“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝在農村生活污水處理中的應用效果研究

摘 要：以鯉塘村新進二社農村生活污水鞏固提升工程為依托，對“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝在農村生活污水處理中的應用效果進行研究，旨在探索改善農村人居與自然環境的污水處理工藝。

關鍵詞：升流式生物接觸氧化；香根草浮島；農村生活污水

中圖分類號：X799.3 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）17-135-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.17.029

0 引言

從因地制宜、系統集成處理等理念出發，選擇“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝作為污水處理站點的主要處理工藝［1］。該工藝的特點是利用生物膜上匯集的多種微生物所形成的穩定生態系統及香根草發達的根系對污染物進行深度處理，從而使生活污水達標排放。

1 工程項目簡介

在鯉塘村新進二社農村生活污水鞏固提升工程實施前，新進二社沒有專門的污水收集、處理系統，其污水通過房前屋后的溝渠排入鯉塘一涌、二涌，造成生態污染。該項目為鯉塘村新建污水收集管網與處理系統，主要建設內容包括DN300雙壁波紋管656 m、DN200PVC管1 266 m、污水處理站點1座（設計規模50 m3/d），排水體制為雨污分流制。

2 “升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝

2.1 工藝簡介

“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝（圖1和圖2）主要由生化反應系統、香根草浮島系統組成，該組合能有效應對濃度較高的生活污水［2］，污染物得到大幅降解［2］。此外，出水中富含溶解氧，這對整治排入的受納水體極為有利。

2.2 工藝流程

“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝流程如圖3所示。

2.3 工藝說明

2.3.1 升流式生物接觸氧化系統

升流式接觸氧化池剖面示意圖如圖4所示。污水經格柵攔渣、厭氧調節后進入生物接觸氧化池底部，水流在氧化池內向上流動。生物接觸氧化池內設置曝氣裝置，選用曝氣機為復葉液下曝氣機，采用復合結構組合葉輪，在高性能、低轉速驅動系統帶動下將水和空氣從上部吸入紊流室，水流、空氣在紊流室剪切、粉碎、乳化，使氧分子從氣相迅速擴散到液相，實現氣、水充分混合。細小密集的空氣泡向上流動帶動池中污水，使其以一定流速流經填料。生物接觸氧化池內裝滿掛膜料，同時投加微生物菌種進行馴化和調試，微生物菌種吸附在填料上形成生物膜，污水中有機物在隨水流動過程中與生物膜發生接觸而被吸附，在較短時間內消除水體黑臭，去除或減少水體中的COD、BOD、H2S等污染物質，同時也使好氧微生物快速生長繁殖，充分發揮代謝、降解作用，為后續處理帶來生物活性。其優點是生物膜上匯集多種微生物，形成穩定的生態系統和食物鏈，耐水沖擊能力較強；升流式設計能提高氧利用率，節約能耗，且能保證生物膜活性；微生物附著在生物膜上，產泥量小，不需要污泥回流，剝落和生長可以自動保持平衡，維護管理方便。

2.3.2 香根草浮島系統

香根草浮島系統平面圖如圖5所示。生物接觸氧化池的出水端進入香根草浮島系統。香根草是禾本科多年生粗壯草本植物，高可達2.5 m，中空，葉鞘無毛，頂生葉片較小，主要分布在我國江蘇省、浙江省、福建省、臺灣省、廣東省、海南省及四川省。

香根草浮島系統由集水池、過濾池、浮島池組成，主要作用是利用香根草根系（如圖6）發達的特點，對前端生化處理的出水進行深度處理，是實現水質達標的保證。該項目的具體做法是將香根草種植在親水浮盤上構成香根草植物浮島，充分利用植物根系吸收剩余微量污染物，促進水生植物、水生動物、微生物的協作平衡，由此形成水下攔截系統，完整過濾、吸附和攔截多余的COD、氨氮、總氮、總磷及懸浮物。經測試表明，1 m2的浮島池能提供5～8 m2的根系表面積，對低濃度廢水中氨氮、COD、BOD和油脂的去除率分別為97.1%、71.5%、73.7%和89.8%，對總氮、總磷的吸附率達到91.2%、96.7%，對COD和氨氮的最高處理濃度分別為1 800 mg/L、700 mg/L［3］。

3 污水處理站點建設費用

工程費用組成主要包括預處理系統、生物接觸氧化系統、香根草浮島系統及附屬的自動控制系統等，主要建設費用組成見表1。

4 項目實施情況

4.1 項目實施前

項目實施前，農業部門對鯉塘一涌、二涌進行了多次污染治理和環境整治，雖然效果顯著，將河涌水質由劣Ⅴ類提升為Ⅳ類，但源頭的污染——新進二社的生活污水仍然直排進入河涌，產生生態污染問題。新進二社之前沒有污水收集、處理管網，因此村民的生活污水都是排入房前屋后的溝渠，不僅污染了河涌水質，也導致了農村人居環境的惡化。

4.2 項目實施過程

4.2.1 村民關系協調

促使村民理解工程的建設目的，旨在改善人居環境和自然環境，并使村民積極配合工程建設，施工方與村民的關系良好。

4.2.2 用地選址協調

污水處理站點的選擇幾經周折，最終確定在魚塘的塘基中央，避免了農村有效土地占用的問題。魚塘業主也積極配合，主動降低魚塘水位，方便施工。

4.2.3 村民苗木協調

站點施工需要建設用于設備、材料運輸的臨時便道，會占用村里部分田地。在有關領導的協調下，施工隊伍與村民就賠償條件達成共識，使施工過程順利進行。

4.3 項目實施后

4.3.1 技術性結果

項目試運行60 d后，微生物掛膜成功，出現綠色絲藻菌。處理的污水水質清澤透明、無異味，4次檢測出水水質均達到一級標準，處理效果顯著。說明工藝設計合理，施工完善。

4.3.2 人居環境整治效果

項目實施后，村寨環境改善較大，村內不再有污水橫流、臭氣熏天的狀況，受納水體的河涌也清澈透明，村民的生活質量得到了較大提升。

4.3.3 政府、群眾關系

由于治理效果顯著，村民十分滿意，政府形象和公信力得到提高，黨政群關系得到實質性鞏固。

5 水質檢測情況

5.1 第1次檢測

處理站點運行一周后，施工單位初步檢測（自檢）運行情況，COD、總氮、懸浮物及氨氮處理率都在70%以上，說明設備運行正常；而總磷的處理率偏低，說明香根草浮島的作用還沒有充分發揮（冬季植物生長緩慢），但所有檢測指標均達到廣東省《農村生活污水處理排放標準》（DB 44/2208—2019）中的一級標準（見表2）。

5.2 第2次檢測

運行3周后，由區水務局抽檢，檢測結果（見表3）表明，COD和氨氮的去除率分別為87.2%和90.4%，均達到一級標準，說明該工藝對農村生活污水的處理效果是顯著且可行的。但此次檢測并未對總氮、總磷及懸浮物進行檢測。

5.3 第3次檢測

隨著調試運行時間的延長，第4周委托第三方機構進行正常檢測，而取水時恰逢村寨的食堂沖洗排水，因而進水口的污染物濃度受到影響，所有指標偏低。但檢測數據（見表4）顯示，污水處理后的各項指標達到一級標準（見表4）。

5.4 第4次檢測

試運行50 d后，委托第三方機構進行第4次檢測，此時香根草根系長度在30 cm以上。檢測結果（見表5）顯示，主要指標COD、氨氮、總氮、總磷的去除率均在85%以上，水質再次達到一級標準。說明設備已經正常運行，激活的微生物開始產生活性淤泥，香根草根系也開始發揮過濾與吸附作用。

6 研究總結

目前，廣東省農村生活污水處理大多采用一體化污水處理設施或“厭氧+人工濕地”技術，雖然具有一定的處理效果，但缺點也比較明顯，一體化污水處理設施的建設、運行費用較高，“厭氧+人工濕地”技術則存在占地面積大、處理標準低等問題，特別是在暴雨過后，泥沙的沖擊過大，往往導致人工濕地的負荷超標，從而出現板結和堵塞現象，處理效果下降，進而導致出水不達標［4］。而近年來，隨著農村污水管網及雨污分流改造的愈加完善，污水處理站點進水濃度進一步提高，人工濕地的短板愈加明顯。因此，該項目放棄了高成本的一體化污水處理設施和占地較大、效率較低的人工濕地，選用“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝，不僅節約了建設成本，而且治理效果顯著，達到廣東省《農村生活污水處理排放標準》（DB 44/2208—2019）中的一級標準，這說明項目的設計是合理、可行的［5］。

7 展望

“升流式生物接觸氧化+香根草浮島”工藝是對國內農村生活污水鞏固提升的改良，對農村生活污水與養魚塘廢水處理具有較好的處理效果，可在集中村落進行綜合性應用，在廣東省農村生活污水鞏固提升工程中，具有推廣應用價值。

參考文獻：

［1］梁祝，倪晉仁.農村生活污水處理技術與政策選擇［J］.中國地質大學學報（社會科學版），2007（3）：18-22.

［2］馬博英，徐禮根.供氮水平對香根草光合特性和抗氧化酶活性的影響［J］.園藝學報，2007（2）：469-472.

［3］劉艷，黃喬喬，馬博英，等.高溫干旱脅迫下香根草光合特性等生理指標的變化［J］.林業科學研究，2006（5）：638-642.

［4］白磊磊.農村生活污水處理實用技術研究［D］.成都：西南交通大學，2011.

［5］趙迎迎.生態節能型農村生活污水處理技術研究［D］.南昌：南昌大學，2012.