關于A2O+人工濕地工藝處理農村污水的思考

文_李麗麗 山西省晉中市榆次區

農村生活污水和城市生活污水差異明顯，其來源相對復雜。農村居民生活污水的分散型較強，且營養物質和病菌的含量較高，可采用集中式處理及分散式處理方式。

1 農村生活污水概況

1.1 污水排放特點

首先是水質波動較為明顯，污染物濃度低。其次是污水分布范圍較大，間歇排放較為普遍，且水量變化較大。最后是早晚較白天排除的污水較多，夜間的污水排放量較少，夏季的污水排放量多，而冬季的污水排放量較少。

1.2 污水處理現狀及問題

農村污水處理終端較多，且相對分散，專業人員在日常維護管理中需要承受較大的工作壓力，這也在一定程度上提高了運行維護的難度。部分處理設備的運行質量不理想，且很多因素也會影響終端的運行效果。在實地調研中發現，設備運行中的問題眾多，如無法維持其運行的連續性和穩定性，就會出現明顯的異味，未設置生物膜或原生物膜脫落，人工濕地表層發生板結和堵塞等問題，這均會阻礙設備的平穩運行。

2 案例分析

2.1 工程概況

某農村污水治理工程運行2 年，該工程治理規模500m3/d。本村的生活污水是污水主要來源，污水中混雜部分豆制品生產中產生的廢水，有機物濃度較高，且廢水中含有較多殘渣。

2.2 工藝選擇

我國農村污水處理研究時間相對較晚，污水處理法規建設不夠完善，人員需結合農村概況選擇不同類型的處理技術。依據城鎮污水處理廠運行的相關經驗，采用A2O 工藝處理農村污水，調整設計參數，將A2O 系統的水力停留時間延長一倍，以加強生化反應的充分性，厭氧段、缺氧段和好氧段的水力停留時間為1：1：3.3，內回流比為200%，針對城鎮污水處理廠，主要采用化學除磷的方式，避免選擇人工處理方式。在處理過程中主要選擇人工濕地，根據實際和其他工程經驗，確定潛流人工濕地設計參數，水力停留時間為2d。表面水力負荷為0.2m3/(m2·d)，表面有機負荷100kg/(hm2·d)，水力坡度1%，本地植物當中，氮和磷的吸收率較好的當地植物主要有蘆葦和水蔥。

2.3 工藝特點

2.3.1 抗沖擊負荷能力較強，可高效除去氮和磷

雖然進水波動范圍較大，進水的氮、磷濃度較高，但是A2O的脫氮除磷效果較好，之后利用人工濕地加強氮和磷的處理，出水穩定后，確保出水水質達一級A 排放標準。

2.3.2 節能環保

因農村污水處理廠站比較分散，考慮到電源便利性和降低成本，采用太陽能微動力A2O 工藝。在好氧池設有太陽能主機，如太陽能光伏發電系統、逆變系統、光電控制系統、太陽能專用蓄電池等，共設24 塊太陽能光伏板，總面積為12m2。太陽能微動力A2O 系統運行功率5.2kW，其發電量相對穩定，可滿足系統運行要求。在雨天太陽能較少的天氣條件下，太陽能光板也可發電，蓄電池容量為3000AH，電量充滿時，即使連續一個星期的陰雨天氣也可保證污水處理的平穩開展。相關資料顯示，該地區的陰雨天氣在140d 左右，雨季時，連續陰雨天氣可達30 ～45d。所以，系統留有太陽能電源及常規電源的轉換接口，在雨季方便使用。長期使用蓄電池會出現儲電量明顯減少的問題，該工程主要采用三段式充電方式，延長了蓄電池的使用壽命，蓄電池可連續使用5 ～7 年。

2.3.3 自動化水平高，運行管理方便

微電腦控制系統基于PLC 技術，能夠實現自動啟停、自動識別充電電壓、自動防止過充，且內部設有溫度補償、遠程監控、現場遙控開關等多項功能，可做到全程自動化處理。

2.4 主要構筑物及參數

為取出細小的垃圾雜物，可在設置格柵后設置格網。初沉池采用地埋式鋼混結構，有效容積62.2m3，有效水深3.7m。厭氧池采用地埋鋼混結構，有效容積為64m2，有效水深4m，容積負荷2.5kgCOD/(m3·d)。

缺氧池采用地埋式鋼混結構，有效容積64m3，有效水深4m，池深4.5m。太陽能曝氣池依然采用地埋式鋼混結構，有效容積200m3，有效水深4m，池深4.5m，污泥負荷0.5kgCOD/(kgMLSS·d)。沉淀池采用相同的結構，有效容積4m，池深4.5m，表面負荷可達1.09m3/(m2·d)。潛流人工濕地采用地埋式磚砌結構，有效容積1000m3，水力坡度1%，內部種植氮、磷吸收量較大的當地植被，如蘆葦和挺水植物等。污泥縮水池主要采用地埋式鋼混結構，有效深度3.5m，有效容積28m3。

3 結果與分析

3.1 組合工藝去除BOD5、COD

根據對進水水質和出水BOD5、COD 濃度進行20 次不間斷的監測，發現雖然進水的波動明顯，BOD5濃度基本上在76.9 ～178.4mg/L 之間變化，COD 濃度在186.5 ～318.5mg/L之間，但出水BOD5濃度不超過10 mg/L、COD 濃度不超過33mg/L，其對BOD5、COD 具有良好的去除效果，平均去除率超過90%，進水BOD5、COD 的濃度發生變化時，去除率并未受到顯著影響。充分證明太陽能微動力A2O 污水處理系統和潛流人工濕地組合工藝具有良好的耐沖擊負荷能力，可在農村生活污水處理中發揮作用。

3.2 組合工藝去除NH3-H、SS

對進水水質和出水NH3-N、SS 濃度進行20 次的監測，分析監測結果，進水NH3-N、SS 濃度為27.9 ～47.9mg/L 與137.5 ～198.1mg/L，進水負荷存在波動，但其出水濃度則不超過4.6mg/L 和8.7mg/L，能夠有效去除NH3-N、SS，進水濃度變化對去除率無顯著影響。組合工藝具有較強的抗沖擊負荷能力。潛流人工濕地前，需設置沉淀池，其能夠降低潛流人工濕地因污水中SS 濃度過高所引發的系統堵塞問題，處理系統的工作面積顯著減小，維持系統的長期平穩運行。

3.3 組合工藝去除TN、TP

組合工藝處理后，TP 和TN 的去除率均超過90%，進水TN 和TP 的濃度在規定范圍內，且進水TP 和TN 的波動較大。太陽能微動力A2O 具有較強的抗沖擊負荷能力，可推動后續人工濕地作業的開展。出水水質相對穩定，證明TN 與TP 的負荷變化不會影響去除率。TN 可通過缺氧池反硝化清除，去除率接近55%，另一部分則可借助潛流人工濕地植物吸收，去除率接近70%。TP 一部分可借助好氧池吸附，以含磷污泥的方式有效排出，去除率接近77%；另一部分則主要借助潛流人工濕地植物吸收，去除率接近63%。人工濕地對TN 和TP 的去除效果理想，比對規模相似的農村生活污水處理項目的水質后不難發現，污水TN 和TP 濃度滿足處理要求，本研究中所使用的農村生活污水中，TP 和TN 濃度較高，為正常水平的1.5 ～2 倍，進水中夾雜部分豆制品的生產廢水，故而TN 和TP 的濃度較高。該模式下，組合工藝的出水質量依然滿足城鎮污水排放一級A 類標準，該組合工藝的脫氮除磷能力較強。

3.4 污染物去除貢獻率分析

經分析發現，人工濕地對COD、NH3-N、TN、TP 的去除量占組合工藝去除量的較大比重，人工濕地可除去TN 與TP，氮和磷利用人工濕地介質的過濾作用以及微生物的降解和植物吸收作用除去氮和磷，保證正常進水濃度下，出水水質依然滿足城鎮污水處理標準一級A 類的要求。該組合工藝展現了A20 與人工濕地的獨特優勢，具有較強的脫氮除磷功能。再者，其抗沖擊負荷能力和污水處理能力較為理想，可滿足遠期污水排放的總體目標。

4 工程運行經驗分析

受雨季影響，太陽能光板發電量無法維持系統的長期運行，而系統有大量太陽能光源與常規電源轉換接口，利用微電腦控制系統，自動間切換電源。可將研究重點放在提高蓄電能力和電池容量上，研制太陽能光斑隨太陽光射運動型號裝置，以加大光斑的轉化率，保證不同天氣下，太陽能光板的吸收效率。

污水經沉淀池后，進入潛流濕地的SS 含量較低，可延長人工濕地的壽命。人工濕地能夠在冬季穩定運行，為生物和植物提供良好的棲息環境，同時也可采用濕地植物覆蓋保濕，清除污染物的過程中也避免二次污染。

5 效益分析

該工程投資共計140 萬元，土建費用125 萬元，設備費用15萬元，利用太陽能光伏板發電，運行中的常規用電量為總用電量的20%左右，每年電費約8500 元。且采用微電腦自動控制，無需過多人員參與便可自動處理，無需專人維護，成本較低。

6 結語

A2O+人工濕地工藝處理農村污水效果理想，且經濟效益和環境效益較高，值得大力推廣應用。