厌氧预处理+潜流式人工湿地处理农村生活污水.pdf

厌氧预处理 潜流式人工湿地处理农村生活污水 施昌平陈媛媛肖磊张兴尔何晓晶 武汉森泰环保工程有限公司， 武汉 430074 摘要 介绍了“厌氧预处理 潜流式人工湿地” 工艺原理及在处理农村生活污水工程中的应用。运行结果表明 该工 艺投资少、 处理效果好、 操作简单、 维护成本低。系统对 COD、 BOD5、 SS、 NH 4 -N 的平均去除率分别达 67. 2 、 87. 0 、 90. 4 和 80. 2 ， 出水水质达 GB 89781996 污水综合排放标准 一级标准。 关键词 潜流式人工湿地;厌氧预处理;农村生活污水;节能 TREATMENT OF WASTEWATER FROM RURAL AREAS BY PROCESS OF ANAEROBIC PRETREATMENT- SUBSURFACE CONSTRUCTED WETLAND Shi ChangpingChen YuanyuanXiao LeiZhang XingerHe Xiaojing Wuhan Sentai Environmental Protection Engineering Co． ， Ltd， Wuhan 430074， China AbstractThe process of anaerobic pretreatment-subsurface constructed wetland is used to treat wastewater from rural areas． The running results show that the average removal rates of COD， BOD5， SS and NH 4 -N are 67. 2 ， 87. 0 ， 90. 4 and 80. 2 ， the effluent quality meets the first-order specified in“Integrated Wastewater Discharge Standard” GB 89781996 ． This process has characteristics of low investment，good treatment effect， simple operation and low maintenance cost． Keywordssubsurface flow constructed wetland;anaerobic pretreatment;rural domestic sewage;energy-saving 0引言 人工湿地作为一种生态水处理技术， 目前已在 各种污水处理场合发挥重要作用 ［1］。人工湿地是 由人工建造和控制运行， 将污水、 污泥有控制的投 配到经人工建造的湿地上， 污水与污泥在沿一定方 向流动的过程中， 主要利用土壤、 人工介质、 植物、 微生物的物理、 化学、 生物三重协同作用， 对污水、 污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、 滞留、 过滤、 氧化还原、 沉淀、 微生物分解、 转化、 植 物遮蔽、 残留物积累、 蒸腾水分和养分吸收及各类 动物的作用。 人工湿地自然条件下的生物处理法不但费用低 廉、 运用管理简便， 而且对难生化降解有机物、 氮磷 营养物和细菌的去除率略高于常规二级处理， 甚至 可达部分三级处理的效果， 而其基建费用和处理成 本分别只为二级处理厂的1 /5 ～ 1 /3和1 /20 ～ 1 /10。 1工程概况 丹江口市西部某村， 辖 6 个村民小组、 16 个自然 村落、 355 户、 1 436人。目前， 该村基础设施建设严重 滞后， 污水基本上是随意排放， 未得到有效处理， 严重 影响村庄环境及人民群众身体健康， 也直接影响了丹 江口水库水环境质量。 1. 1设计水量 该村污水主要来源为村民的生活污水， 生活污水 由各家各户排出， 雨污分流， 经排水管收集后汇入污 水处理站。目前， 该村污水管网不完善， 且居民居住 相对分散， 本次先行实施建设2 km污水管网， 配套建 设污水处理站处理能力按100 m3/d。 1. 2设计进、 出水水质 按照国家和地方环保部门的规定， 本工程设计外 排出水适用的标准为 GB 89781996污水综合排放 标准 一级标准， 排放水的水污染物主要控制指标见 表 1。 表 1进、 出水水质设计指标 mg/L pH 除外 项目ρ CODρ BOD5ρ SSρ NH3-NpH 进水≤400≤180≤200≤357 ～ 8 出水≤100≤20≤70 ≤8 6 ～ 9 72 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 2人工湿地去除机理及工艺流程 2. 1人工湿地去除机理 2. 1. 1人工湿地对 SS 的去除 污水中可沉降的 SS 主要依靠湿地系统中物理沉 降作用及植物茎杆的阻挡作用去除， SS 在进水口几 米内能有效地去除。工程实际表明， 所有的固体物质 在系统最初的 20 面积处得到去除。胶体状的 SS 主要依靠微生物的作用、 填料渗滤作用去除。 2. 1. 2人工湿地对有机物的去除 人工湿地对有机物有较强的降解能力， 污水中的 不溶有机物通过湿地的沉淀、 过滤作用， 可以很快地 被截留而被微生物利用， 而污水中的可溶有机物则可 通过植物根系生物膜的吸附、 吸收及生物代谢降解过 程被分解去除， 因此湿地床对有机物的去除是通过物 理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果。 反应过程中主要氧源来自水面复氧和植物根区的过 量氧 传 导。湿 地 系 统 对 BOD5的 去 除 可 达 80 以上 ［2］。 2. 1. 3人工湿地对氮的去除 氮是植物生长不可缺少的一种元素， 污水中的无 机氮通常包括 NH3-N 和 NO － 3 -N， 它们均可以被湿地 中植物吸收。合成植物蛋白质， 最终通过植物的收割 从湿地中去除。另外， 人工湿地中的填料也可通过一 些物理和化学的途径如吸收、 吸附、 过滤、 离子交换等 去除一部分污水中的氮 ［3- 4］。 但是， 湿地系统中氮的去除主要还是通过湿地中 微生物的硝化和反硝化作用。人工湿地中种植的水 生植物的重要功能之一是将氧气从上部输送至植物 根部， 从而在植物根区附近形成一个好氧环境， 而随 着离根系距离的逐渐增大， 湿地中依次出现缺氧、 厌 氧状态。这样有利于硝化菌和反硝化菌的生长， 为硝 化反应和反硝化反应提供条件 ［3- 4］。 2. 1. 4人工湿地对磷的去除 污水中磷的存在形态取决于污水中磷的类型。 最常见的有磷酸盐、 聚磷酸盐和有机磷酸盐等。人工 湿地对磷的去除是通过植物的吸收、 微生物的去除和 填料的吸收过滤等几方面的作用共同完成。 磷和氮一样， 都是植物生长的必需元素， 污水 中的无 机 磷 在 植 物 的 吸 收 和 同 化 作 用 下 被 合 成 ATP 等有机成分， 通过收割而从系统中去除。微生 物对磷的去除作用包括微生物对磷的正常吸收和 过量积累， 湿地中某些细菌种类因从污水中吸收超 过其生长所需的磷， 而微生物细胞的内含物储存过 量积累， 可通过对湿地床的定期更换而将其从系统 中去除。 2. 2工艺流程 村庄内的生活污水经管网收集通过格栅后进入 污水调节池， 由水泵提升进入预处理厌氧池， 污水经 预处理厌氧池处理后， 经出水池排出清液进入潜流式 湿地， 潜流式湿地出水就近达标排放或用于村庄的农 田灌溉， 处理系统的格栅产生的少量栅渣， 定期清理， 由业主人工运送至垃圾处理池。污水处理工艺流程 见图 1。 图 1污水处理工艺流程 3主要构筑物 3. 1格栅池 格栅用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的 较粗大悬浮物， 并保证后续处理设施能正常运行。 设计数 量 1 座; 尺 寸 L W H 1. 0 m 1. 2 m 1. 0 m。 3. 2调节池 为了使管渠和构筑物正常工作， 不受废水高峰流 量或浓度变化的影响， 根据室外排水设计规范需在废 水处理设施之前设置调节池。 设计 数 量 1 座;尺 寸 L W H 4. 0 m 4. 0 m 4. 0 m， 有效水深3. 5 m; 超高0. 5 m。 3. 3预处理厌氧池 为确保人工湿地生态系统的稳定性， 增加湿地处 理的寿命及处理能力， 一般需要增加预处理及后处理 设施。预处理可以防止污水在贮存、 输送过程中产生 臭气， 防止未处理的污水污染土壤及地下水或污染植 物。这些预处理设施与人工湿地可以有不同的组合 以达到不同的去除目的。 在本工程中针对污水的水质特点， 选择厌氧工艺 处理污水。在此工序中污水中的部分有机污染物将 被去除， 为后序工艺， 即人工湿地的高效处理做好准 备。厌氧系统停留时间为18 h， 设计其有效容积为 75 m3。且为增加预处理系统的处理效果， 采用封闭 式池体。 设计 数 量 1 座; 尺 寸 L W H 10. 0 m 3. 0 m 3. 0 m; 有效水深2. 5 m; 超高0. 5 m。 82 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 3. 4出水池 为保证后续人工湿地的正常、 有效运行， 并实现 水质水量的调节再分配， 实现系统的均匀配水， 因此 在预处理系统后 设置出 水 池， 以 提 高 系 统 的 运 行 效率。 设计数 量 1 座; 尺 寸 L W H 1. 2 m 1. 0 m 1. 2 m; 有效水深0. 8 m; 超高0. 4 m。 3. 5潜流式人工湿地 利用人工湿地对有机污染物的去除机理， 进一步 去除污水中的污染物。 设计参数 面 积 400 m2;长 ∶ 宽 3 ∶ 1; 深度 1. 0 m; 尺寸 L B H 20 m 20 m 1 m; 湿地植 物 香蒲、 美人蕉、 灯心草等; 基质为砾石均匀级配， 粒 径范围 30 ～ 50 mm; 水力负荷≥50 cm/d。 4工程造价 该 工程总占地面积425 m2， 工程总投资费用 358 354. 00元。其中土建费用为149 000. 00元， 工艺 设备安装投资约209 354. 00元。污水处理站总安装 功率0. 55 kW， 当地电费按 0. 7 元 / kWh ， 则电费 为 6. 34 元 /d。 5运行效果 该工程运行初期， 因预处理工段效果尚不明显， 为减少潜流式人工湿地的负荷， 采用对预处理池出水 进行回流， 以加大预处理工序的进水， 增加对池中填 料及污泥的扰动， 并 3 次投加化粪池污泥， 以缩短预 处理工序的生化培养时间、 增强系统的抗冲击能力。 经过25 d的培养驯化调试， 预处理池填料上附着生物 膜， 出水池中出水有成熟的生物膜脱落， 系统进入稳 定运行阶段， 出水水质达设计要求， 对 COD、 BOD5、 SS、 NH 4 -N 的 平 均 去 除 率 分 别 为 67. 2 、 87. 0 、 90. 4 、 80. 2 。2010 年 5 月 2325 日的实际运行 参数见表 2。 表 2实际运行技术参数 日期 ρ COD / mg L － 1 ρ BOD5 / mg L － 1 ρ SS / mg L － 1 ρ NH3-N / mg L － 1 pH 进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水 05- 23192. 065. 3105. 215. 2170. 220. 422. 45. 47. 47. 3 05- 24185. 564. 298. 213. 4165. 218. 523. 74. 27. 17. 2 05- 25202. 560. 4115. 212. 5198. 511. 225. 54. 57. 17. 2 6结论 采用“厌氧预处理 潜流式人工湿地” 工艺处理 农村生活污水， 系统对 COD、 BOD5、 SS、 NH 4 -N 的平 均去除率分别达 67. 2 、 87. 0 、 90. 4 和 80. 2 ， 出水水质达 GB 89781996 一级标准。 该工艺因地制宜， 采用“厌氧预处理 潜流式人 工湿地” 工艺处理农村生活污水， 使投资成本大幅下 降， 运行费用低， 对农村周边环境有较大改善。 参考文献 ［1］李涛， 周律， 武红功， 等． 水平垂直流湿地处理生活污水示范工 程研究［J］． 中国给水排水， 2010， 26 11 88- 91． ［2］叶建锋， 徐祖信， 李怀正． 垂直潜流人工湿地中有机物去除动态 规律研究 ［J］． 环境科学， 2008， 29 8 2166- 2171． ［3］王世和． 人工湿地污水处理理论与技术 ［M］． 北京 科学出版 社， 2007． ［4］尹军， 崔玉波． 人工湿地污水处理技术 ［M］． 北京 化学工业出 版社， 2006． 作者通信处施昌平430070武汉市洪山区鲁磨路国光大厦 B 座 1801 室 E- mailshichampion 126． com 2010 － 10 － 18 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 5 页 ［2］GB /T 199232005 城市污水再生利用 工业用水水质［S］． ［3］周云， 罗启达． 臭氧 － 生物活性碳工艺及生物作用研究［J］． 上 海水务， 2003， 19 4 5- 8． ［4］左晨燕， 何苗． Fenton 氧化 /混凝协同处理焦化废水生物出水的 研究［J］． 环境科学， 2006 4 2201- 2205． ［5］段佳佳， 王增长． 生物接触氧化法处理工艺及应用［J］． 科技情 报开发与经济， 2008， 18 29 92- 93． ［6］李亚峰， 王春敏． Fenton 氧化与吸附法联合处理焦化废水的研 究［J］． 沈阳建筑大学学报， 2005 7 355- 357． ［7］刘茉娥． 膜分离技术［M］． 北京 化学工业出版社， 1998． ［8］张彩英． 用膜法处理焦化废水的探讨［J］． 冶金动力， 2008 4 69- 70． 作者通信处田颖014010内蒙古包头钢铁集团技术中心环保所 E- mailnmty119 tom． com 2010 － 10 － 18 收稿 92 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期