質如表1所示。

2.2 工藝流程

在設計時，根據實際地形考慮高程布置，盡量采用自流方式，減少進水提升，節省運行費用。設計工藝流程見下圖。

表1 設計出水水質標準

處理工藝流程

2.3 工藝單元說明

2.3.1 格柵

生活污水經化糞池預處理后，通過污水管道收集，自流進入污水處理系統。格柵池位于系統前端，用于去除污水中的粗大懸浮物及漂浮物。

2.3.2 提升井

根據實際地形高差，不能自流進入處理系統的污水，增加提升泵提升進入。提升井同時兼具調節水質水量的功能。

2.3.3 復合生物膜污水處理系統

復合生物膜系統在厭氧區和缺氧區設置一定密度的固定填料，微生物在填料的表面形成生物膜；在好氧區設置一定密度的懸浮填料，好氧區末端混合液通過氣提回流至缺氧區；沉淀區污泥通過氣提回流至厭氧區。接觸好氧區通過曝氣設備對池內污水進行序列間歇式曝氣，好氧微生物在填料的表面形成生物膜，污水與填料上的生物膜充分接觸，填料為一個微型反應器，內部生長厭氧菌或兼氧菌，外部為好養菌，使污水中有機物被微生物生化降解，濃度下降；氨氮被硝化，氨氮濃度顯著下降；活性污泥中聚磷菌在好氧條件下大量吸收污水中的磷，將其轉化成不溶性多聚正磷酸鹽在體內貯存，最后通過沉淀池排放剩余污泥達到系統除磷的目的。好氧區混合液回流至缺氧區后，在反硝化細菌的作用下，還原硝酸鹽，釋放出分子態氮或一氧化二氮排出系統[1]。

污水依次流經厭氧生物膜區、缺氧生物膜區、好氧生物膜區、沉淀區。在經過復合生物膜反應后，污水中的有機污染物已被微生物基本消解。同時氨氮在硝化、反硝化細菌的作用下被降解，磷也在聚磷菌的作用下通過剩余污泥轉移至系統外[2]。

2.3.4 人工濕地

人工濕地表層主要種植美人蕉、風車草、常綠鳶尾等植物，由土壤、人工介質、植物、微生物形成綜合的生態系統[3]。

設計采用垂直向上流，布水系統直接伸入填料床的底部，采用穿孔布水管多點布水。該單元突破表面流和水平潛流的死區和短流的瓶頸，具有較高的利用效率。污水通過人工濕地的物質循環進行分離、降解、吸附和固定，實現水質凈化。

3 處理效果及技術經濟分析

3.1 運行效果分析

工程建成后，已通過驗收，實現連續穩定運行。各規格污水設施出水水質見表2。

表2 各規格污水處理設施出水水質

該項目采用新型“復合生物膜+人工濕地”工藝處理農村污水。將復合生物膜污水處理系統制成一體化設備，采用地埋式布置，地面綠化、環境美觀。經調試運行，活性污泥得以馴化，形成穩定的生物膜，缺氧池COD去除率大于15%，好氧池的COD和氨氮去除率明顯上升。鏡檢污泥發現鐘蟲，菌膠團結構良好，表示生化處理單元運轉良好。人工濕地處理單元是出水全面達標的保障措施，經過深度處理，水質明顯變清，COD、氨氮以及懸浮物等進一步得以去除并達標排放。

3.2 技術經濟分析

該項目總投資約950萬元，包含設計、設備和電氣儀表采購、土建工程、安裝工程、綠化等。電費成本占據了農村生活污水處理設施的絕大部分，根據運行數據計算得出農村生活污水處理成本約為0.31元/m3（不含設備維修費用）。在有效治理農村生活污水的前提下，平均每戶成本為80～100元/年。

4 結論與建議

4.1 結論

總體來說，農村污水總量大，但單戶水量較小；分布較分散且無排放規律；水質和水量變化大，難以組織、建設和管理。

經過實踐，發現農村污水治理主要面臨以下難題：

（1）收集困難，村組采用現有的自然渠（溝）收集，污水水質水量受天氣影響大；農村居住地占地面積較大，人口較分散，分布密度小，污水排放口多，缺乏排水收集系統。

（2）水量變化大，每天早、晚用水量較大。

（3）設備運行保障有難度，有些居民私自斷電，造成設備不能正常運行。需要管理人員常態化巡視管理。

4.2 建議

根據項目實際運行情況，為確保農村污水治理設施“建得成、管得好、用得上”，持續發揮效益，建議：

（1）項目規劃時，先從重點流域、飲用水源地保護區等環境敏感地區開始，污水處理設施盡量利用地形修建合戶處理設施，便于以后的運行和維護管理。

（2）項目啟動時，采用農戶自愿申請，政府免費安裝的模式，充分調動農戶的積極性，避免統一推行時，不愿用的農戶不同意通電，設施安裝好后不維護，造成浪費。

（3）每套處理設施的用電單獨計量，與農戶家庭用電分開，避免因為用電量不清楚而導致農戶私自斷電，同時也方便電能計量收費。

（4）項目運維管理，由于政府部門缺乏人手，農戶又缺乏技術，委托第三方運維是比較可行的機制。采用政府購買第三方治理服務的方式，以縣（區）、鄉鎮、村、農戶、第三方專業運行維護機構為5個連帶環節，一次建設、長久使用、持續發揮效用。