環境敏感區農村生活污水處理工藝設計研究

（北京中鐵生態環境設計院有限公司，北京 102699）

相較一般地區的農村生活污水處理要求，水源保護地等環境敏感區域的污水排放標準較為嚴苛，污水處理需以環境保護為基礎展開工藝設計，部分地區自建設宜居鄉村理念提出以來，逐漸重視農村生活污水處理，為更好展開工藝設計，應結合環境敏感地區農村生活污水特點和排放要求，經過多種工藝比較選擇最優方案。

1 環境敏感區農村生活污水特點

隨著社會經濟的不斷發展，農村地區生活條件日益改善，衛生間等相關設施已在農村地區普及，導致農村生活污水排放量有所增加。近年來由于生活污水的無序排放，導致農村環境逐漸惡化，造成農村河道重度污染，威脅生態環境，影響人們身體健康。

對環境敏感區而言，其包括飲用水水源保護區、水土流失重點防治區等國家制度批準的特殊保護區域，嚴重缺水區域、天然漁場等生態敏感與脆弱區等均為環境敏感區，同時文教區、療養地等社會關注區同樣屬于環境敏感區。生活污水中包含多種有害微生物、有機污染物，長期未處理易污染附近地表水，形成黑臭水體，威脅農村生態環境[1]。

2 農村生活污水處理工藝比較

農村污水處理主要是針對COD、TP、BOD5、NH4+-N等指標的控制，文章圍繞A2/O工藝、人工濕地工藝、MBR工藝、氧化溝工藝展開對比。

A2/O工藝相較傳統活性污泥法工藝增設了厭氧段、缺氧段，污水在A1段厭氧區中聚磷菌厭氧釋磷后進入A2缺氧段，原水碳源與好氧池末端回流的硝態氮進行硝化反應并成氮氣。生活污水經過處理后，進入好氧反應區，好氧微生物完成碳化、硝化反應，聚磷菌大量吸收水中的磷，富含磷的活性污泥可通過剩余污泥排出系統。此方式較為穩定且除磷脫氮效果較好，在厭氧、缺氧環境下可有效抑制絲狀細菌大量繁殖，避免污泥膨脹[2]。

人工濕地工藝一般作為深度處理工藝，污水沉淀過濾后投入人工濕地環境內，在土壤、植物、微生物共同作用下凈化污水，但此工藝占地較大、易受季節環境影響，因此，可結合工程用地和氣候情況，考慮配合其他工藝實現高標準的深度污水處理。

MBR工藝主要借助膜分離作用與生物處理結合展開污水處理工作，此工藝去除率高、出水水質好，在膜分離作用下污泥濃度可保持在較高的水平。但MBR工藝經濟成本高，對技術要求較高，需要具備部分自動化設施，導致運行成本較高。

氧化溝工藝主要依靠連續循環曝氣池完成污泥凈化，具有多種池型變種，對農村污水處理可以做到集污泥回流、泥水分離、曝氣沉淀為一體的處理模式，具備穩定可靠、運轉便捷特點，但其脫氮效果較弱，相關設施設備占地面積較大，僅適用于鎮級污水處理廠。

由于各種生活污水處理工工藝存在差異，應結合實際項目條件與標準，合理選擇處理工藝，以保障污水處理工藝可發揮最大價值。

3 環境敏感區農村生活污水處理工藝設計

3.1 項目概況

本次農村生活污水處理項目周邊存在一所幼兒園、一所小學、一所中學，屬于農村文教區，涉及農村人口較多，結合當地人口自然增長率，預計2025年可達到11 000人，該區域屬于人口密集區，結合其性質可將其判定為環境敏感區。該項目農村生活污水處理標準較為嚴苛，應根據《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）展開工藝選擇與流程設計，結合當地實際情況，采用A2/O工藝與人工濕地工藝相結合的方式展開設計，項目案例中農村生活污水處理工藝試運行效果良好且穩定。

為進一步深入了解該區生活污水狀況，采用人口指標法取當地農村用水量每人可達140 L/d，根據污水收集管網工程數據分析，人均產污系數為90%，污水收集管網截污率為84.89%。為便于生活污水處理設計，截污率取85%，結合當地的地下水環境，地下水滲入量按總污水量10%測算，可得本項目污水預測量，判定該項目污水處理規模為1 200 m3/d，具體如表1所示。

表1 污水預測量

3.2 處理工藝設計

3.2.1 進、出水水質

本次主要針對環境敏感區農村生活污水展開處理設計，以該地區污水預測量為基礎數據，確定污水處理進水水質情況。

環境敏感區生活污水處理標準較高，NH4+-N、COD、TP指標標準以《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）為依據。SS、TN嚴格參照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級A標準執行處理，嚴格控制其進、出水水質。以COD為例，進水標準為≤300 mg/L，出水標準為≤40 mg/L，通過直觀對比了解污水處理目標。進、出水水質指標如表2所示。

表2 進、出水水質指標單位：mg/L

3.2.2 設計工藝流程

結合人工濕地工藝與A2/O工藝，其處理流程主要由進水口進入格柵調節池、生化系統（厭氧池、缺氧池、好氧池）、沉淀池、連續流沙濾池、人工濕地、紫外線消毒區，出水質達標后將其排出，沉淀池沉淀出的活性污泥回流至前端，剩余污泥排入污泥調理池、隔膜式壓濾機，以脫水污泥形式運出農村生活污水處理站。

格柵調節池主要用于緩解因每日時用水差異造成的生活污水量波動，設置格柵調節池用以攔截污水中大塊垃圾，結合攪拌機均質進水水質，本次項目中采用格柵調節池尺寸為20 m×9 m×5.3 m，配備潛水攪拌機1臺、格柵2道、液位計1套、提升泵2臺。

生化系統主體工藝形式為A2/O，投加懸浮填料增強微生物濃度，相較傳統活性污泥，生物載體硝化效果更佳。A2/O工藝反應池分為兩組，每組采用20 m×5 m×5.5 m規格，懸浮填料的填充比為10%～20%，好氧池與缺氧池間的混合液回流比為400%，此過程需鼓風機2臺、管式曝氣器120根、攪拌機4臺、填料600 m3。

二沉池后設置混凝沉淀池，混凝沉淀池的主要作用為化學除磷及去除SS，采用豎流式沉淀池，采用兩套加藥裝置分別存放投加PAM、PAC，混凝沉淀池數量為2座，尺寸為6 m×6 m×6 m。連續流沙濾池作用主要為強化SS去除工藝，需將SS控制在10 mg/L以下，連續流沙濾池具有規避人工濕地堵塞的作用，是一種高效濾池工藝，在過濾器采用汽水聯合反沖洗，節省反洗能耗，保證清洗效果。

人工濕地主要采用垂直復合型濕地工藝，具有除磷脫氮的效果，濕地內輔以鵝卵石、碎石、沸石等填料，根據季節變化選擇水生植物，一般采用菖蒲、美人蕉、麥冬等。主要指標應滿足《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）中出水水質標準，此過程需水生植物若干。人工濕地尺寸分為兩類，分別為8 m×25 m、26 m×11 m，數量為2座、4座。紫外線消毒區主要為尾水消毒，需配備總功率為16 kW的紫外燈管，共16根。

3.2.3 實際運用效果

經過一段時間的運行，了解A2/O工藝與人工濕地相結合的工藝處理效果，格柵調節池、生化系統、混凝沉淀池、連續流沙濾池均運行正常，出水COD、TN、TP等數據均處于標準范圍內，TN、TP去除率分別為86.7%、98.3%、67.7%、92.6%，結合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）和《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）分析，已符合相關排放標準。

3.2.4 經濟指標分析

分析本次環境敏感區農村生活污水工序（人工濕地工藝與A2/O工藝相結合），一年處理生活污水約800 m3/d，實際處理量約為設計水量的60%，運行費用主要包括電費、人工費、維修費、藥劑費等。本次項目集人工濕地、A2/O為一體，總投資約600萬元，包含一類費用約500萬元，工程其他費用約88萬元，占地面積約8.7畝。

3.2.5 工藝設計總結

本次生活污水處理工藝主要針對環境敏感區展開，融合人工濕地工藝與A2/O工藝，將TP、COD等物質出水水質指標穩定控制在國家標準范圍內。結合實際運轉情況，其污染物去除率較高，工藝流程與設備穩定性較好，在專業操作與管理下運行成本相對較低。

分析總體達標率，生活污水、人工濕地、生化系統（厭氧池、缺氧池、好氧池）停留時間建議適當延長，以保證運行穩定性，對美人蕉、麥冬等季節性水生植物應定期修剪，確保生物污水處效果最大化，為更好展現可持續發展與建設宜居農村理念，可結合當地鄉村環境構建人工濕地，增加綠植面積，美化生態環境，充分發揮人工濕地的價值。

4 結語

綜上所述，為更好展開污水處理工藝設計，經多種工藝對比后，選擇融合人工濕地工藝與A2/O工藝展開論述，在結合出水水質要求基礎上，選取設計工藝流程，結合實際運行效果展開分析，分析案例項目的建設費用和運行成本，為同類工程的設計或改造提供參考。