强化人工快渗工艺处理西南农村分散型污水实践

王志强 黄祥 郭卫广 雍毅 吴怡

（四川省生态环境科学研究院，四川成都 610041）

1 引言

农村的发展和农村的人居环境一直是党和政府关注的重要问题，自2008 年起，国家实行了“以奖促治”政策，中央安排了农村环保专项资金支持村镇开展环境综合整治和生态示范建设。该政策主要是针对农村分散污水治理，专项资金解决了地方政府环境保护措施投资的压力。但对多数镇、村而言，其财政本身就较为紧张，无力负担运行这笔费用，农民收入水平较低，更难以征收污水处理费用。因此，运行费用不足导致相当部分农村生活污水处理设施无法正常运行，成为“晒太阳工程”［1］。

四川地区农村居民聚居点一般位于山区或半山区，污水排放分散，进行集中处理投资高、难度大，政府难以为其建设污水处理设施进行集中处理，其排放的污水很难纳入城镇污水处理体系。因此探索运行费用低、处理效果好的污水处理模式，是农村打造干净整洁有序美丽人居环境提出的客观需求［2］。

2 材料和方法

2.1 示范工程简介

本文针对农村生活污水污染这一问题，在对农家乐水污染状况进行调查的基础上，结合农家乐的自身特点，提出了以自复氧生物滤池为主的污水处理工艺，并将该工艺应用于蒲江县光明乡某农家乐。工艺流程见图1。

图1 工艺流程

该工艺的主要优点是：完全符合农村生活污水不连续的来水特点，耐水量和水质的冲击负荷；无污泥运行维护费用；投资省，处理费用低，运行管理方便；只有一次提升消耗电费，基本不需要运行维护；处理效果好。根据1 年无人值守的运行发现，出水水质基本能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级B 标准。

该工艺的主要参数如下：

（1）预处理：选用格栅、隔油、沉淀的组合方式，隔除油污。厌氧部分选用接触厌氧工艺，池内设置立体弹性填料。

（2）自复氧生物床（滤池）：该部分是本工艺核心部分。在传统快渗工艺基础上进行了改进，设置了复氧管，利用好氧、兼氧微生物，实现对有机物的去除，同时实现氨氮硝化及自身反硝化。采用上进水、下出水的布水方式。顶部细沙填料，d10＝0.55 mm，厚0.6 m；中间承托层粒径1～3 cm，底部承托层粒径2～5 cm，均厚0.5 m［3-5］。

（3）人工湿地：处理后废水进入人工湿地，配当地植物。前部少量漫流，后部全部采用砾石床湿地，水位可调。利用植物去除氮磷，进一步削减其他污染物。

2.2 进水水质

本项目选取成都市蒲江县光明乡某农家乐为试验地点，其排放的污水中有机物成分含量高，含有动植物油脂和各种洗涤剂，具有水量水质变化大、含油量高等特点［6-8］。试验期间，每月采集样品1 次，共采集有效样品12 次，获得了一个普通农家乐1 年的污水处理数据。本文将针对各监测指标进行分析，根据近1 年的监测，某农家乐进水平均值见表1。

表1 某农家乐污水浓度 mg/L

2.3 分析指标

分析指标主要是COD、氨氮、总磷，分析方法均为国家标准方法。

3 结果讨论

3.1 COD 去除效率分析

COD 各工艺段去除效率见图2。

图2 COD 各工艺段去除效率

由图2 可以看出，污水COD 经厌氧处理后，去除率占总去除效率的26.53%；污水经自复氧生物床（滤池）处理后，COD 去除率占总去除效率的63.33%；污水经人工湿地床处理后，COD 去除率占总去除效率的10.14%。

COD 各工艺段浓度平均值见表2。

表2 COD 各工艺段浓度平均值

3.2 氨氮去除效率分析

氨氮各工艺段去除效率见图3。

图3 氨氮各工艺段去除效率

由图3 可以看出，污水氨氮经厌氧处理后，去除率占总去除效率的22.81%；污水经自复氧生物床（滤池）处理后，氨氮去除率占总去除效率的69.01%；污水经人工湿地床处理后，氨氮去除率占总去除效率的2.72%。

氨氮各工艺段浓度平均值见表3。

表3 氨氮各工艺段浓度平均值

3.3 总磷去除效率

总磷各工艺段去除效率见图4。

图4 总磷各工艺段去除效率

由图4 可以看出，污水总磷经厌氧处理后，去除率占总去除效率的31.46%；污水经自复氧生物床（滤池）处理后，总磷去除率占总去除效率的52.57%；污水经人工湿地床处理后，总磷去除率占总去除效率的11.61%。

总磷各工艺段浓度平均值见表4。

表4 总磷各工艺段浓度平均值

3.4 项目参数

本项目污水处理示范装置的处理规模为20 m3/d，人工快渗池表面积为40 m2，池深2 m，其中，滤层厚度1.5 m，衬托层0.5 m。

本项目实践过程中水力负荷270 m/a，大于《室外排水设计规范》（GB 50014—2016）中土地处理快速渗滤水力负荷5～120 m/a。

本项目淹水时间为0.25～0.5 d，落干时间为3～5 d。

本项目人工快渗池为构筑物单体，不受土地处理工艺中地下水水位影响。

根据处理水量和总投资计算，吨水建设投资成本为3 753 元。

项目污水处理费为每吨污水0.15 元，主要费用为一次提升的电耗，运行较为经济，适合农村运行。

4 结论与建议

4.1 结论

通过1 年的试验检测，预处理＋自复氧生物滤池＋人工湿地工艺能稳定处理农家乐产生的污水。监测期间COD 出水口浓度为45.81 mg/L，氨氮出水口浓度为1.12 mg/L，总磷出水口浓度为0.15 mg/L。即便在冬季也能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级B 标准［9］。

工艺的核心部分是自复氧生物滤池，即工艺的快渗部分。COD 去除率占总去除效率的63.33%，氨氮去除率占总去除效率的69.01%，总磷去除率占总去除效率的52.57%。可以单独或和其他工艺组合运用，都能获得较好效果。

4.2 建议

本项目后期通过在改进工艺基础上，池底增设穿孔曝气管，发现并不能明显强化复氧功能。本项目总氮去除效率不稳定，如果对去除总氮有较高要求，建议淹水时间取7～9 d，落干时间为12～16 d。