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厭氧兼氧好氧塘、蜻蜓系統、生物濾池工藝處理農村分散污水

來源: http://www.modanoo.com/    發表日期:2015-05-15    瀏覽:5717

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隨著我國農村經濟的迅速發展及城鎮化的不斷推進,農村污水排放量不斷增加,但當前約96%的農村地區并沒有專門的污水處理系統,導致農村污水正成為很多流域的主要氮磷污染來源,并加重下游河口和湖泊水體富營養化。農村污水主要包括生活污水( 如洗滌、淋浴和部分衛生潔具洗涮用水等)及生產廢水( 如畜禽養殖、水產養殖及農產品加工等)。農村污水中有機物、氮磷等營養物含量較高,水質和水量變化系數大,且由于人們居住分散、排水管網不健全、收集困難,應用于城市污水處理的技術手段工序復雜、運行管理成本高等原因,不適于在我國農村地區推廣應用,因此研究針對農村污水特質且經濟有效的污水處理技術迫在眉睫。

基于農村經濟條件和當地自然環境,旨在研發一種具有低投資、低能耗或“零動力”,以及操作管理方便 、運行費用低的穩定高效生態組合式處理工藝,為分散式農村污水處理技術的研究提供科學資料。

1 生態組合處理技術與示范工程

1. 1 技術流程

本研究采用的組合式生態處理方法,是在已有的化糞池及沼氣池處理基礎上,構建分散式農村污水的組合式生態處理工藝 (工藝流程如圖1所示),實現農村分散式生活和養殖污水的高效處理,達到污水凈化及安全效果。

1.2 示范工程設計背景資料

選擇長沙縣開慧鎮某村一個區組的農民生活污水和養殖廢水為處理對象,該區組常住人口48人,生豬養殖最大頭數約1000頭,農戶建有化糞池及沼氣池,可降低一定的污染負荷,但運行不穩定。該區域屬于典型亞熱帶濕潤氣候區,雨量充沛 ( 多年平均降雨量為1434.3 mm),日照充足,年平均氣溫為17.1℃ ( - 11.3 ~39.8 ℃ )。該區屬于南方丘陵地形,土地利用方式主要為林地、居民建筑用地和農田,且三種方式隨地勢從高到低依次排列,其中居民房屋和養豬欄舍建于地勢較高的山坡-山腳地帶。污水處理工藝設施建在地勢低洼的農田附近,使得管網集中的居民生活和養殖污水經沼氣池處理后能夠自流輸送(不需要提供動力)。

根據該區域所在位置,生活污水量標準及變化系數參照《給水排水設計手冊》 第五冊 1.2.2節及《村鎮供水工程技術規范》計算所得,該工程接收生活污水量約6.48m3/d。由《畜禽養殖業污染物排放標準 》(GB 18596—2001)可知,規?;i養殖廠每頭豬產生的廢水量為12( 冬天)~ 18L(夏天),而實際分散養殖產生的廢水量比規?;B殖小,但考慮到該工程以分散養殖為主,本次按每頭豬產生的廢水量為 18L/d 計,養殖廢水量約18m3/d,故該工程設計水力總負荷約25m3/d,其中接收總氮量約為8kg/d,總磷約為600g/d。

進水水質及排放標準如表1所示,排放標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918 —2002) 的一級B標準。

1.3主要處理單元設計

1.3.1 格柵-調節池

從每家每戶的污水出口開始設置管網,分散式污水通過總匯水管被送入處理工程的格柵池(L × B× H = 2 m × 1 m × 0. 6 m) 進行預處理。格柵主要進行污水初沉和截留, 除去大顆粒雜物和大的懸浮物

或漂浮物。格柵池溢流出水進入調節池(L × B × H= 6 m × 4 m × 0.8 m),顆粒態懸浮物及泥沙被進一步沉淀截留。調節池最大蓄水深為0.7m,同時設置溢流管應對外來水量過大等特殊情況,通過溢流管的水直接進入第一級表面流人工濕地處理。

1.3.2 生物濾池

調節池出水通過6道并排安置的輸水管道(該輸水管道設置為三通開關,其中一個出水口可以直接用來采集調節池出水水樣) 輸入水平流生物濾池(L × B = 7m × 3.5m)。水平流生物濾池主要分為兩層: 下層填放稻草,稻草表面覆蓋種植綠狐尾藻,從而形成稻草-綠狐尾藻系統。

該系統主要通過稻草表面附著的大量厭氧-兼性厭氧微生物、綠狐尾藻植物根際表面好氧微生物的代謝以及綠狐尾藻植物本身生長所需吸收養分等作用,水平流生物濾池具有較好的污水處理效果,能夠去除高負荷的氮及COD,固定磷及重金屬等。同時,綠狐尾藻生長快,對水面形成很好的覆蓋效果,有效控制污水臭味。

水平流生物濾池出水通過3道并排安置設有過濾篩網的布水管分別進入3個并排獨立的垂直流生物濾池系統(L × B = 4 m × 2.5 m)。該系統填充四層生物質材料(見圖1),從下向上依次為碎木塊層、稻殼層、稻草層、土壤層,主要利用附著在生物質材料表面的微生物進行生物脫氮和固磷作用,土壤層可吸附磷和重金屬等。其中,該系統進水口位于土壤層下方的稻草層,使得處理工藝表面不見污水溢流,土壤層可種植美人蕉,不僅具有水質凈化效果,還有生態景觀美化作用。

1.3.3 人工濕地和穩定塘

表面人工濕地接收垂直流生物濾池出水,由水稻田直接改建而成,利用水稻田良好的犁底層,避免污染物垂直滲漏。人工濕地根據所種植物不同而分為兩級。其中,一級表面流人工濕地分前后兩段。前一段主要種植挺水植物梭魚草(成形植物株高達1m 左右),可緩沖垂直流生物濾池出水并通過植物吸收去除部分N、 P、COD;后一段主要種植綠狐尾藻,綠狐尾藻生物量大、生長周期長,能有效凈化污水,攔截氮磷,降低 COD含量。一級表面流人工濕地處理后出水通過溢流堰自流至二級表面流人工濕地。第二級表面流人工濕地與第一級人工濕地保持0.1m 以上的自然落差,主要種植適合當地生長的水生蔬菜(如水芹、西洋菜 、 水蕹菜等),具體水深根據栽種植物決定,主要水深控制在0.2~0.3m 。

穩定塘在技術流程上通過“─”形直流排水管接收第二級表面流人工濕地出水。穩定塘尺寸為30 m × 10 m,按面積比為1∶1 分為前后兩段,深度分別為0.5m和0.9m。穩定塘前段周邊和中間分別栽種挺水植物菖蒲,后段栽種沉水植物睡蓮,對污水進行進一步處理。穩定塘處理后達到排放標準的出水通過“∟”形溢流排水管溢出進入旁邊農田。

2 水質監測及分析方法

水樣每月采集兩次,采樣點設置于每個處理工程單元的出水口,用500mL聚乙烯塑料采樣瓶采集。水質分析方法: TN為過硫酸鉀氧化紫外分光光度法( GB 11894—89 );TP為鉬銻抗分光光度法( GB 11893—89),COD為重鉻酸鉀法。

3 結果與討論

3.1 運行效果

該示范工程于2013年3月投入運行,2013年3月—2014年2月的監測數據(見圖2)顯示,工程出水NH4+-N、TN、TP、COD的濃度分別為1.37、5.58、0.59、43mg/L,達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918—2002)一級B類標準。由圖2可知,工程進水水質變化較大,不同月份之間進水濃度有明顯差異, 但 NH4+-N、TN、TP、COD去除效率基本穩定,整體保持在80%以上,說明該組合工藝具有較強的耐沖擊負荷能力,氮磷去除能力強,適合農村污水的處理。其中,TP、TN及COD去除率在2013年7月及2013年12月—2014年2月出現降低,7 月份可能與水平流生物濾池的稻草更換有關,稻草更換對于微生物的附著有重要影響;2013年12月—2014年2月出現降低,主要是由于當季溫度較低,微生物活性低,部分植物出現凍死,不利于污染物的去除。


3.2 經濟效益

整個工程的建設投資費用為5萬元,其中建筑工程費用為3.4萬元,設備購置及運輸安裝費用為1.2 萬元, 綠化及景觀建設費用為0.4萬元。工程主要的運行成本包括以下幾個方面: ①動力費無; ②人工費和維護修繕費。人工費約 0 .36 萬元/a( 需日常維護人員1名,負責淤泥清除、植物補種、收割管理等, 月工資為300元),整個組合工藝一年運行總成本約為0.5 萬元。

4 結論及建議

采用組合生態處理工藝處理分散式農村污水,對C OD、總氮、氨氮和總磷等各指標的平均去除率

分別為88%、97%、98%和97%,出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準 》( GB 18918 —2002)一級 B 標準,污水處理效果穩定達標。整個工程具備“零動力”和“清潔安全”特點,運行管理簡單方便,運行費用低,具有良好的生態環境效應和推廣前景。

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