气动生态氧化沟技术在农村污水治理中的应用

刘三明

（福建环卫士环保研究院有限公司，福建 泉州 362000）

气动生态氧化沟技术在农村污水治理中的应用

刘三明

（福建环卫士环保研究院有限公司，福建 泉州 362000）

阐述了气动生态氧化沟工艺的原理、流程等，结合工程实例，分析了该工艺在农村污水治理中的应用效果，结果表明该工艺效率高、出水水质稳定性好、耗能低，值得推广。

氧化沟；生活污水；深度处理；高效

前言

近年来，中小型分散污染源成为环境整治的重点，治理方式以就地治理为主。但传统治理方法普遍存在管理难、运行成本高、维护难、可控性差、治理成效低、易造成二次污染等问题，导致整体社会环境效益较低。因此，迫切需要一种新型治理方法，突破瓶颈，解决问题。

1 气动生态氧化沟

1.1 工艺原理

气动生态氧化沟工艺遵循生态学的基本规律，强化生物多样性，以建设水体微环境为中心，具有多元化水生生态微环境与强大的生物食物链。主要工艺原理为：

（1）气动供氧原理：工艺核心为气动氧化沟系统，在气动循环供氧装置配套下，仅用一台低功率的风机即可带动整个水体回流循环并复氧，使水体中的污染因子与生物反应器充分接触，并且稀释了原水，降低了水体中溶解氧的消耗，提高了缓冲能力与抗冲击负荷，延时了曝气效应。在水生植物及水体微环境的系统化设计下，水体生物链得到了全面发展，强大的水生生态食物链及高效的污染因子降解功能，使水体化学需氧量快速降低，从而实现了间歇供氧循环，大大降低了运行成本。

（2）生物膜代谢原理：在氧源充足的条件下，微生物迅速繁殖，填料上的生物膜逐渐增厚，当生物膜达到一定厚度时，生物膜内层逐步开始繁殖兼氧—厌氧菌，并不断扩散，厌氧产生的代谢物（如CH4）逸出，使内层生物膜脱落。在生物膜脱落的填料表面重新形成生物膜，周而复始，生生不息，从而形成以自然规律为基础的生物反应器构件。

1.2 工艺流程

气动生态氧化沟技术的工艺流程为：废水来源→格栅井→厌氧池→生态池→达标出水。该系统构筑物相当简约，应用至今已经过三次以上的技术升级，抗冲击能力强，地理条件许可，均设计为自流系统，节省调节池及节约提升耗能。具体流程如图1。

图1 工艺流程图

生态池的第一渠为进水渠，中间渠与第一渠均为循环渠实现延时曝气与抗冲击效应，最后一渠为沉清渠，沉清后出水，其底泥部分被回流至循环渠中继续发挥其应有效应，另一部分则定期回流至厌氧池；厌氧池内布施有能够承载高密度生物膜的生物载体，在物种丰富的生物污泥的补充下，厌氧效应得到高效发挥，从而实现高效分解与降解污染因子；在高效厌氧池的作用下，大大降低了后续治理负荷，同时在延时曝气的生态池上的污染浓度得到快速稀释与降解，极大降低了生态池的需氧量，实现了间歇工作的节能效应，同时在食物链强盛的系统中形成各种共代谢功能，难降解的污染因子及有机污泥得到有效降解，污泥就地降解率高达90%以上。具体循环示意如图2。

2 运行效果

本文选取4个气动生态氧化沟工艺处理的实践案例进行分析，分别为下洋镇溪塔村、东平镇文峰村、下洋镇含春村、达埔镇岩峰村的污水处理项目。均建设于2013年，至今无需专业管理人员管护，系统均稳定运行。

项目的工艺流程设计均为：污水→格栅井→厌氧池→生态池→出水。其中格栅井主要目的是过滤掉污水中的大块物质（如塑料袋等）。厌氧池主要功能为水解酸化。生态池主要功能是降解水中的污染物质（4个案例项目均建设于工艺升级前，生态池最后的渠并非沉清渠设计）。

设计目标：污水经过水生态技术污水处理系统，出水主要水质指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，主要水质指标见表1。

2.1 主要污染物去除率分析

经永春县环保局验收，4个项目的进出水质及主要污染物的去除率等检测数据见表2。

从表2可见，气动生态氧化沟工艺对COD的去除率在85%～92%，BOD去除率也达到了98%～99%，氨氮去除率高达98%～100%，出水水质优于预计的目标，由此可得该工艺对COD、BOD及氨氮均有良好的去除效果。该工艺未建沉淀池，出水水质的悬浮物SS平均值达到13mg/L，说明该系统同样对于SS及污泥也有很好的去除效果。

2.2 耗能分析

气动生态氧化沟属微动力系统，设备非常简单。自流系统仅风机运行需用电，非自流系统则多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等项目的运行（风机）年耗能仅需1200～3200元。气动生态氧化沟稳定工作的耗能很小，是节能系统的体现。

2.3 稳定性分析

通过项目验收时的不同时间取水的水质检测，考量整个系统的稳定性。依据溪塔、文峰、含春、岩峰4个项目进出口浓度对比，COD浓度范围在182～68.2mg/L，NH3-N的浓度范围48.9～6.2mg/L，从浓度变化来看，符合农村污水水质不均匀的特点，经过气动生态氧化沟系统处理后，出水浓度稳定在一定范围内，没有大的波动，系统处理后的水质稳定。综上所述：气动生态氧化沟系统出水水质具有良好的稳定性。

2.4 占地面积分析

4个项目采用的工艺流程与各功能区占地面积见表3。

表3 4个项目的指标

气动生态氧化沟的系统工艺简单，处理流程一致，采用进水 - 格栅井 - 厌氧池 - 生态池 - 出水的工艺，其中厌氧池等地埋式面积可以覆土作为绿化工地，而气动生态氧化沟面上的水生花圃可作为景观绿化，既能节约土地资源，又能绿化美观。占地面积较传统氧化沟工艺占地面积小，也无需大规模进行施工建设构筑物，仅需要基础工艺的施工建设，省时省力。

3 效益分析

3.1 环境效益与社会效益

污水处理工程建设对于改善农村环境，保障人民身体健康具有极为重要的意义，其环境效益日益明显。以东平镇文峰村为例，每年可降解COD4.19吨，降解氨氮1.15吨，且可以有效保证河道、湖泊等水质质量，出水还可运用于景观、绿化等，填补地表水的流失。

3.2 经济效益

相对传统的工艺，气动生态氧化沟工艺在建设成本上可节约20%～30%的造价；在用地面积上，可节约30%～50%；在运行成本上，每吨水的运行费用可以节约50%～70%，具有较高的直接经济效益。

4 结论

通过该项目的应用分析，可以得出气动生态氧化沟技术在农村污水治理中具有以下突出特点：

（1）效率高。气动生态氧化沟工艺对于COD、BOD、SS、NH3-N等污染因子，具有较高的去除率，出水水质好。其中COD去除率85%～92%，BOD去除率98%～99%，氨氮去除率高达98%～100%，出水SS平均值达到13mg/L。

（2）耗能低。气动生态氧化沟工艺的自流系统耗能，仅为风机运行所需的电量，非自流系统则多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等项目的运行（风机）年耗能仅需1200～3200元。

（3）出水水质稳定性好。经气动生态氧化沟工艺处理后，各项目的出水浓度都稳定在一定范围内，没有出现大的波动，其中COD的浓度范围在68.2～182mg/L，NH3-N的浓度范围在6.2～48.9mg/L。

（4）管理简单。气动生态氧化沟为遵循生态学基本规律的纯生态系统，运行管理时不需过多的人工介质干预生物食物链的发展，因此，管理人员只需要管理好电控设施即可。

（5）工艺简单。无需调节池、沉淀池、污泥池及污泥处理设备，在每天8～16个小时工作状态下可完成有机污泥就地降解。

[1] 氧化沟活性污泥法污水处理工艺技术规范编制说明[Z]．

[2] 给排水设计手册（第5册）：城镇排水（第2版）[M]．北京：中国建筑出版社，2004，122-135．

[3] 吴磊，吕锡武，李先宁，等．处理农村污水的跌水充氧接触氧化技术设计研究[J]．安全与环境工程，2007，14（3）：33-36．

[4] 李远，王晓霞．我国农业面源污染的环境管理：背景及演变[J]．自然生态保护，2005，4（2）：23-24．

[5] 邓荣森，王镜植．跌水曝气系统在污水工艺上的运用前景探讨[J]．重庆建筑大学学报，2007，29（1）：78-84．

Application of Pneumatic Eco-Oxidation Ditch Technology in Rural Sewage Treatment

LIU San-ming
(Fujian Environment Guards Environmental Research Protection Institute Co., Ltd, Fuzhou 362000, China)

The paper explains the basic operating principle and fow of the pneumatic ecological oxidation ditch technology and analyzes the application effects of this technology in the rural sewage treatment in combination with the engineering examples. The result shows that this process has the advantages of high effciency, better stability of water quality and low energy consumption. It is worth to popularize the experiences in the treatment of wastewater.

oxidation ditch; domestic sewage; advanced treatment; high effciency

X703

A

1006-5377（2017）01-0060-03