砂濾池系統處理北方農村生活污水試驗研究

摘要：在實驗室用砂生物濾池系統對農村生活污水進行了為期3個月的試驗研究。結果表明：試驗期間，砂生物濾池系統對化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總固體懸浮物(TSS)、氨氮(NH-N)和總磷(TP)的去除率分別為89.1％、95.5％、62.7％、81.5％和88.6％，其出水體積質量平均值分別為63.2、11.32、86.6、5.5 mg／L和0.95 mr／L，具有很好的去除效果，達國家二級排放標準，可在農村推廣使用。

關鍵詞：砂生物濾池；黃砂；農村生活污水

中圖分類號：X799.3 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942(2010)08—0061—04

“十－五”規劃提出了建設社會主義新農村的重大歷史任務，并明確了“生產發展、生活寬裕、鄉風文明、村容整潔、管理民主”的建設目標。但隨著新農村建設步伐的加快，農村生活污水已經成為農村環境污染和周圍水體污染的重要組成部分。當前在中國經濟相對落后的農村有96％以上沒有排水渠道和污水處理系統，大量的生活污水未經處理直接排放，致使農村周邊環境受到嚴重的破壞。因此，加強農村生活污水的治理，是社會主義新農村建設的重要內容，也是農村人居環境改善需要迫切解決的問題。對于人居密度高的大中型城市來說，因建設有排水管網設施，集中式的污水處理模式行之有效，但對于人居分散的農村地區來說，集中式的污水處理設施建設成本和運行維護費用較高，農民很難接受，無法推廣。

近年來，針對不同國家和地區農村生活污水的各自特點，研究者們先后開發了人工濕地污水處理技術、穩定塘處理技術、土壤地下滲濾處理技術。但穩定塘存在著美觀視覺較差，有機物的好氧分解和氮素的硝化去除效果不好等缺點，而土壤地下滲濾處理技術在地下水位比較高的地區(如南四湖湖心島)不容易推廣。人工濕地是－種新型污水處理系統，因具有工藝簡單、維護管理方便、處理效果好等優點，被廣泛應用于處理農村生活污水。本試驗選擇普通的黃砂作為基質，研究了砂生物濾池系統對生活污水的處理效果，為北方農村生活污水處理技術應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1試驗進水水質

本試驗主要在實驗室進行，試驗運行時間為2009年7月～9月，試驗期間進水取自山東省農業科學院溫室三戶居民生活用水，試驗期間進水的組成和主要水質指標如表1、表2。

1.2試驗裝置設計 該試驗裝置由沉淀池、集水池和砂生物濾池組成，整個裝置為－體，中間用隔板連接，生活污水先進入沉淀池，經沉淀池沉淀后進入集水池，然后通過泵和布水管進入砂生物濾池，由水量控制開關和繼電器控制進水量和進水次數。試驗裝置如圖l所示。

1.3檢測項目及方法

檢測項目及方法見表3。試驗運行期間，每2—4 d取水樣－次，每次取300 m1，每個指標重復測定3次。

2 結果與分析

2.1有機物的去除 試驗期間，砂生物濾池系統運行穩定，進水、沉淀池出水和砂生物濾池出水的化學需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)體積質量隨時間變化如圖2、圖3和表4所示，系統對COD、BOD的最終平均去除率分別為89.1％和95.5％。

生活污水經沉淀池沉淀后，污水中的泥砂等懸浮物被去除，在降解部分有機物的同時，避免了對后續砂生物濾池的堵塞。經沉淀池后，COD、BOD值分別由581.3、252.O mg／L降到473.5、200.2 mg／L，去除率分別為18.5％、20.6％。可見沉淀池除了沉淀大顆粒物質，對生活污水中有機物的去除也有－定作用。

砂生物濾池對生活污水中有機物的高效去除主要是依靠砂粒的物理截留作用和砂粒表面生物膜的接觸絮凝、生物氧化作用，集水池廢水經砂生物濾池處理后，COD由473.5 mg／L降到63.2mg/L，BOD由200.2mg/L降到11.32mg/L，去除率分別達到86.7％和94.3％。可見填充普通黃砂的生物濾池對廢水中有機物的去除效果都非常好，能達到污水排放－級標準。

2.2總固體懸浮物(TSS)的去除

如表4和圖4所示，試驗期間，經沉淀池沉淀后生活污水中的TSS含量由232.1 mg／L降到173.33 mg／L，去除率為25.3％。沉淀池對懸浮物的去除作用主要是通過－些大顆粒物質沉淀在池底。砂生物濾池對TSS去除率效果較好，出水TSS為86.6 mg／L，去除率為50.O％，出水達到國家二級排放標準。砂生物濾池主要是依靠被微生物膜覆蓋的濾料表面對TSS進行吸附和截留，進而通過微生物氧化和胞外酶降解吸附有機物，從而達到去除懸浮物的目的。

2.3氨氮(NH3－N)的去除

如表4所示，試驗期間，廢水經過沉淀池后，氨氮基本未被去除，進水氨氮(NH－N)的平均值為29.7 mg／L，出水氨氮(NH－N)平均值為26.4 mg／L。由圖5還可以看出，沉淀池出水中氨氮(NH3－N)的測定值還多次高于進水，分析原因可能是試驗中設置的沉淀池雖然有蓋，但經常開啟、敞口，因此溶解氧含量比較高，測定值為4.2 mg／L，對氨氮去除效果很差。

由表4、圖5所示，廢水經砂生物濾池處理后，氨氮(NH3－N)由26.4 mg／L降到5.5 mg／L，去除率為79.2％，出水達到國家－級排放標準。砂生物濾池對氨氮的去除主要依靠物理、化學和生物三方面的作用。物理作用主要是通過砂粒的機械截留作用使廢水中的部分氨氮留在了砂粒表面，化學作用主要是廢水中微生物會附著在砂粒上，靠自身分泌的膠體黏液留在砂粒表面，微生物在砂粒較粗糙的表面上形成生物膜，微生物膜之間存在著生物絮體，使砂生物濾池具有較強的接觸絮凝作用，去除部分氨氮。另外生物作用主要是氨化和硝化－反硝化以及適宜條件下濾池表面種植的羔羊茅草的攝取，在砂層區域形成缺氧、厭氧的微環境。氨氮在好氧微環境中被硝化菌氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，硝酸鹽氮在缺氧、厭氧微環境中被反硝化菌轉化為NO、N而被去除。

2.4總磷(TP)的去除

如表4、圖6所示，試驗期間生活污水進水總磷體積質量平均為8.3 mg／L，沉淀池出水總磷體積質量平均為7.45 mg／L，去除率為10.2％，砂生物濾池出水總磷體積質量平均為O.95 mg／L，去除率為87.2％。沉淀池對廢水中總磷的去除主要依靠部分顆粒的沉淀作用，砂生物濾池對磷的去除主要包括羔羊茅草的吸收、微生物的生物化學作用以及砂粒基質的吸附、絡合和沉淀作用。

3 結論

填充普通黃砂的砂生物濾池化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總固體懸浮物(TSS)、氨氮(NH3－N)、總磷(TP)出水體積質量平均值分別為63.2、11.32、86.6、5.5 mg／L和O.95 m／L，出水達國家二級排放標準。砂生物濾池系統具有處理效率高、占地面積小、造價低、維護使用方便等特點，適合在農村推廣使用。