氧化塘+人工快渗滤工艺对农村生活污水处理效果分析——以禄劝县撒营盘镇13个村落为例

起德花，李立雄,2，阚绍远，李赛宏，罗维唯，杨爱松，杨伟光

(1. 云南水工源工程设计有限公司，云南 澄江 652500；2. 云南省生态环境科学研究院，云南 昆明 650000；3. 云南三龙工程技术有限公司，云南昆明 650000；4. 北京国环清华环境工程设计研究院有限公司云南分院，云南 昆明 650000)

1 引言

随着经济社会的快速发展，农村居民生活水平不断提高，农村污水排放量日益增长[1]。我国从20世纪80年代就开展了农村污水处理技术方面的研究[2]，但农村污水收集率较低、设备运行不稳定、后续维护和管理困难。目前，我国对农村污水水质的研究主要集中在重点流域，对云南饮用水源地的关注相对较少。

农村生活污水处理已经刻不容缓[3]，很多专家针对云南省农村基础状况和经济能力，探索推荐了适宜云南省运行成本低、占地面积小、观赏性强的农村生活污水处理技术模式，包括改良A2O和人工湿地结合技术[4]、生物滤池[5]、生物膜、氧化塘[6]等生态处理技术，厌氧—跌水曝气工艺等组合工艺[7]，但是氧化塘+人工快渗滤工艺对污染物去除有很好的效果，对于农村生活污水处理方面应用前景广阔。

位于云龙水库流域的昆明市禄劝县撒营盘镇距离县城62 km，人口相对集中、土地资源紧缺，云龙水库占昆明主城区供水量超过70%[8]，环境敏感性高。禄劝县云龙水库重点村落环境综合整治工程涉及的13个村落都靠近云龙水库。由于靠近水体，污水能直接排入河道，间接对水库水体产生影响。据研究，云龙水库主要污染源为农村居民生活污水。在流域治理过程中，根据村落人口分布情况以及土地利用性质，采用氧化塘+人工快渗滤工艺，13个村落建立10个小型污水处理站。本文对撒营盘镇九龙块、九龙井、本增村等13个村落10个污水处理站进出水水质进行监测和分析，可为今后农村生活污水的处理提供技术参考[9]。

2 工艺方案

2.1 工程区域概况

云龙水库位于昆明市北部的禄劝彝族苗族自治县云龙乡，距县城 58 km。水库设计总库容 4.84 亿m3，正常储水量 3.97 亿m3，年供水量 2.5 亿m3，承担昆明主城区主要供水任务[10]。撒营盘镇位于云龙水库流域上游，13个自然村，建设10座污水处理站，受益居民937户，4032人。

2.2 处理工艺

10个污水处理站均采用氧化塘+人工快渗滤工艺(图1)。①生活污水经过PVC污水收集管自流进入生态化粪池，在生态化粪池入口处设置简易格栅，除去水中垃圾及悬浮物，水体表面满铺生态浮床，一方面防止臭味散发，另一方面促进厌氧发酵。②二级微曝气氧化塘，为了消除温差和自然分层，高效增氧，快速改善水体的污染，利用低曝气理论高效去除水中氨氮等营养物质，采用太阳能解层曝气机，将表层超饱和溶解氧，循环打入水下。③微曝气氧化塘出水通过水泵(采用太阳能水泵)提升进入生物过滤池，利用生物过滤单元截留水中悬浮物，并高效去除水中氨氮。④尾水进入快渗池。快渗池结构设计采用目前较为先进的短程滴滤布水方式，均匀高效，具有流程短、负荷高、出水水质好等优点。湿地基质上种植兼具净水和景观功能的水生植物和陆生花卉植物，与环境融合。⑤最后尾水流入稳定塘资源化利用。设计参数如表1所示。

图1 氧化塘+人工快渗滤工艺流程

表1 主要构筑物设计参数

2.3 设计水量

将氧化塘+人工快渗滤工艺应用于云南省昆明市禄劝县撒营盘镇农村生活污水处理。按排水定额人均日排水量为 90 L[11]，污水收集率为 80%，污水处理率不低于90%，根据不同村人口情况，设置处理规模为 3 座30 t/d，4 座50 t/d，1 座65 t/d，1座100 t/d，1 座150 t/d。

2.4 工艺进出水水质指标和排放标准

污水中除了本村居民的生活污水外，还含有部分农业面源的污水和居民养殖废水，因此设计进水有机物浓度较高。出水标准可达《云南农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB53/T 953-2019)一级A标准[12]。设计化学需氧量CODcr进水浓度≤200 mg/L，出水浓度≤60 mg/L；设计悬浮物SS 进水浓度≤100 mg/L，出水浓度≤20 mg/L；设计生化需氧量BOD5进水浓度≤120 mg/L，出水浓度≤10 mg/L；设计总氮TN进水浓度≤30 mg/L，出水浓度≤20 mg/L；设计氨氮NH3-N进水浓度≤50 mg/L，出水浓度≤8 mg/L；设计总磷TP进水浓度≤3 mg/L，出水浓度≤1 mg/L。

2.5 水样采集与分析

(1)水样采集。项目建成后，于2019 年2月27日、2020年4月10日、2021年8月10日，用注射器采集撒营盘镇九龙块、九龙井、本增村等13个村落的10个污水处理站进、出水口水面下10 cm处水样。采集后样品置于5 ℃的保鲜箱保存，并3 h内送往云南环绿环境检测技术有限公司进行测样，48 h 内测样完毕。

(2)测定方法。水样测定方法：单个水样每项指标测定6次，采用重铬酸盐法(HJ828-2017)测COD，最低检出限4 mg/L；采用纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)测NH3-N，最低检出限0.025 mg/L[13]；采用重量法(GB11901-1989)测SS，最低检出限4 mg/L。

(3)计算去除率。

(1)

式(1)中，C0为进水口水样浓度， mg/L；Ca为出水口水样浓度， mg/L。

(4)数据分析方法。所获得数据用 Excel 2010 软件进行处理和计算，用SigmaPlot 10软件绘图。

3 处理效果分析

对该处理工程近3年(2019～2021年)的进出水质进行监测分析[14]，结果如图2～图4所示。用氧化塘+人工快渗滤工艺处理撒营盘镇13个村落生活污水，CODcr进水水质为：96.5～103.90 mg/L，出水水质为：25.86～29.55 mg/L，去除率在69.46%～74.11%之间；SS进水水质为：69.86～86.85 mg/L，出水水质为：14.10～16.66 mg/L，去除率在76.15%～83.76%之间；BOD5进水水质为：32.36～38.16 mg/L，出水水质为：9.24～10.60 mg/L，去除率在67.26%～75.79%之间；TN进水水质为：18.61～24.19 mg/L，出水水质为：5.77～7.75 mg/L，去除率在63.69%～71.56%之间；NH3-N进水水质为：9.49～15.50 mg/L，出水水质为：3.09～5.28 mg/L，去除率在62.90%～69.10%之间；TP进水水质为：1.70～1.82 mg/L，出水水质为：0.59～0.72 mg/L，去除率在60.33%～66.05%之间；进水pH值在6.85～7.39之间，出水pH值在7.32～7.62之间，出水水质达标，本工艺对云南农村生活污水处理效果好。此外，近3年各污染物去除率波动范围小，氧化塘+人工快渗滤工艺运行状态稳定。

图2 2019年02月27日进出水水质和去除率

图3 2020年04月10日进出水水质和去除率

图4 2021年08月10日进出水水质和去除率

4 效益分析

4.1 环境效益

氧化塘+人工快渗滤工艺在昆明市禄劝县撒营盘镇13个村落污水处理中的应用，对于保障云龙水库饮用水水质具有很大意义，10个小型污水处理站每年共可以降解CODcr2337.04 t/a，降解NH3-N 50.66 t/a，降解TP 12.99 t/a，降解TN 118.22 t/a，可以很好的保护云龙湖水库、周边河道、保障饮用水安全等。出水还可以运用于农田灌溉、景观等，有效填补流失的地表水[15]，该工艺出水水质良好，其环境效益符合美丽乡村建设要求，为更好建设美丽乡村奠定良好基础。

4.2 经济效益

氧化塘+人工快渗滤工艺的应用将改善项目区的环境卫生条件，由此可以减少民众因环境问题而引发的健康问题，减少村民健康治疗费，此外，促进当地建设发展。在我国西南部地区，人少地多，氧化塘技术的应用前景比较广泛[16]。

氧化塘+人工快渗滤工艺结构简单，采用全生态处理技术，副产品产生，无噪音，不扰民，占地少、投资低、运行费用低、管理方便，对于经济相对落后的云南农村而言，具有较高经济效益。

5 结论

通过在项目中的应用分析，可以得出氧化塘+人工快渗滤工艺在云南农村污水治理中具有以下特点：

(1)去除效率高，运行稳定。氧化塘+人工快渗滤工艺运行稳定，对于CODcr、BOD5、TN等污染因子具有较好的去除率。其中对SS去除率76.15%～83.76%，NH3-N去除率达 62.90%～69.10%，BOD5去除率在67.26%～75.79%，TN去除率达 63.69%～71.56%，TP去除率达60.33%～66.05%，CODcr去除率达到 69.46%～74.11%。出水水质达《云南农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB53/T 953-2019)一级A标准，达到预计目标。

(2)生态节能。采用全生态治理技术，合理选用高新设备，提高动力效率，降低能耗，采用清洁太阳能源，适应农村运行管理机制和管理特点，最大限度降低运行费用，从根源上解决农村污水运行费用问题。

(3)注重功能性与景观观赏性。耐冲击负荷强，适用范围广；采用生态治理理念，注重环境效益与社会效益的结合，结合水处理设施建设农村小型生态园，体现农村适居住人文理念。

(4)资源化利用。环保的根本处理在污染物资源化，通过生态治理模式，污水处理后变成清洁水，用于农村环境景观构造，形成农村生态湿地休闲园；清洁水用于生态鱼养殖，把污水资源化，形成经济效益、环境效益、社会效益的有机结合。

(5)环保优先、节约用地。采用全生态处理技术，既有环保效益，又有生态景观效益；严格控制臭味及其他有碍感官的副产品产生，无噪音，不扰民，占地少、投资低、运行费用低、管理方便，避免工业化操作管理模式，适应农村设施管理特点。