城郊生活污水处理工艺探讨——以郑州市西流湖流域生活污水治理为例

郑州市环境保护科学研究所 朱伟芳 任亚可 许丹丹

城郊生活污水处理工艺探讨
——以郑州市西流湖流域生活污水治理为例

郑州市环境保护科学研究所 朱伟芳 任亚可 许丹丹

郑州市西流湖区域目前分布14个行政村、68个村民组，共计约5.91万人，涵盖二七区侯寨乡、马寨镇、中原区须水镇、航海西路办事处、中原西路办事处和高新区石佛镇。经调查，湖区周边行政村大都处于建成区外，相应配套市政雨污水管设施不完善，致使西流湖区域周边村民生活污水直接排入河道和湖区。按照该区域居住人口约5.91万人算，西流湖流域周边的居民每天生活污水总排放量约4020～6620t，约占郑州市生活污水年排放总量0.57%～0.94%。根据郑州市城市总体规划，西流湖流域已经逐步成为郑州市建成区的重要组成部分，因此，加强农村生活污水收集、处理与资源化设施建设是建设社会主义新农村对水利工作提出的新任务。

一、处理工艺选择

村镇污水处理工艺的选择通常要考虑当地的经济承受能力、管理水平、污水处理的规划要求、占地面积、地形地势、气候条件、排水状况、受纳水体状况以及污水再利用等几方面。西流湖流域污水规划通过市政污水管网收集后进入五龙口城市污水处理厂集中处理。目前，由于该区域市政污水管网尚未全面铺设，湖区周边部分村民生活污水直接排入河道，污染水体。经现场查看，该区域生活污水排污口共有38处，根据该区域生活污水排放特点，结合自然环境条件，污水处理工艺应选择技术可行、出水稳定达标、投资少、见效好易于管理的适宜处理工艺。结合乡镇工程的建设经验，对该区域农村生活污水处理提出如下几种工艺类型建议，即无动力地埋式多级厌氧生活污水处理系统、生活污水净化沼气池、农村生活污水一体化处理技术、人工湿地和集中污水处理系统+深度处理组合工艺进行比选。

1.地埋式无动力生活污水处理系统。地埋式无动力生活污水处理装置（UUAR）采用生活污水自流的方式，应用厌氧生物膜技术及推流原理，采用内充固定空心球状填料的地下厌氧管道式或折流式反应器装置为处理设备，利用附着于空心球状填料内外表面或悬浮的专门驯化专性厌氧或兼氧微生物去除生活污水中的有机污染物和部分氮磷，从而达到净化生活污水的目的。该系统具有工艺简单，无能量损耗，占地面积小，无需专人管理等优点。该工艺的局限性表现在：反应系统对大水量冲击敏感，暴雨对其的影响极大，北方建设项目考虑防冻因素，需增加投资成本。

2.生活污水净化沼气池。生活污水净化沼气池是一种小型分散式污水处理装置，是在化粪池和沼气池的基础上发展起来的，采用厌氧消化加兼氧过滤的处理模式。生活污水中大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水进入兼性消化过滤池，部分未分解的有机物得到进一步降解。沉淀下来的部分有机质和活性污泥回流到厌氧发酵池内提高厌氧发酵的效果，将达到净化处理的目的。该工艺具有投资省、运行无需能源支持、便于管理、能产生沼气等优点。该工艺的局限性表现在：以沼气利用为目的，出水水质差，不能有效去除氮磷，且不能进行中水回用，因此不满足达标排放要求。此外，该技术仅对处理冬季地下的水温保持在5℃以上且有畜禽养殖废水及种植废水比较有效。

3.农村生活污水一体化处理技术。一体化生活污水处理是近两年来应用较多的小型污水处理工艺，以A/O生化工艺为主，集一沉池、I/II级接触氧化池、二沉池、污泥池于一体，使生物降解、污水沉降、氧化消毒等工艺于一体，具有占地少，出水水质稳定，污泥产量少，抗冲击能力强，易于管理等优点。

处理技术的局限性表现在：处理水量不宜过大，地下设备如鼓风机、水泵等在雨季或操作不当时易受到破坏，而且工程施工要求技术较高。

4.人工湿地。人工湿地是20世纪70年代末发展起来的一种污水处理技术，兴起于美国、澳大利亚、荷兰、丹麦、英国等国家。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制地投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。具有较强的氮磷处理能力，出水水质好，运行维护方便，管理简单，投资及运行费用低等优点。

该工艺的局限性主要表现在：

（1）土地的可利用性是制约因素。人工湿地的除污染负荷率只有常规处理的1/10甚至几十分之一，占地面积庞大，西流湖流域土地资源十分紧张，因而无法利用。

（2）气候条件是影响人工湿地有效运行的最重要因素。西流湖流域地处北方地区，冬季降温致使植物死亡和微生物死亡必然导致运行效率降低。

（3）对周围土壤有渗透作用，会造成地下水污染。

5.集中污水处理系统+深度处理组合工艺。传统集中生活污水处理方法是建立集中式管网收集系统和大型污水处理厂，该工艺是在传统集中污水处理基础上对污水进行深度处理。整个工艺由预处理，生化处理，反应+沉淀处理，强氧化消毒处理，过滤系统和污泥处理等几部分组成。该工艺将一定区域内农户产生的污水集中收集处理，采用A/O+生物滤池+二氧化氯消毒工艺，首先进行生物脱氮除磷，然后用曝气生物滤池工艺进一步进行深度处理，最后选用二氧化氯进行消毒。

（1）预处理。包括闸门流量控制、机械格栅除物、集水池等。其中机械格栅可除去污水中的大颗粒状和纤维状杂质，集水池通过其自身的容积与预曝气对水质水量进行调节，使部分有机物得到降解，此外，集水池的预曝气，也可去除部分细微颗粒物和悬浮物。

（2）生化处理。生化部分是整个系统的核心，包括缺氧池和好氧池。缺氧池内设空气搅拌，控制DO≤0.5mg/L，在水解菌等异养生物及其他微生物作用下进行水解反应，使水中的大颗粒物质分解成小颗粒物质，难降解物质分解成易降解物质，从而满足了生化处理要求。好氧池以生物膜法为主，兼有活性污泥法的生物处理装置，通过回转式鼓风机提供氧源，采用聚乙烯弹性填料作为生物膜载体。好氧池采用穿孔布气装置，该装置具有气泡细，氧利用率高，布气均匀等特点。好氧池出水通过回流泵回流部分污水至缺氧池处理，形成有利于硝化细菌与反硝化细菌生长所需要的有利环境，从而使A/O系统具有显著的除氮效果。系统除能很好去除COD、BOD外，更主要能适应目前对除磷除氮的要求，效果明显优于目前常规的处理工艺。

（3）沉淀处理。污水经生化池去除大部分有机污染物后，进入沉淀池并且投加除磷剂与助凝剂，进行固液分离，沉淀池污泥提升入污泥池。

（4）生物滤池。经生化处理与沉淀处理之后的污水再经过生物滤池过滤除去细小的颗粒杂质与吸附水中微量的有机污染物，最终出水水质可以达标排放。

（5）强氧化（消毒）处理。过滤器出水进入强氧化池后，投加ClO2消毒，有效氯投加量为15mg/L，目的在于将水中可能超标的氮类予以氧化去除，同时兼有杀菌消毒的作用。

（6）污泥处理。系统产生的剩余污泥量较少，为保证剩余污泥量的稳定，防止磷的释放，在污泥池内先进行微氧充气搅拌，然后由污泥泵提升至带式污泥脱水机进行脱水处理，滤液再回流至集水池处理，泥饼清理外运。

该工艺具有占地面积小、出水水质好、抗冲击能力强、处理费用低、能耗低、运行安全可靠等优点。出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表1一级A标准，即COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤5（8）mg/L。

二、结论和建议

近期，笔者根据实地调查，对西流湖区域生活污水的特点及组成有了一定的了解，总的说来，该区域生活污水的主要特征有：

1.人口分布较为分散，管网收集系统不健全，粗放型排放。

2.用水量标准较低，排放量小。

3.水质及水量随季节、昼夜波动较大。

4.含部分工业废水，污水成分复杂，经现场取样分析，污水检测值均超过景观水控制指标1倍至数倍。

5.COD、氮、磷等营养物质含量较高，污水可生化性好。

集中污水处理系统+深度处理组合工艺与其他处理技术相比，具有出水水质好，抗冲击能力强，运行安全可靠、便于管理等优势，同时也遵循了节能化原则，因此更适用西流湖流域农村生活污水处理。此外，由于地区季节性缺水比较严重，在对农村生活污水处理的同时，还要充分考虑污水回用的可能性，可再生水可用作各类作（植）物的灌溉用水、景观或环境用水，实现水资源的循环利用。