太陽(yáng)能驅動(dòng)生物濾塔-人工濕地組合工藝處理農村生活污水

目前江西省農村地區基本上沒(méi)有任何污水處理設施，生活污水未經(jīng)過(guò)任何處理便直接排放，直接造成對周邊水體的污染。農村生活污水具有水量小、有機物濃度偏高、日變化系數大等特點(diǎn)，且相對分散，宜采用小型、低能耗裝置處理。

太陽(yáng)能驅動(dòng)生物濾塔-人工濕地組合工藝技術(shù)處理農村生活污水具有占地面積小，工藝設施簡(jiǎn)便易行、運行穩定、維護管理方便、運行費用低和污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)。

新干縣河頭村為新農村建設示范村，全村有150 多戶(hù)500 多人口，且規劃建設祈水山莊，最多容納70 人住宿，200 人就餐。該村莊有完善的廢水收集管網(wǎng)，廢水收集后進(jìn)入生物濾塔-人工濕地組合處理系統。該組合工藝在投入工程實(shí)例前，已在實(shí)驗室進(jìn)行了小試，并取得了較好的試驗效果。

1 設計的水質(zhì)、水量

本工程設計水量為65 m3/d，24 h 運行。出水水質(zhì)執行城鎮生活污水處理廠(chǎng)污染物排放標準（GB 18918－2002）一級B 標準。進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。

 2 工藝流程及主要構筑物

2.1 工藝流程

農村生活污水處理技術(shù)的選擇，關(guān)鍵要適應村鎮的實(shí)際情況，采用投資少、運行費用少、除污效率高、管理簡(jiǎn)單方便、維護容易、具有良好抗沖擊能力的處理工藝或技術(shù)[5]。生物濾塔-人工濕地組合技術(shù)將生物方法和生態(tài)方法結合于一體，綜合了滴濾池較好的硝化作用和人工濕地較好的反硝化及除磷作用，同時(shí)采用太陽(yáng)能輔助動(dòng)力，具有管理、操作、流程簡(jiǎn)單、造價(jià)和運行費用低廉等優(yōu)點(diǎn)，能最大程度地實(shí)現環(huán)境、經(jīng)濟和社會(huì )效益。設計工藝流程如圖1 所示。

 2.2 處理工藝流程單元

2.2.1厭氧池

收集的生活廢水直接進(jìn)入厭氧池，厭氧池內置填料，水流折向平流[6]，廢水在厭氧池厭氧菌胞外酶的作用下，將大分子有機物水解酸化變成小分子，將大部分不溶性有機物降解為溶解性物質(zhì)。污水在厭氧池中，經(jīng)過(guò)厭氧細菌的作用，能有效去除約30%的COD 和BOD5，總氮、總磷的去除率可達10%。厭氧池為地下式，占地面積為32 m2，有效容積為57.2m3，有效尺寸為9 m×3.25 m×2.5 m，有效水深2.2 m，水力停留時(shí)間21.12 h。

2.2.2調節池

廢水經(jīng)厭氧池溢流進(jìn)入調節池，該池起調節水質(zhì)水量作用。調節池為地下式，占地面積為8 m2，有效容積為14.3 m3，有效尺寸為2.0 m×3.25 m×2.5 m，有效水深2.2 m，水力停留時(shí)間4.9 h。

2.2.3生物濾塔

廢水進(jìn)入生物濾塔之前由泵將水泵至射流器進(jìn)行高壓水射流充氧，然后通過(guò)布水裝置進(jìn)入生物滴濾系統[7]。生物濾塔設計成2 層，塔壁有通風(fēng)孔，內置RY 型生物填料，該填料比表面積較大（13.6～25.5 m2/g）、孔隙率較大（73%～82%），粒徑均勻（φ30～50 mm）。經(jīng)兩級生物濾塔降解后的廢水在塔底層收集，塔底設有回流閥，回流水與脫落的生物膜由底部返回調節池，出水進(jìn)入人工濕地[7]。生物濾塔置于室內，尺寸Ф2.0 m×3.0 m。經(jīng)射流充氧后的廢水，與浮著(zhù)在塔內填料表面的消化細菌發(fā)生消化反應，廢水中有機物大部分被降解[8]，其中COD 處理效率約為80%，BOD5處理效率約為85%，總氮、總磷約為35%。

2.2.4人工濕地

人工濕地設置為組合式，經(jīng)生物濾塔處理的出水依次通過(guò)潛流人工濕地、一級表面流濕地、二級表面流濕地，人工濕地的主要目的是用來(lái)除磷脫氮[9]，人工濕地中隨水流方向交替好氧、缺氧甚至厭氧的微環(huán)境使得生物濾塔出水中所含的部分氨氮和高濃度硝態(tài)氮經(jīng)微生物作用徹底將氮轉變?yōu)镹2[10]。同時(shí)對厭氧池+ 滴濾塔組合工藝出水中的有機廢物可以進(jìn)一步降解，使系統最終出水穩定達標。其中，潛流人工濕地有效面積15 m2，總深1.2 m，有效水深0.9m，水力停留時(shí)間2.4 h，內置填料卵石、碳酸鈣、清水沙，種植的濕地植物黃花鳶尾；一級表面流濕地面積50 m2，濕地植物為蘆葦，最大水深0.3 m；二級表面流濕地面積50 m2，濕地植物為本地茭白、菖蒲，最大水深0.3 m。

2.2.5太陽(yáng)能驅動(dòng)裝置

主要為水泵提供動(dòng)力來(lái)源。太陽(yáng)能驅動(dòng)裝置安裝在滴濾裝置屋頂，設計運行負荷400 W/h，采用太陽(yáng)能和交流電網(wǎng)雙線(xiàn)供電，光伏電優(yōu)先使用。其中太陽(yáng)能供電系統由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、控制器、逆變器、箱體及周邊設備等組成。

2.3 運行效果

系統運行初期，出水水質(zhì)波動(dòng)性很大，廢水水質(zhì)中有機物、氮磷含量有時(shí)候較高，主要原因是生物濾塔內填料掛膜需要一段時(shí)間、人工濕地植物也未長(cháng)成，直接影響了整個(gè)系統的去除效率。在整個(gè)系統運行1 個(gè)月后，濾塔內生物膜已基本形成，濕地植物也慢慢長(cháng)成，出水水質(zhì)趨于穩定。出水水質(zhì)達設計要求，系統對COD、BOD5、NH3-N、SS、TN 和TP 的平均去除率分別為90.19%、88.19%、89.37%、90.59%、90.02%和95.67%。2012 年10 月27－29 日，系統進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

 2.4 工藝技術(shù)特點(diǎn)

從采用“生物+ 生態(tài)”相結合的污水處理方法，生物技術(shù)有效去除有機物和部分氮磷，保證出水COD 達標；生態(tài)技術(shù)進(jìn)一步去除廢水中的N、P，保證出水COD、BOD5、TN、TP 全部達標。

采用射流噴射器對厭氧出水充氧，為后續的好氧過(guò)程提供預充氧處理，射流充氧和生物滴濾被設計成一體化設備。噴射動(dòng)力來(lái)自潛水泵富余壓頭，無(wú)需另外增加動(dòng)力。

采用太陽(yáng)能供電與水泵運行耦合，通過(guò)對太陽(yáng)能系統蓄電、控制器及逆變器配置的優(yōu)化改造，在日照正常情況下，太陽(yáng)能系統產(chǎn)生的電能可供水泵穩定運行8 小時(shí)以上。

2.5 運行與維護

定期安排工作人員對厭氧池、生物濾塔、人工濕地進(jìn)行維護和管理。厭氧池、生物濾塔每年清理1次，并定期對人工濕地內雜草、病蟲(chóng)害進(jìn)行清理。

2.6 效益分析

本工程具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，按設計規模處理的廢水量計算，每年可減少COD、SS、NH3-N、TN 和TP 的排放量分別3.59、4.39、0.75、0.08、0.83 t。

該污水處理工程總投資32 萬(wàn)元，運行成本低，每噸水的運行費用為0.29 元。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結論

采用太陽(yáng)能驅動(dòng)生物滴濾-人工濕地組合工藝處理農村生活污水，處理效果較好，出水水質(zhì)能達GB 18918－2002 一級B 標準。系統對COD、SS、NH3-N、TN 和TP 的去除率分別為90.19%、90.59%、89.37%、90.02%和95.67%。

該組合工藝作為農村生活污水處理工藝，運行費用低，操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)現無(wú)人看守，處理效果好，適合在江西農村地區推廣應用。