強化人工快滲工藝處理西南農村分散型污水實踐

王志強 黃祥 郭衛廣 雍毅 吳怡

（四川省生態環境科學研究院，四川成都 610041）

1 引言

農村的發展和農村的人居環境一直是黨和政府關注的重要問題，自2008 年起，國家實行了“以獎促治”政策，中央安排了農村環保專項資金支持村鎮開展環境綜合整治和生態示范建設。該政策主要是針對農村分散污水治理，專項資金解決了地方政府環境保護措施投資的壓力。但對多數鎮、村而言，其財政本身就較為緊張，無力負擔運行這筆費用，農民收入水平較低，更難以征收污水處理費用。因此，運行費用不足導致相當部分農村生活污水處理設施無法正常運行，成為“曬太陽工程”［1］。

四川地區農村居民聚居點一般位于山區或半山區，污水排放分散，進行集中處理投資高、難度大，政府難以為其建設污水處理設施進行集中處理，其排放的污水很難納入城鎮污水處理體系。因此探索運行費用低、處理效果好的污水處理模式，是農村打造干凈整潔有序美麗人居環境提出的客觀需求［2］。

2 材料和方法

2.1 示范工程簡介

本文針對農村生活污水污染這一問題，在對農家樂水污染狀況進行調查的基礎上，結合農家樂的自身特點，提出了以自復氧生物濾池為主的污水處理工藝，并將該工藝應用于蒲江縣光明鄉某農家樂。工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

該工藝的主要優點是：完全符合農村生活污水不連續的來水特點，耐水量和水質的沖擊負荷；無污泥運行維護費用；投資省，處理費用低，運行管理方便；只有一次提升消耗電費，基本不需要運行維護；處理效果好。根據1 年無人值守的運行發現，出水水質基本能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B 標準。

該工藝的主要參數如下：

（1）預處理：選用格柵、隔油、沉淀的組合方式，隔除油污。厭氧部分選用接觸厭氧工藝，池內設置立體彈性填料。

（2）自復氧生物床（濾池）：該部分是本工藝核心部分。在傳統快滲工藝基礎上進行了改進，設置了復氧管，利用好氧、兼氧微生物，實現對有機物的去除，同時實現氨氮硝化及自身反硝化。采用上進水、下出水的布水方式。頂部細沙填料，d10＝0.55 mm，厚0.6 m；中間承托層粒徑1～3 cm，底部承托層粒徑2～5 cm，均厚0.5 m［3-5］。

（3）人工濕地：處理后廢水進入人工濕地，配當地植物。前部少量漫流，后部全部采用礫石床濕地，水位可調。利用植物去除氮磷，進一步削減其他污染物。

2.2 進水水質

本項目選取成都市蒲江縣光明鄉某農家樂為試驗地點，其排放的污水中有機物成分含量高，含有動植物油脂和各種洗滌劑，具有水量水質變化大、含油量高等特點［6-8］。試驗期間，每月采集樣品1 次，共采集有效樣品12 次，獲得了一個普通農家樂1 年的污水處理數據。本文將針對各監測指標進行分析，根據近1 年的監測，某農家樂進水平均值見表1。

表1 某農家樂污水濃度 mg/L

2.3 分析指標

分析指標主要是COD、氨氮、總磷，分析方法均為國家標準方法。

3 結果討論

3.1 COD 去除效率分析

COD 各工藝段去除效率見圖2。

圖2 COD 各工藝段去除效率

由圖2 可以看出，污水COD 經厭氧處理后，去除率占總去除效率的26.53%；污水經自復氧生物床（濾池）處理后，COD 去除率占總去除效率的63.33%；污水經人工濕地床處理后，COD 去除率占總去除效率的10.14%。

COD 各工藝段濃度平均值見表2。

表2 COD 各工藝段濃度平均值

3.2 氨氮去除效率分析

氨氮各工藝段去除效率見圖3。

圖3 氨氮各工藝段去除效率

由圖3 可以看出，污水氨氮經厭氧處理后，去除率占總去除效率的22.81%；污水經自復氧生物床（濾池）處理后，氨氮去除率占總去除效率的69.01%；污水經人工濕地床處理后，氨氮去除率占總去除效率的2.72%。

氨氮各工藝段濃度平均值見表3。

表3 氨氮各工藝段濃度平均值

3.3 總磷去除效率

總磷各工藝段去除效率見圖4。

圖4 總磷各工藝段去除效率

由圖4 可以看出，污水總磷經厭氧處理后，去除率占總去除效率的31.46%；污水經自復氧生物床（濾池）處理后，總磷去除率占總去除效率的52.57%；污水經人工濕地床處理后，總磷去除率占總去除效率的11.61%。

總磷各工藝段濃度平均值見表4。

表4 總磷各工藝段濃度平均值

3.4 項目參數

本項目污水處理示范裝置的處理規模為20 m3/d，人工快滲池表面積為40 m2，池深2 m，其中，濾層厚度1.5 m，襯托層0.5 m。

本項目實踐過程中水力負荷270 m/a，大于《室外排水設計規范》（GB 50014—2016）中土地處理快速滲濾水力負荷5～120 m/a。

本項目淹水時間為0.25～0.5 d，落干時間為3～5 d。

本項目人工快滲池為構筑物單體，不受土地處理工藝中地下水水位影響。

根據處理水量和總投資計算，噸水建設投資成本為3 753 元。

項目污水處理費為每噸污水0.15 元，主要費用為一次提升的電耗，運行較為經濟，適合農村運行。

4 結論與建議

4.1 結論

通過1 年的試驗檢測，預處理＋自復氧生物濾池＋人工濕地工藝能穩定處理農家樂產生的污水。監測期間COD 出水口濃度為45.81 mg/L，氨氮出水口濃度為1.12 mg/L，總磷出水口濃度為0.15 mg/L。即便在冬季也能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級B 標準［9］。

工藝的核心部分是自復氧生物濾池，即工藝的快滲部分。COD 去除率占總去除效率的63.33%，氨氮去除率占總去除效率的69.01%，總磷去除率占總去除效率的52.57%。可以單獨或和其他工藝組合運用，都能獲得較好效果。

4.2 建議

本項目后期通過在改進工藝基礎上，池底增設穿孔曝氣管，發現并不能明顯強化復氧功能。本項目總氮去除效率不穩定，如果對去除總氮有較高要求，建議淹水時間取7～9 d，落干時間為12～16 d。