人工快滲一體化設備在貴州地區農村污水處理中的應用

范 源

（深圳市深港產學研環保工程技術股份有限公司，廣東深圳518000）

改革開放以來，各地農村飛速進步，與此同時，農村居民的生活條件也在逐步改善，室內衛浴設備逐漸走進農村，農村地區污水量每年都在增加，污水來源也越來越多樣化[1]。截至2017年年底，貴州省農村常住人口約為1932.48萬人，人均排放污水量按50L/d計算，貴州省農村年均生活污水排放量約為35267.76萬噸。貴州省人民政府辦公廳2018年6月30日印發文件《貴州省推進“廁所革命”三年行動計劃》中提到：“廁所革命”的重點在于農村地區。為提高貴州地區農村人民的生活條件，到2020年底，農村戶用衛生廁所建設、改造達到173萬戶。

目前，貴州省對農村地區生活污水處理的關鍵性的問題在于資金投入少、未找到適應當地的技術和缺乏先進的運維體系。大量生活污水未經過任何處理以直排、下滲等方式進入地表徑流、地下徑流、湖泊、水庫等水體，對貴州地區農村環境造成極大的破壞并且對農村居民形成潛在的影響，同時會對飲用水水源造成污染以及危害湖泊、水庫的水質。貴州省的農村發展應該是伴隨著不斷進步的新農村建設和逐漸推廣的國家廁所改造政策，配套相應的農村污水處理設施。由于外部客觀因素限制，具有出水水質穩定達標、建設投資少、抗沖擊負荷能力強、運行維護簡便且成本低等優點的污水處理工藝設備才能在貴州地區的農村應運而生。根據湖北省宜昌市農村生活污水處理的工程實際運行案例，解析人工快滲污水處理一體化設備的實際運行特點，對貴州地區的農村生活污水處理具有較高的借鑒和參考價值[2]。

1 貴州農村污水的特點

農村居民在生活中會排放涵蓋洗衣做飯和衛浴用水等類型的污水。貴州地區農村生活污水特征如下：

（1）排放分散，污水量小。由于地形地勢的原因，貴州地區農村居住密度不高，污水排放分散。

（2）污水突變系數大，水質水量不穩定。受居民生活習慣及用水規律的影響，污水排放時間段集中，農村污水排放在早、中、晚分別有集中排放的高峰時段，夜間排水量較小甚至沒有排放。而污水水質水量也因貴州地區的經濟發展而有差異[3]。

（3）沒有集中管網，污水收集困難。貴州地區農村因地形地勢限制，房屋高低不平，居住散落，大面積修建集中管網收集污水難度大。

（4）污染物濃度偏低，可生化性好。貴州地區農村生活污水當中各項污染物指標不高，有機污染物占了絕大部分，可生化性強[9-10]。

目前，在一些農村地區，已建成有以為 A2O、MBR、SBR和BAF等為主體工藝的污水處理設備，投資成本和運行維護管理方面還是存在許多問題。與上述主體工藝對比，人工快滲污水處理一體化設備有處理效率高，占地面積小的優勢，尤其是增加了“互聯網+”的信息化技術可實現總部控制的遠程自動化管理，更適合處理貴州地區的農村生活污水。根據湖北省宜昌市農村生活污水的現狀排放特點，結合工藝技術特性，宜昌市秭歸縣農村環境綜合整治工程是采用以人工快滲作為主處理工藝的污水處理一體化設備，得到業主及現場居民的一致好評，這樣的結果為周邊地區的農村污水處理提供了新的思路與想法[4]。

2 工程實例

該工程位于湖北省宜昌市秭歸縣屈原鎮屈原村，屈原村是世界四大歷史文化名人、偉大愛國詩人——屈原的誕生地，同時該村也是三峽庫區移民村。全村占地11平方公里，共管轄4社區和12個村落，全村常住1982人。經現場調研，該村建設10m3/d的污水處理站即可滿足處理要求，主要處理村民日常生活所排放的污水。該村的生活條件良好，生活污水可生化性高，尾水排放至下游河道邊溝。

工程設計進、出水水質參數如下表1數據所示。

表1 屈原村生活污水處理工程設計進、出水水質參數表

圖1 屈原村生活污水處理系統工藝流程框圖

農村居民生活污水經污水處理站的前置化糞池后進入生物調節池，污水通過潛水泵提升至人工快滲污水處理一體化設備。經過一體化設備內部的綜合的物理和生化反應，污染物得以被設備當中的微生物攔截、消化、吸收后經出水渠排放。采用重力式靜壓排泥的方式將高效前處理系統產生的污泥排入污泥干化池，定期將污泥干化池中的干泥清理到指定場地。

圖2 宜昌市秭歸縣屈原鎮屈原村生活污水處理工程實拍圖

3 優勢分析

人工快滲一體化設備是基于人工快滲污水處理技術（ConstructedRapid InfiltrationTechnology，簡稱CRI技術）生產的針對處理農村居民生活污水的一種小型化集成化設備。具有以下特點：

（1）出水效果好，運行穩定。從實際工程長期運行情況來看，該設備對COD、SS、氨氮、TP的去除率分別達到約85%、90%、95%、80%，可以從該系統所獲數據看出，對上述污染物具有較高的去除率，經人工快滲污水處理一體化設備處理后排放的尾水主要指標滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標準要求[5]。

（2）抗沖擊負荷能力強。面對農村生活污水進水水質水量不穩定的狀況，經過人工快滲一體化設備前置的調節池對來水進行水質水量的削峰調節作用，同時人工快滲主處理系統所采用的干濕交替式運行方式，使得該污水處理工藝相比于其他傳統工藝的抗沖擊負荷能力強，經處理后出水污染物濃度值穩定，根據相關工程實例顯示，該工藝即使長時間停運，只需3-5天翻曬保養，可迅速恢復正常的運行工況。

（3）運行能耗低，處理成本低。人工快滲一體化設備在頂部設有旋轉式布水器，將污水均勻分配進入人工快滲主處理系統的階段，污水與空氣充分接觸，完成曝氣充氧的效果，相比于其他需要機械曝氣充氧的污水處理工藝，可大量節約設備運行能耗；同時，人工快滲污水處理一體化設備可根據項目特性配套太陽能發電系統，配套太陽能發電系統的人工快滲一體化設備處理成本會更低。

（4）結構模塊化、安裝簡單。該設備采用模塊化生產，現場安裝標準化，減少因安裝所需的額外人力物力，該設備采用人工快滲處理技術作為主處理工藝，在設備安裝前可預馴化菌種，可達到現場安裝完畢后立刻投產的效果。

（5）運行管理方便。該設備采用人工快滲處理技術作為主處理工藝，擁有流程簡單，出廠前已設置設備運行邏輯，運維管理簡單。針對降低農村生活污水運行管理的成本問題，可通過購買第三方服務的方式，將建設和后期運維工作整體打包委托給專業的服務公司，建立統一的中央控制監控管理平臺，可以使受管理的農村生活污水處理設施運行更穩定、更方便[6]。

4 結果分析

2018年10月，湖北省宜昌市秭歸縣農村環境綜合整治工程建成，正式投產運行，經過長時間的運行監測，該系統出水符合設計要求，從實際的運行情況可以看到，人工快滲一體化設備對該地區農村生活污水中的污染物有顯著的去除效果。

以下選取2018年11月23日至12月12日連續20天的進出水水質數據分析湖北省宜昌市秭歸縣屈原鎮屈原村的人工快滲污水處理一體化設備對于該村生活污水的去除效果。

圖3 屈原村污水處理工程進水污染物濃度

圖4 屈原村污水處理工程出水污染物濃度

從圖3、圖4可以看出，進水的 COD濃度在95mg/L到350mg/L時，出水COD濃度能夠控制在50mg/L以下，符合設計出水指標要求。說明人工快滲一體化設備對COD進水水質波動較大甚至超出設計進水水質時，仍保證出水水質達到設計要求，體現出較強的去除率，處理效果較為穩定，這說明人工快滲污水處理一體化設備具有較強的抗沖擊負荷能力。

進水的SS濃度在70mg/L到190mg/L時，出水SS濃度能夠控制在10mg/L以下，符合設計出水指標要求。經過高效前處理分離系統中的強化絮凝沉淀處理可將污水中的大懸浮顆粒去除，避免了污水中的污染物堵塞后續人工快滲主處理系統中的CRI填料，保證了CRI填料能夠有效的攔阻截流微小懸浮顆粒，保證出水指標的穩定、正常。

進水的NH3-N濃度在15mg/L到36mg/L時，出水氨氮濃度能夠控制在5mg/L以下，符合設計出水指標要求。由于設備中人工快滲池的CRI填料級配以及安裝方式，使在填料表面上附著大量的微生物種群。根據有關研究數據統計表明[11]，人工快滲主處理系統中各種深度的填料所含有的微生物種群數量都在100個/ml[7]以上，而污水中的氨氮主要是通過在填料表面生長的豐富的微生物的異化作用進行去除的。人工快滲填料中擁有的微生物數量大且多樣性好的特點為人工快滲池提供了穩定而高效的凈污能力。

進水的TP濃度在2.4～4.9mg/L時，出水TP濃度能夠控制在0.5mg/L左右，達標率在95%左右，根據上述數據，由于當天進水水質TP濃度為設計進水TP濃度的1.7倍。人工快滲一體化設備是通過高效的前處理分離系統以及人工快滲主處理系統中的CRI填料的共同作用達到對TP的去除效果，在高效前處理分離系統中將污水與凝結劑充分混合并產生凝結，形成大塊沉淀物，然后通過斜管沉淀去除。而后續的人工快滲主處理系統中的CRI填料中由于有特殊礦物填料的補充，使得CRI填料對TP有吸附和共沉淀作用。經過這兩部分的共同作用，更好的保證設備能夠達到設計的排放標準。

5 結論

根據上述案例可以看出，面對不穩定的來水情況，系統出水仍然穩定達到設計出水要求，對COD、SS、氨氮和TP的去除效果穩定。該項目的成功應用對我國貴州地區的農村污水治理提供了一種思路，同時也有著較好的借鑒作用[8]。

具有水質穩定、建設投資少、抗沖擊負荷能力強、運行維護成本低的優點；可針對性地解決目前貴州地區農村由于各種客觀因素所導致的污水處理覆蓋率低和運維難度大的問題，對貴州地區的農村生活污水處理提供了新模式、新工藝。