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厌氧兼氧好氧塘、蜻蜓系统、生物滤池工艺处理农村分散污水

来源: //www.pjshinuo.com/    发表日期:2015-05-15    浏览:5302

关键词:

随着我国农村经济的迅速发展及城镇化的不断推进,农村污水排放量不断增加,但当前约96%的农村地区并没有专门的污水处理系统,导致农村污水正成为很多流域的主要氮磷利记来源,并加重下游河口和湖泊水体富营养化。农村污水主要包括生活污水( 如洗涤、淋浴和部分卫生洁具洗涮用水等)及生产废水( 如畜禽养殖、水产养殖及农产品加工等)。农村污水中有机物、氮磷等营养物含量较高,水质和水量变化系数大,且由于人们居住分散、排水管网不健全、收集困难,应用于城市污水处理的技术手段工序复杂、运行管理成本高等原因,不适于在我国农村地区推广应用,因此研究针对农村污水特质且经济有效的污水处理技术迫在眉睫。

基于农村经济条件和当地自然利记,旨在研发一种具有低投资、低能耗或“零动力”,以及操作管理方便 、运行费用低的稳定高效生态组合式处理工艺,为分散式农村污水处理技术的研究提供科学资料。

1 生态组合处理技术与示范网站

1. 1 技术流程

本研究采用的组合式生态处理方法,是在已有的化粪池及沼气池处理基础上,构建分散式农村污水的组合式生态处理工艺 (工艺流程如图1所示),实现农村分散式生活和养殖污水的高效处理,达到污水净化及安全效果。

1.2 示范网站设计背景资料

选择长沙县开慧镇某村一个区组的农民生活污水和养殖废水为处理对象,该区组常住人口48人,生猪养殖最大头数约1000头,农户建有化粪池及沼气池,可降低一定的利记负荷,但运行不稳定。该区域属于典型亚热带湿润气候区,雨量充沛 ( 多年平均降雨量为1434.3 mm),日照充足,年平均气温为17.1℃ ( - 11.3 ~39.8 ℃ )。该区属于南方丘陵地形,土地利用方式主要为林地、居民建筑用地和农田,且三种方式随地势从高到低依次排列,其中居民房屋和养猪栏舍建于地势较高的山坡-山脚地带。污水处理工艺设施建在地势低洼的农田附近,使得管网集中的居民生活和养殖污水经沼气池处理后能够自流输送(不需要提供动力)。

根据该区域所在位置,生活污水量标准及变化系数参照《给水排水设计手册》 第五册 1.2.2节及《村镇供水网站技术规范》计算所得,该网站接收生活污水量约6.48m3/d。由《畜禽养殖业利记物排放标准 》(GB 18596—2001)可知,规模化生猪养殖厂每头猪产生的废水量为12( 冬天)~ 18L(夏天),而实际分散养殖产生的废水量比规模化养殖小,但考虑到该网站以分散养殖为主,本次按每头猪产生的废水量为 18L/d 计,养殖废水量约18m3/d,故该网站设计水力总负荷约25m3/d,其中接收总氮量约为8kg/d,总磷约为600g/d。

进水水质及排放标准如表1所示,排放标准执行《城镇污水处理厂利记物排放标准》( GB 18918 —2002) 的一级B标准。

1.3主要处理单元设计

1.3.1 格栅-调节池

从每家每户的污水出口开始设置管网,分散式污水通过总汇水管被送入处理网站的格栅池(L × B× H = 2 m × 1 m × 0. 6 m) 进行预处理。格栅主要进行污水初沉和截留, 除去大颗粒杂物和大的悬浮物

或漂浮物。格栅池溢流出水进入调节池(L × B × H= 6 m × 4 m × 0.8 m),颗粒态悬浮物及泥沙被进一步沉淀截留。调节池最大蓄水深为0.7m,同时设置溢流管应对外来水量过大等特殊情况,通过溢流管的水直接进入第一级表面流人工湿地处理。

1.3.2 生物滤池

调节池出水通过6道并排安置的输水管道(该输水管道设置为三通开关,其中一个出水口可以直接用来采集调节池出水水样) 输入水平流生物滤池(L × B = 7m × 3.5m)。水平流生物滤池主要分为两层: 下层填放稻草,稻草表面覆盖种植绿狐尾藻,从而形成稻草-绿狐尾藻系统。

该系统主要通过稻草表面附着的大量厌氧-兼性厌氧微生物、绿狐尾藻植物根际表面好氧微生物的代谢以及绿狐尾藻植物本身生长所需吸收养分等作用,水平流生物滤池具有较好的污水处理效果,能够去除高负荷的氮及COD,固定磷及重金属等。同时,绿狐尾藻生长快,对水面形成很好的覆盖效果,有效控制污水臭味。

水平流生物滤池出水通过3道并排安置设有过滤筛网的布水管分别进入3个并排独立的垂直流生物滤池系统(L × B = 4 m × 2.5 m)。该系统填充四层生物质材料(见图1),从下向上依次为碎木块层、稻壳层、稻草层、利记层,主要利用附着在生物质材料表面的微生物进行生物脱氮和固磷作用,利记层可吸附磷和重金属等。其中,该系统进水口位于利记层下方的稻草层,使得处理工艺表面不见污水溢流,利记层可种植美人蕉,不仅具有水质净化效果,还有生态景观美化作用。

1.3.3 人工湿地和稳定塘

表面人工湿地接收垂直流生物滤池出水,由水稻田直接改建而成,利用水稻田良好的犁底层,避免利记物垂直渗漏。人工湿地根据所种植物不同而分为两级。其中,一级表面流人工湿地分前后两段。前一段主要种植挺水植物梭鱼草(成形植物株高达1m 左右),可缓冲垂直流生物滤池出水并通过植物吸收去除部分N、 P、COD;后一段主要种植绿狐尾藻,绿狐尾藻生物量大、生长周期长,能有效净化污水,拦截氮磷,降低 COD含量。一级表面流人工湿地处理后出水通过溢流堰自流至二级表面流人工湿地。第二级表面流人工湿地与第一级人工湿地保持0.1m 以上的自然落差,主要种植适合当地生长的水生蔬菜(如水芹、西洋菜 、 水蕹菜等),具体水深根据栽种植物决定,主要水深控制在0.2~0.3m 。

稳定塘在技术流程上通过“─”形直流排水管接收第二级表面流人工湿地出水。稳定塘尺寸为30 m × 10 m,按面积比为1∶1 分为前后两段,深度分别为0.5m和0.9m。稳定塘前段周边和中间分别栽种挺水植物菖蒲,后段栽种沉水植物睡莲,对污水进行进一步处理。稳定塘处理后达到排放标准的出水通过“∟”形溢流排水管溢出进入旁边农田。

2 水质监测及分析方法

水样每月采集两次,采样点设置于每个处理网站单元的出水口,用500mL聚乙烯塑料采样瓶采集。水质分析方法: TN为过硫酸钾氧化紫外分光光度法( GB 11894—89 );TP为钼锑抗分光光度法( GB 11893—89),COD为重铬酸钾法。

3 结果与讨论

3.1 运行效果

该示范网站于2013年3月投入运行,2013年3月—2014年2月的监测数据(见图2)显示,网站出水NH4+-N、TN、TP、COD的浓度分别为1.37、5.58、0.59、43mg/L,达到《城镇污水处理厂利记物排放标准》( GB 18918—2002)一级B类标准。由图2可知,网站进水水质变化较大,不同月份之间进水浓度有明显差异, 但 NH4+-N、TN、TP、COD去除效率基本稳定,整体保持在80%以上,说明该组合工艺具有较强的耐冲击负荷能力,氮磷去除能力强,适合农村污水的处理。其中,TP、TN及COD去除率在2013年7月及2013年12月—2014年2月出现降低,7 月份可能与水平流生物滤池的稻草更换有关,稻草更换对于微生物的附着有重要影响;2013年12月—2014年2月出现降低,主要是由于当季温度较低,微生物活性低,部分植物出现冻死,不利于利记物的去除。


3.2 经济效益

整个网站的建设投资费用为5万元,其中建筑网站费用为3.4万元,设备购置及运输安装费用为1.2 万元, 绿化及景观建设费用为0.4万元。网站主要的运行成本包括以下几个方面: ①动力费无; ②人工费和维护修缮费。人工费约 0 .36 万元/a( 需日常维护人员1名,负责淤泥清除、植物补种、收割管理等, 月工资为300元),整个组合工艺一年运行总成本约为0.5 万元。

4 结论及建议

采用组合生态处理工艺处理分散式农村污水,对C OD、总氮、氨氮和总磷等各指标的平均去除率

分别为88%、97%、98%和97%,出水水质达到《城镇污水处理厂利记物排放标准 》( GB 18918 —2002)一级 B 标准,污水处理效果稳定达标。整个网站具备“零动力”和“清洁安全”特点,运行管理简单方便,运行费用低,具有良好的生态利记效应和推广前景。

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