“一體化設備+人工濕地”農村污水處理實例

陳 亮羅 雋

（1廣州市國際工程咨詢公司 廣東廣州 510000 2環境保護部華南環境科學研究所 廣東廣州 510000）

引言

廣東省肇慶市懷集縣下帥壯族瑤族自治鄉位于肇慶市懷集縣的西北部邊陲，距縣城52公里，毗鄰清遠市連山壯族自治縣和廣西壯族自治區賀州市，是肇慶市唯一的少數民族鄉，也是廣東省七個民族鄉之一。下帥壯族瑤族自治鄉是壯、瑤、漢三個民族的集散地結合部，全鄉總面積7711公頃，其中山地面積5866公頃，人口總數10097人，其中壯族5452人、瑤族1273人、漢族3372人，轄車福、黃翰、山奢、竹六、東西等 5個村委會，共有30個村小組。

為配套創建廣東省優秀少數民族示范鄉，順應國家關于改善農村生活環境的相關政策，提高少數民族的生活水平及幸福指數，在國家及省環保專項資金的支持下，下帥壯族瑤族自治鄉開展了農村環境綜合整治項目，以“一體化設備+水平潛流人工濕地”作為主要工藝，選取6個試點開展農村污水收集及處理工作，設計標準參考《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，出水排入附近水體，日?？勺鳛檗r業灌溉用水使用。目前該農村連片污水處理工程已全部投入運行，工程所占面積僅為采用常規無動力工藝占地面積的約1/2左右[1,2]，處理水質全部可穩定達到設計標準，大部分指標甚至可達到城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。

1 污水水量、水質及處理標準

1.1 污水水量測算

本次工程共涉及6個行政村，服務人口共約5718人，根據《村莊整治技術規范》[3]選擇人均綜合用水量指標法進行污水量預測。參考《廣東省農村環境綜合整治技術指引》[4]分別對中心鎮及各自然村兩種情況進行測算，人均綜合用水量指標取130L/d，污水排放系數取0.9，由此得出各村莊日均污水量。由于中心鎮區域面積較大、較分散，污水處理率按85%計；示范村人口居住集中，污水處理率按90%計。中心鎮污水收集率按85%進行計算，示范村按100%收集率計算，得出污水量預測。污水處理量總變化系數均取1.2，以此確定各村污水處理站工程建設規模。

表1 各村污水處理總規模一覽表

1.2 主要處理工藝

按以往的工程經驗，農村連片綜合整治通常會選擇以“水解酸化+人工濕地”為核心的無動力污水處理工藝[5]，但隨著農村空余土地越來越緊張，污水處理規劃面積越來越小?！八馑峄?人工濕地”工藝由于占地面積過大，且無動力運行時容易發生堵塞、澭水、發臭等情況，一些缺點隨著運行時間增加慢慢開始凸顯。為此，結合下帥鄉目前的排水系統現狀情況，為在降低工程投資和運行成本的同時，達到提高村中綠地建設面積，確保污水的處理達標排放，選擇以“一體化污水處理設備+人工濕地”組合處理工藝作為本次連片綜合整治的主體技術。

主要工藝流程如下：

圖1 污水處理工藝流程

2 主要設備及構筑物設計參數

2.1 格柵沉砂池

格柵沉砂池均采用鋼混結構。其中，日處理量為450噸的中心鎮污水處理廠格柵池尺寸（L×B×H）為：4.5×0.6×1.0m；日處理量為30及35噸的其他村污水處理系統格柵池尺寸（L×B×H）為：2.5×0.5×1.0m。為避免雨水影響及保障農村兒童活動安全，格柵池頂設置不銹鋼柵欄及有機玻璃蓋板，分別上鎖，以便于日常清渣。池內設置豎條式人工格柵，粗細各一道。粗格柵柵條間隙20mm，細格柵柵條間隙5mm，安裝寬度與格柵沉砂池內尺寸一致，安裝角度75°。

2.2 一體化污水處理設備

一體化污水處理設備是本工程的核心處理單元，工藝為“厭氧-缺氧-接觸氧化法”，分別由三個單元組成：生化池（厭氧池、缺氧池、接觸好氧池）；二沉池；清水池。為保證結構穩定、避免腐蝕，整體以304不銹鋼建造。一體化設備根據農村生活污水的特點進行了優化，設備尺寸緊湊、配套污水提升泵、曝氣風機及污泥回流泵等注重節能，耗電量低，設備結構盡可能避免復雜，以減少在少數民族地區將來運行維護時可能出現的故障及麻煩。

①生化池

生化池采用A/A/O工藝，厭氧段、缺氧段無填料，好氧段采用接觸氧化工藝，懸掛立體彈性填料，填料高度1.5m。以日處理量為30噸一體化設備為例，好氧段設置GD63-25型管道泵為混合液回流泵，將好氧池污泥回流至缺氧池以提升脫氮效果，回流比150%，設置HC-25S型回轉式鼓風機進行曝氣，氣水比：10：1。A/A/O工藝中，厭氧段停留時間：1h；缺氧段停留時間：2h；好氧段停留時間：5h；總水力停留時間：8h。好氧段污泥負荷：0.7kg－BOD5/(m3填料·d)，有效水深：2.0m。

②沉淀池

功能：將接觸氧化池的混合液泥水分離，污泥部分回流至厭氧池。表面負荷：1.50m3/(m2·h)，有效水深2.0m，水力停留時間：2h。污泥干化池后利用剩余空間設置清水池。

2.3 污泥干化池

設污泥干化池對一體化設備的剩余污泥進行干化，剩余污水回流至格柵沉淀池。污泥干化池內填充碎石及砂濾料，由下往上分別為：碎石（粒徑30-40mm），厚200mm；碎石（粒徑10-20mm），厚 100mm；碎石（粒徑 5-10mm），厚 100mm；砂濾料（粗砂），厚100mm。日常不使用時以有機玻璃加蓋，上鎖。

日處理量為 450噸的污泥干化池尺寸（L×B×H）為：6.0×3.0×1.2m，日處理量為30及35噸的污泥干化池尺寸（L×B×H）為：1.5×1.5×1.2m。

2.4 人工濕地

經一體化設備處理后的尾水基本上可達到設計要求。為確保污水處理效果，增加一座表面流人工濕地系統，進一步降低污水中有機物、SS、氨氮及總磷濃度，通過人工濕地的過濾作用澄清出水，最后排入附近水體。人工濕地內填充石灰石填料，種植根系發達、凈化能力強的植物，選擇再力花、風車草及美人蕉作為主要濕地植物。設計水力負荷：q=1.5m3/(m2·d)，設計水面坡度：0.05%～0.1%。碎石填料粒徑：20～40mm，濕地高度：1.3m，填料高度：1.0m。布、出水方式為：穿孔管上部布水，穿孔管下部布水。

3 工程調試

工程建成后先對生化池的微生物進行培養。目前常采用的培養方法有間歇直接培菌法、連續直接培菌法和活性污泥接種培菌法。結合下帥鄉連片污水處理工程污水處理量少、工期緊、調試期間平均氣溫較低（約10～15℃）等實際情況，本工程調試工作采用活性污泥接種培菌法進行快速調試，調試時間約25天。具體調試步驟如下：

①往各村污水處理設施中通入生活污水將一體化設備充滿水后關閉進出水閥門，共取懷集縣城生活污水處理廠活性污泥1噸（含水量約80%），投放至各村一體化污水處理設備好氧池中，通過硝化液回流系統及污泥回流系統接種至缺氧池及厭氧池。

表2 各村一體化污水處理設備污泥投放量

②往一體化污水處理設備中投加葡萄糖、尿素和磷肥，使活性污泥培養期間一體化設備中污水BOD5濃度為120mg/L，BOD5∶N∶P=100∶5∶1。連續悶曝 15 天，待好氧段中填料上附著足量生物膜后，打開進出水閥門，通入生活污水處理，對出水口各項水質指標進行檢測直至出水達標，調試完成。

4 實際運行效果及注意事項

2017年年初，本工程全部調試完成，進入實際運行階段。初期24小時運行，格柵池內提升泵通過液位控制啟停。后發現下帥鄉到晚上22：00至早上6：00時間段幾乎無任何污水排放，運行時間更改為每天16小時。經一個月的試運行之后，運行效果穩定，各項主要指標全部達到設計標準。表3 污水處理工程運行監測數據

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5 運行成本

本工程日常主要運行成本組成包括電費及人工費，無藥劑費支出。每月電費支出約為5000元，在當地聘請兼職現場維護人員一名，主要負責現場巡查、設備維護、池體清潔等工作，月工資為3000元。每月全部費用為8000元，月污水處理量為18150噸，折合噸水處理成本為0.44元。

結語

①農村連片綜合整治中采用“一體化設備+水平潛流人工濕地”工藝可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，部分指標可達到一級A標準；

②“一體化設備+水平潛流人工濕地”占地面積緊湊，不受高程限制，布置靈活，維護簡單，經優化后噸水處理成本僅為0.44元，十分適用于農村生活污水處理；

③可根據農村生活污水處理的特點靈活調整運行時間，以進一步節省運行成本及提高運行效率。

[1]張佳琳,林方敏,羅雋,等.厭氧-人工濕地一氧化塘用于華南農村污水連片整治[J].中國給水排水,2016(12)：106-109.

[2]凌霄,楊細平,陳滿,等.廣東省農村生活污水治理現狀調查[J].中國給水排水,2009,25(08)：8-10.

[3]方明等.GB50445-2008村莊整治技術規范 [M].中國建筑工業出版社,2008.

[4]黃章富,盧創新,王淑君.廣東省農村環境綜合整治[M].中山大學出版社,2016.

[5]李艷波,林金畫,溫和.水解酸化-人工濕地處理農村污水[J].環境科技,2012,25(4)：26-28.