浙江省农村生活污水的资源化利用工程设计

文／王绪寅、施猛猛 浙江问源环保科技股份有限公司 浙江宁波 310000

1、引言

近年来随着我国工业化、城市化和农业现代化的发展，水资源的需求量也不断增加，水资源的短缺也逐渐成为制约我国经济可持续发展的瓶颈之一[1]。另一方面，随着我国乡村振兴战略的提出，农村地区土地利用的类型呈现更加多样化的趋势，以往单一的农业用地逐渐转变为发展规模农业的配套用地、发展生态旅游和生态农业的景观建设用地、建设乡风文明的配套公园设施用地，引进工业企业的设施配套厂房用地等[2]。这种趋势也促使农村地区水资源的利用需求结构发生改变，其中景观、公园的绿地灌溉用水逐渐成为部分农村地区水资源利用的重要组成部分。鉴于我国目前的水资源总量和用水结构现状，水资源仍作为一个主要的限制因素制约着我国农村地区的社会经济发展，发展节水灌溉、污水回用等技术已经成为了迫在眉睫的农村发展需求[3]。

农村生活污水作为一种大量排放的污水，其大部分污染物浓度满足《农田灌溉水质标准》（GB5084-2021）的要求，经适度的技术处理即可用于农业灌溉[4]，而《城市污水再生利用 绿地灌溉水质》（GBT25499-2010）的对灌溉水质的要求与《农田灌溉水质标准》（GB5084-2021）相接近因而也可考虑将处理后的农村生活污水用于绿地灌溉，这样既能缓解农村地区的用水压力，也能实现污水的资源化利用[5]。除此之外，《城市污水再生利用 绿地灌溉水质》（GBT25499-2010）对有害微生物的浓度要求相对比农田灌溉水质要求更为严格，因而，若想保证农村生活污水用于绿地、农田灌溉的安全性，需要采取合适的技术将其有害微生物浓度控制在合理的范围内。

本研究针对我国当前农村地区用水紧张的现状，结合农村地区水资源利用结构的变化，提出一种以生活污水资源化利用为最终目的，综合利用农村生活污水中氮磷营养元素的污水回用工艺：厌氧/好氧/厌氧（AAO）+人工湿地+紫外消毒+砂滤+臭氧消毒，将处理后的达标污水用于农村地区绿地、农业灌溉。通过对农村生活污水的资源化利用，一方面既能减少水肥资源的浪费，一定程度上缓解农业、绿地灌溉的缺水问题；另一方面又能解决污水中污染物的处理处置难题，从而减少环境污染[6，7]。研究选取了浙江省杭州市三个村庄作为农村生活污水回用工程的示范点，该片区域近年来大力推进美丽乡村建设，建成了现代农业产业园、景观公园、滨水慢行公园等多种设施，用水结构更加多样化，本研究重点介绍“AAO +人工湿地+紫外消毒+砂滤+臭氧消毒”技术处理该片区域农村生活污水的回用情况。

2、工程概况

2.1 废水水量

本研究设计了3个农村污水回用工程，所处理的污水以浙江省杭州市3个村庄居民在生活和生产过程中形成的污水为主，也包括从事农村公益事业、工作服务和民宿等经营活动产生的污水。3个农村污水回用工程的设计规模分别为200 m3/d、66 m3/d、30 m3/d。

2.2 设计进、出水水质

本工程涉及的3个污水处理工程的设计进水、出水水质及排放标准《农田灌溉水质标准》（GB5084-2021）、《城市污水再生利用 绿地灌溉水质》（GBT25499-2010）详见表1。

表1 设计进、出水质与灌溉用水质标准的比较

3、工艺流程及设计参数

3.1 工艺流程

该农村生活污水回用工程选用AAO工艺+人工湿地进行生物脱氮除磷，选用紫外消毒进行初步消毒，再通过集水池收集处理出水，该部分出水可直接用于农田灌溉。初步处理后的出水，后续选用介质过滤器进一步去除悬浮物（SS），再选用臭氧工艺进行强化消毒，强化消毒后的出水进入蓄水区，并在其后设置引水罐，以将处理后的出水用于绿地灌溉。蓄水区及引水罐内部均设液位计，通过电气进行联动设置，当引水罐低位，蓄水区高位时开启提升泵，保证回用水的及时补充。具体工艺流程如图1所示。

图1 农村污水回用工艺流程

3.2 主要构筑物及设备

三个回用工程的主要构筑物及设备参数见表2。

表2 主要构筑物及设备参数

4、工程运行情况

三个农村污水回用工程建成后，经一个月的调试，各处理单元均运行正常，出水水质良好，能够稳定达到设计要求。三个回用工程的进水、出水水质的平均值见表3。

将表3的数据与表1灌溉用水质标准进行比对，可以看出3个回用工程绿地灌溉出水pH的范围为7.0～7.5，出水CODcr的范围为18.4mg/L～54 mg/L，出水SS浓度范围为5mg/L～10 mg/L，出水粪大肠杆菌群浓度范围为130～300个/L，以及出水重金属浓度（详见表3），均已满足绿地灌溉的水质标准（水作、旱作、蔬菜）的标准，故将这三个回用工程的出水通过喷灌系统用于周围绿地的日常灌溉。除此之外，回用工程3的农田灌溉出水pH的范围为6.8～7.2，出水CODcr的范围为31.2mg/L～61.2mg/L，出水SS浓度范围为14mg/L～30mg/L，出水粪大肠杆菌群浓度范围为800～3500个/L，满足农田灌溉的水质（水作、旱作、蔬菜）的标准，并且考虑到回用工程3附近存在大部分的农业用地，从经济性和实用性两方面考虑，因而将回用工程3满足农业灌溉水质标准（水作、旱作、蔬菜）的部分出水用于农业灌溉。

表3 回用工程1和回用工程2的进水、出水水质浓度

表4 回用工程3的进水、出水水质浓度

三个回用工程的出水回用情况见表5，其中回用工程1#的日均灌溉量为200 m3/d，均用于绿地灌溉，灌溉面积为2683 m2；回用工程2#的日均灌溉量为30 m3/d，均用于绿地灌溉，灌溉面积为602 m2；回用工程3#的日均灌溉量为66 m3/d， 其中部分出水用于绿地灌溉（780 m2），结合该工程附近有种植蔬菜的大片农田故将该工程的部分出水用于农业灌溉（1200 m2）。

表5 回用工程的应用情况

5、技术经济分析

本项目3个回用工程总投资及运行费用见表6。

表6 各回用工程的投资及运行费用

结论：

本研究采用“AAO-人工湿地-紫外消毒-砂滤-臭氧消毒”组合工艺处理农村生活污水，出水水质基本可满足《城市污水再生利用绿地灌溉水质》（GBT25499-2010）、《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）标准，其中：

（1）污水经厌氧-缺氧-好氧-人工湿地-紫外消毒-砂滤-臭氧消毒处理后，出水粪大肠杆菌群浓度大大降低，可基本满足非限制绿地的灌溉水质标准，并且砂滤工艺能有效降低出水SS浓度，避免悬浮物堵塞喷灌喷头，大大延长了喷灌系统的寿命；

（2）污水经厌氧-缺氧-好氧-人工湿地-紫外消毒工艺处理后，出水水质基本满足农业灌溉水质标准（水作、旱作、蔬菜）的标准，可直接用于农田灌溉，实现对污水中氮磷的资源化利用；

综上，根据本研究工艺所建立的农村污水回用工程，其出水可用于农村非限制绿地、农田的灌溉，并且运行维护便捷，能耗合理，对农村生活污水的资源化利用具有良好的示范效果。