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改良土壤渗滤技术和人工湿地组合系统处理分散农村生活污水技术应用

摘 要 采用改良的土壤渗滤技术+人工湿地组合工艺对浙江某农村污水进行处理,详细介绍了有关设计方案和运行情况,对进出水采样检测结果表明,该组合系统COD、NH3-N、TP综合去除率分别为:83.6%、81.7%、85%,出水指标均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18919-2002)一级A标准。同时该系统运行稳定具有出水水质好、运行稳定、运维费用低、管理方便等优点,是十分符合我国农村特点的污水处理工艺。
1、前言:
随着中国经济的快速发展和居民生活水平的提高,农村环境污染严重,生活污水是农村水环境污染的主要来源之一,农村生活污水治理需求十分迫切。然而目前仍有大量农村生活污水未得到处理,而已有的部分处理工艺由于针对性差导致难以持续运行,研究和推广高效、经济、适用性强的分散式农村生活污水处理技术非常重要。
2、技术概述
目前,对人工地下渗滤系统的研究也多有报道,李斌等[1]、何江涛等[2]的研究结果表明,人工快速渗滤系统可以有效的调节和修复生活污水,改善水质环境。本工程采用的土壤渗滤技术是传统渗滤技术的新型改良,其基本原理是在一定面积和深度的人工土层上有控制的投配污水,在土层中间位置布设纳米曝气管,进水和曝气交替进行,污水在曝气和人工土层的双重作用下被截留、吸附和微生物分解[3]。,它具有占地小、基建及运营成本低、出水稳定且受气候影响小等优点,特别适合我国广大农村地区的分散生活污水处理[4]。
人工湿地处理技术是利用生态工程方法,在人工基质上种植特定的湿地植物, 建立人工湿地生态系统,利用植物、基质、微生物的物理、化学、生物三重协同作用净化污水[5],通常用于尾水的深度处理。
3、改良土壤渗滤技术和组合人工湿地系统的案例分析
3.1 项目概况
该项目位于浙江省三门县健跳镇某行政村,是一个农村生活污水处理项目。本村共有居民250户,人数1000人(含外来人口100人左右)。村内排水采用雨污分流制,污水接入率良好。人均排水量参考有关资料和当地实际情况夏季约为100L/d[5],冬季稍少,污水收集率按90%计算,则污水处理系统日均进水量为90m3/d。进水水质参照业主给定水质,出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级A标准。
3.2工艺流程
农村生活污水经污水管网收集后进入处理系统,处理系统分为预处理和主工艺,预处理采用格栅+沉淀池+厌氧池,主工艺为改良土壤渗滤池+组合潜流人工湿地。工艺流程图见图1
图1 污水处理工艺流程图
 
3.3工艺设计
3.3.1 预处理工艺设计
格栅槽尺寸为1.8m×0.8m×1.6m,采用砖砌结构。格栅采用人工格栅,安装倾角60°。沉淀池、厌氧池及调节池采用玻璃钢一体化结构,组合池直径φ2.6m,沉淀池、厌氧池、调节池长度分别为1.6m、4.8m、4.8m。 
3.3.2 改良地下土壤渗滤池设计
污水经预处理后,经提升泵泵入地下渗滤池内,渗滤池负水力荷参照公司之前的项目经验和有关研究[5],本项目取0.56m3/(m2•d),占地面积160m2,池深1.7m,渗滤池的结构如下图,自下而上排水层采用24-32mm卵石;生物填料层由瓜子片、硅藻土等按一定比例拌和而成;过滤层由石英砂、贝壳粉组成;散水层由瓜子片构成;布水层采由碎石、瓜子片组成。布水管及排水管均采用UPVC开孔管,分别布置在布水层内和排水层内。为增强渗滤池好氧效果,在生物填料层上部设纳米曝气管。本工艺与传统人工土壤渗滤池的不同之处在于通过对填料的优化和布置,并引入曝气设备,同时通过控制系统间歇进水和曝气,从而使系统内的“好氧-厌氧”环境得到大大加强,单位占地面积的构筑物处理污水效率更高。改良型土壤渗滤池示意图见图2
图2改良土壤渗滤池示意图
 
3.3.3 组合人工湿地设计
根据人工湿地的主要设计参数[5],水力负荷取值0.67m3/m3•d,则人工湿地需要面积为135m2,采用下行水平流人工湿地A+上行水平流人工湿地B,其中湿地A占地78m2,,湿地B占地60m2。人工湿地示意图如图3,其中:○A层为32-64mm卵石;○B层为16-32mm石灰石;○C层为石英砂、瓜子片、贝壳粉混合层。湿地植物选择鸢尾、芦苇交错种植[6],种植密度在12~15株/m2。
图3人工湿地示意图 
4运行控制与效果
在对系统进行调试运行的过程中,须合理设置进水和曝气的相关参数。由于系统内尚未形成完整的微生物群落,耐冲击能力差,较容易堵塞。通过潜水泵将调节池内的污水泵至地下渗滤池,进水量由小增大,一周后达到设计进水量,曝气量由大减小,同样一周后达到设计量。进水及曝气采用间歇交互运行的方式,即进水前停止曝气,进水停止后一段时间开启曝气。
水质监测取样点分别设在调节池出水端、渗滤池出水口及人工湿地出水口位置,运行稳定后与2016年4月-2017年3月对进出水进行连续检测,采样频率2次/月,检测指标COD、NH3-N、TP均采用国标法检测,检测结果如表1所示。
表1 运行期间各污染物进出水浓度及平均去除率
项目 COD(mg/L) NH3-N(mg/L) TP(mg/L)
渗滤池进水 207 24.71 2.74
渗滤池出水 44 7.3 0.86
渗滤池去除率 78.7% 70.5% 68.6%
湿地出水 34 4.52 0.41
湿地去除率 4.8% 11.3% 16.4%
运行结果表明,改良地下渗滤池对各项污染物指标均有良好的去除效果,其污染物去除率均符合王郑[3]等人的研究成果,但渗滤池出水TP指标不是很稳定,这可能与P的二次释放有关。污水经人工湿地处理后,污染物浓度进一步降低,各项指标均优于一级A标准,而且即使在冬季,其处理效果也好于一般的人工湿地,这可能与经渗滤池曝气后,污水中的溶解氧含量较高,保证了微生物在低温下的生存和发展。此外,通过一年的运行费用统计,该技术日均运行成本仅为0.2元/吨。
5、结论
(1)采用改良型土壤渗滤技术和组合人工湿地系统处理农村污水具有出水水质好、运行稳定、运维费用低、管理方便等优点,是十分符合农村分散性、间歇性、管理难度大特点,同时,该工艺省掉了污泥回流泵及排泥泵等,避免了污泥处理问题,且大大减少了能耗。改良地下渗滤池和人工湿地均可做成全地下结构,从而可构筑成景观公园, 产生良好的社会效益。
(2)该组合系统COD、NH3-N、TP综合去除率分别为:83.6%、81.7%、85%,污水经渗滤池预曝气后对人工湿地去除污染物有一定的增强效果,出水主要指标均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18919-2002)一级A标准。
(3)该项目间歇式进水仍有很大的改进空间,且出水总磷指标布水很稳定,如何在兼顾运行成本的同时进一步提高处理效率则下一步工作研究重点。
参考文献
[1]李斌,杨继富,樊国中等.农村分散生活污水地下渗滤系统处理技术研究[J].中国农村水利水电,2013,04: 20-23;
[2]何江涛,钟佐燊,汤鸣皋,等.人工构建快速渗滤污水处理系统的试验[J].中国环境科学,2002,22( 3) : 239 - 243
[3]王郑,崔康平,许为义,孟蓉等.改良型土壤渗滤系统处理农家乐污水[J].环境工程学报,2017,11( 04) : 2054-2058
[4]陈繁荣,杨永强,吴世军,张荣等.分散式高负荷地下渗滤污水处理系统的设计和运行[J].环境工程学报,2011,5( 08) : 1755-1760
[5]环境保护部.人工湿地污水处理技术规范(HJ2005-2010)[S].北京:中国环境科学出版社,2011。
[6]陶正凯,陶梦妮,王印,谢婷玉等.人工湿地植物的选择与应用[J].湖北农业科学,2019,58( 01) : 44-48
论文发表 | 论文范文 | 0 | 2019/3/19 11:52:20 | 小张
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