氣動生態氧化溝技術在農村污水治理中的應用

劉三明

（福建環衛士環保研究院有限公司，福建 泉州 362000）

氣動生態氧化溝技術在農村污水治理中的應用

劉三明

（福建環衛士環保研究院有限公司，福建 泉州 362000）

闡述了氣動生態氧化溝工藝的原理、流程等，結合工程實例，分析了該工藝在農村污水治理中的應用效果，結果表明該工藝效率高、出水水質穩定性好、耗能低，值得推廣。

氧化溝；生活污水；深度處理；高效

前言

近年來，中小型分散污染源成為環境整治的重點，治理方式以就地治理為主。但傳統治理方法普遍存在管理難、運行成本高、維護難、可控性差、治理成效低、易造成二次污染等問題，導致整體社會環境效益較低。因此，迫切需要一種新型治理方法，突破瓶頸，解決問題。

1 氣動生態氧化溝

1.1 工藝原理

氣動生態氧化溝工藝遵循生態學的基本規律，強化生物多樣性，以建設水體微環境為中心，具有多元化水生生態微環境與強大的生物食物鏈。主要工藝原理為：

（1）氣動供氧原理：工藝核心為氣動氧化溝系統，在氣動循環供氧裝置配套下，僅用一臺低功率的風機即可帶動整個水體回流循環并復氧，使水體中的污染因子與生物反應器充分接觸，并且稀釋了原水，降低了水體中溶解氧的消耗，提高了緩沖能力與抗沖擊負荷，延時了曝氣效應。在水生植物及水體微環境的系統化設計下，水體生物鏈得到了全面發展，強大的水生生態食物鏈及高效的污染因子降解功能，使水體化學需氧量快速降低，從而實現了間歇供氧循環，大大降低了運行成本。

（2）生物膜代謝原理：在氧源充足的條件下，微生物迅速繁殖，填料上的生物膜逐漸增厚，當生物膜達到一定厚度時，生物膜內層逐步開始繁殖兼氧—厭氧菌，并不斷擴散，厭氧產生的代謝物（如CH4）逸出，使內層生物膜脫落。在生物膜脫落的填料表面重新形成生物膜，周而復始，生生不息，從而形成以自然規律為基礎的生物反應器構件。

1.2 工藝流程

氣動生態氧化溝技術的工藝流程為：廢水來源→格柵井→厭氧池→生態池→達標出水。該系統構筑物相當簡約，應用至今已經過三次以上的技術升級，抗沖擊能力強，地理條件許可，均設計為自流系統，節省調節池及節約提升耗能。具體流程如圖1。

圖1 工藝流程圖

生態池的第一渠為進水渠，中間渠與第一渠均為循環渠實現延時曝氣與抗沖擊效應，最后一渠為沉清渠，沉清后出水，其底泥部分被回流至循環渠中繼續發揮其應有效應，另一部分則定期回流至厭氧池；厭氧池內布施有能夠承載高密度生物膜的生物載體，在物種豐富的生物污泥的補充下，厭氧效應得到高效發揮，從而實現高效分解與降解污染因子；在高效厭氧池的作用下，大大降低了后續治理負荷，同時在延時曝氣的生態池上的污染濃度得到快速稀釋與降解，極大降低了生態池的需氧量，實現了間歇工作的節能效應，同時在食物鏈強盛的系統中形成各種共代謝功能，難降解的污染因子及有機污泥得到有效降解，污泥就地降解率高達90%以上。具體循環示意如圖2。

2 運行效果

本文選取4個氣動生態氧化溝工藝處理的實踐案例進行分析，分別為下洋鎮溪塔村、東平鎮文峰村、下洋鎮含春村、達埔鎮巖峰村的污水處理項目。均建設于2013年，至今無需專業管理人員管護，系統均穩定運行。

項目的工藝流程設計均為：污水→格柵井→厭氧池→生態池→出水。其中格柵井主要目的是過濾掉污水中的大塊物質（如塑料袋等）。厭氧池主要功能為水解酸化。生態池主要功能是降解水中的污染物質（4個案例項目均建設于工藝升級前，生態池最后的渠并非沉清渠設計）。

設計目標：污水經過水生態技術污水處理系統，出水主要水質指標優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，主要水質指標見表1。

2.1 主要污染物去除率分析

經永春縣環保局驗收，4個項目的進出水質及主要污染物的去除率等檢測數據見表2。

從表2可見，氣動生態氧化溝工藝對COD的去除率在85%～92%，BOD去除率也達到了98%～99%，氨氮去除率高達98%～100%，出水水質優于預計的目標，由此可得該工藝對COD、BOD及氨氮均有良好的去除效果。該工藝未建沉淀池，出水水質的懸浮物SS平均值達到13mg/L，說明該系統同樣對于SS及污泥也有很好的去除效果。

2.2 耗能分析

氣動生態氧化溝屬微動力系統，設備非常簡單。自流系統僅風機運行需用電，非自流系統則多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等項目的運行（風機）年耗能僅需1200～3200元。氣動生態氧化溝穩定工作的耗能很小，是節能系統的體現。

2.3 穩定性分析

通過項目驗收時的不同時間取水的水質檢測，考量整個系統的穩定性。依據溪塔、文峰、含春、巖峰4個項目進出口濃度對比，COD濃度范圍在182～68.2mg/L，NH3-N的濃度范圍48.9～6.2mg/L，從濃度變化來看，符合農村污水水質不均勻的特點，經過氣動生態氧化溝系統處理后，出水濃度穩定在一定范圍內，沒有大的波動，系統處理后的水質穩定。綜上所述：氣動生態氧化溝系統出水水質具有良好的穩定性。

2.4 占地面積分析

4個項目采用的工藝流程與各功能區占地面積見表3。

表3 4個項目的指標

氣動生態氧化溝的系統工藝簡單，處理流程一致，采用進水 - 格柵井 - 厭氧池 - 生態池 - 出水的工藝，其中厭氧池等地埋式面積可以覆土作為綠化工地，而氣動生態氧化溝面上的水生花圃可作為景觀綠化，既能節約土地資源，又能綠化美觀。占地面積較傳統氧化溝工藝占地面積小，也無需大規模進行施工建設構筑物，僅需要基礎工藝的施工建設，省時省力。

3 效益分析

3.1 環境效益與社會效益

污水處理工程建設對于改善農村環境，保障人民身體健康具有極為重要的意義，其環境效益日益明顯。以東平鎮文峰村為例，每年可降解COD4.19噸，降解氨氮1.15噸，且可以有效保證河道、湖泊等水質質量，出水還可運用于景觀、綠化等，填補地表水的流失。

3.2 經濟效益

相對傳統的工藝，氣動生態氧化溝工藝在建設成本上可節約20%～30%的造價；在用地面積上，可節約30%～50%；在運行成本上，每噸水的運行費用可以節約50%～70%，具有較高的直接經濟效益。

4 結論

通過該項目的應用分析，可以得出氣動生態氧化溝技術在農村污水治理中具有以下突出特點：

（1）效率高。氣動生態氧化溝工藝對于COD、BOD、SS、NH3-N等污染因子，具有較高的去除率，出水水質好。其中COD去除率85%～92%，BOD去除率98%～99%，氨氮去除率高達98%～100%，出水SS平均值達到13mg/L。

（2）耗能低。氣動生態氧化溝工藝的自流系統耗能，僅為風機運行所需的電量，非自流系統則多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等項目的運行（風機）年耗能僅需1200～3200元。

（3）出水水質穩定性好。經氣動生態氧化溝工藝處理后，各項目的出水濃度都穩定在一定范圍內，沒有出現大的波動，其中COD的濃度范圍在68.2～182mg/L，NH3-N的濃度范圍在6.2～48.9mg/L。

（4）管理簡單。氣動生態氧化溝為遵循生態學基本規律的純生態系統，運行管理時不需過多的人工介質干預生物食物鏈的發展，因此，管理人員只需要管理好電控設施即可。

（5）工藝簡單。無需調節池、沉淀池、污泥池及污泥處理設備，在每天8～16個小時工作狀態下可完成有機污泥就地降解。

[1] 氧化溝活性污泥法污水處理工藝技術規范編制說明[Z]．

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[3] 吳磊，呂錫武，李先寧，等．處理農村污水的跌水充氧接觸氧化技術設計研究[J]．安全與環境工程，2007，14（3）：33-36．

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Application of Pneumatic Eco-Oxidation Ditch Technology in Rural Sewage Treatment

LIU San-ming
(Fujian Environment Guards Environmental Research Protection Institute Co., Ltd, Fuzhou 362000, China)

The paper explains the basic operating principle and fow of the pneumatic ecological oxidation ditch technology and analyzes the application effects of this technology in the rural sewage treatment in combination with the engineering examples. The result shows that this process has the advantages of high effciency, better stability of water quality and low energy consumption. It is worth to popularize the experiences in the treatment of wastewater.

oxidation ditch; domestic sewage; advanced treatment; high effciency

X703

A

1006-5377（2017）01-0060-03