蚯蚓生态滤池工艺处理农村生活污水的设计与运行试验

李 洁 安霖钰

(1.贵州绿兴清源环保有限责任公司,贵阳 550002;2.贵州省生态环境监测中心,贵阳 550081)

农村污水治理是农村人居环境整治和农村环境综合整治的重要内容。目前,贵州省农村生活污水治理基础薄弱,大部分农村地区因为没有完善的污水处理设施从而导致污水直接排放,极大地影响了农村生活环境。针对农村污水的处理,有多种多样的治理模式和技术路线,按照治理模式主要有集中处理-达标排放、集中处理-资源化利用、分散处理-达标排放、分散处理-就地利用四大类[1-3];按照处理的工艺流程可简单分为预处理、生化处理、深度处理等;按照采用的技术原理包括生物处理、生态处理和生物-生态组合处理技术等[4-7]。

正所谓：“存人失地，地仍可得；存地失人，必将人地皆失”，现代社会竞争就如同战争一般，人才是最根本的资源，甚至直接影响着整个“战局”。面对社会上激烈的人才竞争形势，必须重视人力投资，完善人力资源开发机制，为企事业单位发展提供强大的核心竞争力。人力资源开发是一个系统工程，必须要整体把握，层层负责，一方面组织领导必须加强对此的重视程度，完善相关人力资源“进”“出”机制，丰富相关培训手段，落实职业发展指导工作；另一方面员工自身必须有自我开发意识，主动学习，不断寻求发展机会，对自身职业发展有一个明确的规划，真正实现个人发展与组织发展的统一。

农村污水处理的高能耗一直是农村污水处理的瓶颈之一,高能耗是污水处理设施运行成本高的主要原因,直接关系着污水处理设施是否能够长效运行。贵州省各地早期参照城市污水处理厂“大建管网、集中收集处理”模式,部分项目选择投资大且运维成本高的“高大上”处理工艺进行处理,但因不符合农村分布较散和边远农村人口用水量低等实际情况,不仅投资大且运行成本高,加之运维管理不到位导致很多农村污水治理设施无法正常运行,长时间处于“晒太阳”状态。“十四五”期间,农村生活污水治理设施建设成本高、运行维护难度大等问题客观存在,长效机制有待健全,任务依然艰巨[8-9]。

为此,本文以贵州某镇农村废水处理项目为例,选择蚯蚓生态滤池工艺进行试验与设计,项目运行结果表明,该工艺具有运行管理费用低、氮磷去除效果好、可资源化回用等特点,为农村污水的低成本处理及资源化利用提供了技术参考。

1 工艺简介

生态滤池具有占地面积小、建设成本低、抗负荷冲击性能好、出水水质好、后期运维管理成本低等优点。蚯蚓生态滤池属于生物-生态组合处理技术,整个生态滤池一般由三个主要部分组成,包括了进水配水装置、生态滤床和排水装置。其中生态滤床是蚯蚓的主要活动场所,也就是污染物降解的主要功能实现区域[10-11]。污水经过提升泵或自流到蚯蚓生态滤池的布水区域,污水经过上层布水系统后,均匀分布在生态滤床上,蚯蚓生态滤池自上到下布置有弹性纤维填料、蚯蚓主要活动土壤区以及陶粒复合滤料区,经蚯蚓和微生物净化作用后经下部排水区收集排出,出水口设置取样检测阀。蚯蚓生态滤池示意图如图1。

图1 蚯蚓生态滤池示意图

本项目用的蚯蚓生态滤池在结构形式、布水方式及滤料方面等都进行了功能优化,采用生态节能的设计理念,一方面利用复合基质—专用植物—微生物等构成系统联动机制,稳定控制农村生活污水的生物脱氮除磷效果。滤池上种植的植物,不但自身可以吸收净化污水中营养物质,同时可以通过根系的泌氧作用(指水生植物通过通气组织将光合作用产生的氧气运输到根部,并释放到根际土壤或水体的过程,水生植物根系泌氧有助于植物对水体污染物的去除)以及硝化作用,加上根系周围的微环境,有利于强化滤池脱氮除磷效果[12-14]。另一方面,滤池上种植的植物在净化污染物的同时,也可以起到美化农村景观的效果。

2 工艺设计

2.1 项目区域基本概况

因此,试验设计采用的流程简图如图2。

预测本项目涉及的农村人口大约为512人,村内另有一所非寄宿制小学及两所民办幼儿园,学校师生人口大约为439人,共951人。参照《乡(镇)村给水工程技术规程》(CJJ123-2008),结合工程所在地居民的生活情况和发展需要,本项目设计该村居民近期最高日生活用水量按80 L/人·天计,参照《贵州省行业用水定额》(DB52T725-2011)非住宿制学前教学、初等教育、中等教育最高日生活用水量为30L/人·天,污水形成率按85%计,污水量预测日平均为40 m3,因此确定水处理规模按40 m3/d设计。

2.2 设计进出水水质

设计进水水质参考类似农村生活污水水质特性及浓度,结合乡镇居民生活污水水质参数,处理后的污水执行贵州省《农村生活污水处理水污染物排放标准》DB52/1424-2019一级标准,结果如表1所示。

表1 设计进、出水水质及设计处理率一览表

2.3 设计工艺流程

根据该村的实际情况,综合考虑技术可行性及经济可行性分析,蚯蚓生态滤池工艺设计时考虑的重点如下:

(1)预处理系统:农村生活污水排放具有污染负荷变化系数较大、悬浮物高、水质波动明显的特点,设计“格栅+调节池”组合预处理系统,保障后续生物处理稳定高效。

图表式节点管理模式在油田社区服务板块的应用…………………………………………………………………杨 勇（4.91）

规格尺寸:L×B×H=2000mm×400mm×600mm

(3)控制系统:操作时采用淹水与落干交替运行的方式,可以使蚯蚓的作用得以充分发挥,而且有利于形成不断交替变化的氧化还原环境,达到最佳的微生物硝化反硝化效果,对污染物(特别是总氮及有机物)有良好的净化效果。

项目位于贵州某新建移民新村,居民建筑形式以低层楼房为主,每栋楼房均设置有化粪池,村内街道两旁设置有下水道,经现场踏勘发现,下水道虽设有雨水井及污水井,但雨污并未进行分流。村内生活污水(包括餐厨废水、洗涤废水、沐浴废水等)及雨水经过管道流入化粪池后,未经过进一步处理,经沟渠直接流入村内小河沟,小河沟内废水最终会流入清水江流域,将一定程度增加清水江流域污染负荷。

图2 工艺设计流程简图

农村生活污水通过管网收集后,经过格栅去除悬浮物或杂物后,汇入调节池,沉淀、匀化、稳定水质的同时也进行一定程度的水解酸化预处理后,提高小分子挥发性脂肪酸的含量,便于蚯蚓取食,同时减缓系统的有机污染冲击负荷,再流入蚯蚓生态滤池系统。

其次，企业经营目标的实现并非是凭借一己之力即可完成的事情，是企业各部门、员工之间团结努力，共同实现绩效目标的过程。激励管理是促进绩效提升的重要手段，因此需要通过绩效考核来提高企业员工的凝聚力，让他们可以将个人发展与企业发展结合到一起，尽快找到自己在团队中的所处地位，从而激发出更多的工作积极性，扩大上升空间。

将车组与车次按顺序进行匹配。首先根据步骤(2)与步骤(3)对车组号及车次进行排序，然后按照排名先后进行匹配。尽量安排日均走行里程小的车组去担任里程数大的车次，但由于股道约束、车组停放位置等因素的影响，车组与车次往往无法实现最佳匹配。

经预处理系统后进入改良型多功能复合生态滤池系统,充分利用滤池内复合基质—专用植物—微生物的协同作用,促进 C、N、P 转化与矿化,使得生活污水能够得到更有效的处理。蚯蚓在滤池内通过其砂囊研磨与肠道的生物化学作用,在土壤活动层内的机械疏松、消解作用以及与微生物的协同作用,可防治土壤板结、堵塞,而且能有效提高微生物数量及微生物活性,促进有机物质的有氧分解转化、含氮有机物硝化及反硝化作用等,提高TN、NH3-N、TP、SS和CODCr等污染物的去除效率[15-16]。本着因地制宜的原则,出水达标后可直接回用于农田灌溉、生态农业用水等,实现资源化利用,或者进一步引入人工湿地进行深度处理后外排到地表水体。

2.4 主要单元设计参数说明

(1)格栅

数 量:1台

格栅设计参数:过栅流速0.6～1.0m/s,有效水深1.0m

(2)配水系统:优化配水系统,保障水力负荷的稳定,避免配置不当会导致短流或壅水;同时还可以提高系统的表面水力负荷。

数 量: 1座

结 构:采用地下钢混结构

型 号:GSHZ-300

配套设备:

类 型:回转式机械格栅

(3)候选人采取自荐报名方式，在报名参加竞选的人员中，通过文化品德方面的考察，选择若干名候选人接受村民投票选举.选举完全实行“对策选人”，选举时先由各候选人进行演讲答辩，提出自己对该村基本情况的分析和自己的“治村方略”，解答村民疑问，然后由村民选出对本村情况有更正确认识、思路对策更切合本村实际的“带头人”.

对患者生活方式改善、自我血糖监测、血糖控制情况进行观察记录；并对患者治疗前后空腹血糖及糖化血红蛋白进行测量；采取问卷调查表，对患者护理前后糖尿病知识掌握情况进行调查，该调查表总分为100分，分数越高，则表示患者知识掌握度越好；

调节池规格尺寸:L×B×H=3500mm×3200mm×2800 mm

(2)调节池

泵前低压旋转网式过滤器(见图1)由双浮筒做浮体，将低压旋转网的滤筒及滤筒旋转驱动装置和反冲洗结构固定于浮筒上自成一体，安装于抽水水泵取水口的前端。与传统过滤器相比该过滤器在过滤过程中无需加压，利用自然水头(0.5～1.0 m)低压渗透过滤；滤筒过滤面积大，且过滤精度较高，采用200目过滤网，过滤泥沙颗粒可达300目，能有效处理水体中细小的悬浮物；同时可适应不同的水位要求，保证过滤水均为表层低悬浮浓度的水；微过滤机敝开设计，滤网反冲洗部分位于水面以上大气中，在自清洗时反清洗效率高，滤网再生效果好。

在某项目调试过程中，紧挨着RPT的设备D3频繁离线，硬件更换之后，故障仍然存在。通过排查MVB线路及连接器，没有发现明显异常，每段线路阻抗均为(1±10%)×120 Ω，符合IEC 61375标准要求。故障线路拓扑示意如图1所示，总线主BA和离线的从设备D3分别位于中继器RPT的两侧。

设计参数:污水停留时间8 h

(3)蚯蚓生态滤池

在摸清就诊等候时间之后，林茜主任和专责小组又把关注点放在取消等待的问题上。他们获得的基础数据显示：医院平均候药时间是34分钟；并且，从10点半到14点的时段，等候时间最长，大于40分钟。

生态滤池规格尺寸:L×B×H=7000mm×3200mm×2800 mm

2.微波炉的工作原理：微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则是用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5 cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物便被“煮”熟了。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其他炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。目前，其他各种炉灶的热效率都无法与它相比。

设计参数:污水停留时间16 h

3 运行效果分析

3.1 技术可行性分析

采用蚯蚓生态滤池对该村生活污水处理进行了验证性研究,装置稳定运行后,经过连续4个月的试验考察,每隔10天,对进水、出水中主要污染因子进行采样检测分析,结果见表2,各参数变化趋势图见图3～图8。

表2 蚯蚓生态滤池对生活污水的处理试验数据表 单位:mg/L

图3 蚯蚓生态滤池对CODCr的去除效果 图4 蚯蚓生态滤池对BOD5的去除效果

图5 蚯蚓生态滤池对SS的去除效果 图6 蚯蚓生态滤池对TP的去除效果

图7 蚯蚓生态滤池对TN的去除效果 图8 蚯蚓生态滤池对NH3-N的去除效果

由表2及图3～图8可知,根据进水水质和出水水质计算,蚯蚓生态滤池对生活污水中COD、BOD5、SS、TP、TN、NH3-N等的平均去除率可以分别达到79.53%、86.89%、92.26%、68.21%、50.52%、86.79%,能够达到设计去除率负荷值,出水水质均可满足贵州省《农村生活污水处理水污染物排放标准》DB52/1424-2019一级标准。同时,按照设计污水量计算,整村每年对COD、BOD5、SS、TP、TN、NH3-N等污染负荷的削减量将分别达到2048 kg/a、1226 kg/a、1660 kg/a、18.92 kg/a、173.0 kg/a、219.7 kg/a,降碳脱氮除磷的效果明显。因此,蚯蚓生态滤池是一种技术可行的处理农村污水的适宜工艺。

同时,蜓蚓生态滤池对系统内产生的生物污泥有减量化的效果,其减量率达40.5%～48.2%,明显高于普通剩余污泥的减量率。蜓蚓生态滤池内污泥具有十分优异的沉降性能,不仅能实现污泥减容,而且污泥内的生物固体含量也大大降低,能进一步改善污泥的脱水性能,真正实现了污泥减量化[17]。蚯蚓具有促进氮、磷循环的作用,可以使污泥中总氮总磷有效快速向氮和磷转化,一般情况下,蚯蚓生态滤池处理后的污泥中重金属含量均低于我国农用污泥酸性土壤最高允许量,基本可以达到污泥农用标准要求。因此,蜓蚓生态滤池不仅可以提高污泥肥效,还可作为优质农肥和土壤改良剂。

3.2 经济可行性分析

项目总投资估算为138.54万元,其中污水收集部分投资为105.35万元,污水处理设施部分投资为32.5万元,基本预备费0.69万元。工程建设吨水投资3.4625万元/m3。

运行费用包括水电费用、填料及蚯蚓补充费用、简单维护费以及装置折旧费用,约6060元/年,吨水处理运行成本约0.459元/m3。试验及设计结果表明,蚯蚓生态滤池是一种经济可行的处理农村污水的适宜工艺。

4 结语

(1) 蚯蚓生态滤池工艺是一种低成本的农村污水处理工艺,具有操作简单、运行管理费用低、污染物去除效果好、可资源化回用于农田灌溉或生态农业等特点,具有良好的社会效益和环境效益,适合贵州农村地区生活污水的处理。

(2) 蚯蚓生态滤池工艺稳定运行后,根据进水水质和出水水质计算,对生活污水中COD、BOD5、SS、TP、TN、NH3-N等的平均去除率可以分别达到79.53%、86.89%、92.26%、68.21%、50.52%、86.79%,整村污染负荷削减量分别为2048 kg/a、1226 kg/a、1660 kg/a、18.92 kg/a、173.0 kg/a、219.7 kg/a,降碳脱氮除磷的效果明显,出水水质均可满足贵州省《农村生活污水处理水污染物排放标准》(DB52/1424-2019)一级标准。