淺談中小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)

李嘉琦

（廣東省環(huán)境保護職業(yè)技術(shù)學校，廣東 廣州 510655）

1.北碚區(qū)澄江鎮(zhèn)污水處理廠

1.1 概況

北碚區(qū)澄江鎮(zhèn)污水處理廠位于北碚區(qū)澄江鎮(zhèn)運河村運河組璧北河匯入嘉陵江入口處，占地面積為4133平方米，工程總投資646萬（含管網(wǎng)）元，采用“人工快滲”工藝，主要服務范圍是澄江鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)，設計配套管網(wǎng)總長3.91公里，于2012年3月投入運行，設計處理能力1200立方米/日。

1.2 工藝流程

整個處理系統(tǒng)包括預處理、人工快滲處理單元和后處理單元。該工程設計出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級B標準。實際運行的出水效果達到一級B標準。

1.3 現(xiàn)場情況

2.重慶市桃花溪彩云湖生態(tài)補水工程

2.1 概況

桃花溪流域作為重慶市環(huán)境綜合整治重點工程，1999年被重慶市政府列為“民心工程”。彩云湖補水凈化工程是整個桃花溪流域彩云湖水污染控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項目建設規(guī)模為1.7萬噸/日，工藝為人工快滲處理技術(shù)，快滲池占地面積為13000m2。該工程從2007年7月1日動工建設，2008年2月通水運行，總投資1700萬元。

2.2 工藝流程

工程出水基本達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A標準，CODCr＜50mg/L，NH3-N＜5mg/L，SS＜10mg/L。

2.3 現(xiàn)場情況

廠區(qū)全貌

3.人工快滲污水處理系統(tǒng)簡介

人工快滲污水處理系統(tǒng)（CRI）是中國地質(zhì)大學與北京大學聯(lián)合開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型污水處理工藝，該技術(shù)具有建設和運營成本低、運行穩(wěn)定、建設周期短、出水效果好的優(yōu)點。采用透氣性良好的天然河砂和人工填料代替天然土質(zhì)，以干濕交替運行方式使污水不間斷進行厭氧-好氧處理，產(chǎn)生綜合的物理、化學和生物反應，使污染物得以去除。

該技術(shù)擁有國家發(fā)明專利和實用新型專利，并獲得生態(tài)環(huán)境部、中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會、建設部科技發(fā)展促進中心以及深圳市等各部門機構(gòu)頒發(fā)的獎勵證書。

3.1 人工快濾池結(jié)構(gòu)

人工快滲池結(jié)構(gòu)示意圖

人工快滲豎向分為超高區(qū)、填料層和承托層三個部分。

超高區(qū)：一般為400～500mm，為保證在快滲池發(fā)生故障時存貯水量，以使水位緩慢下降。

填料層：由非飽水帶濾層和飽水帶濾層三部分組成；其中非飽水帶濾層中充填CRI-1填料與CRI-2填料，填充高度一般為0.8～1.2m，填料表面生長生物膜，在好氧狀態(tài)下對附著在填料內(nèi)部的污染物進行好氧生物降解，從而使污染物在系統(tǒng)中得以最終去除；飽水帶濾層填料CRI-3填料，填充高度為0.5m，飽水層處于缺氧狀態(tài)，微生物在該層填料中發(fā)生硝化反應，有效去除水中總氮；

承托層：為碎石構(gòu)成，內(nèi)含集水管系統(tǒng)，用以收集出水。

不需二次沉淀池、曝氣和反沖洗。

系統(tǒng)水力負荷高，占地面積小。

生活污水：1.0～1.2m3/m2·d

河 道 水：1.2～1.5 m3/m2·d

深度處理：1.5～2.0 m3/m2·d

不受場地條件限制，機動靈活。

3.2 運行方式

人工快滲池采用淹水和落干交替的方式運行。

在淹水期，懸浮態(tài)有機物在生物膜上被逐漸水解為溶解性的、可被微生物直接利用的有機物，并和進水中的溶解性、小分子有機物一起被生物膜吸收和吸附。

在落干期，氧氣隨著污水下滲，給填料上的生物膜帶來了充足的溶解氧，生物膜上的好氧微生物在人工快滲填料各個深度對有機物進行降解，微生物將有機污染物通過異化作用轉(zhuǎn)變成CO2、H2O等代謝產(chǎn)物，同時通過同化作用進行自身增殖。待污染物被吸收和降解完畢后，在內(nèi)源呼吸作用下微生物的數(shù)量開始減少，從而避免了微生物過多增殖形成剩余污泥，也為下一個運行周期的污水處理過程做準備。

4.各類污染物的去除機理

4.1 有機物的去除

人工快滲池具有大量且多樣的好氧降解微生物，具備良好的好氧環(huán)境，是人工快滲池對有機污染物具有較高的處理效率和處理負荷。

在布水期，經(jīng)過預處理的污水自上而下流經(jīng)填料層的過程中，污水中的懸浮態(tài)有機物能夠很快被填料上附著的比表面積巨大的生物膜所截留。同時，由于此時生物膜上處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，溶解態(tài)的有機物可很快通過溶解和擴散作用被填料上附著的生物膜所吸附和吸收。雖布水期的時間較短，但是污水經(jīng)過與充滿微生物的生物膜充分的接觸，可將各類有機物轉(zhuǎn)移到生物膜上，在落干期進行徹底氧化分解。

4.2 氨氮/總氮的去除機理

氨氮的吸附吸收主要依靠填料上生物膜系統(tǒng)實現(xiàn)，由于人工快滲填料上具有生長良好的生物膜系統(tǒng)，當污水接觸生物膜時，由于濃度差的原因，污水中的大部分氨氮通過溶解和擴散作用被填料上附著的生物膜所吸附和吸收，后續(xù)是氨氮的硝化反應。生物膜內(nèi)氨氮的消化作用需要依靠亞硝化細菌和硝化細菌的作用才能實現(xiàn)，以上數(shù)據(jù)也顯示了人工快滲池具有數(shù)量較高的亞硝化細菌和硝化細菌，從而能很好保證硝化作用的進行。

反硝化反應主要在飽水帶完成，所需的碳源從污水中的有機物或微生物細胞組分中得到。而硝氮的來源有以下幾個：①進水中的硝氮；②氨氮硝化形成的硝氮；③落干期形成的硝氮。通過人工快滲池飽水帶的反硝化作用可以實現(xiàn)20～40%總氮去除，另外，借助生物膜內(nèi)厭氧層的反硝化作用和好氧反硝化菌的好氧反硝化作用等，對人工快滲池的脫氮能力也有一定的增強。

4.3 總磷的去除機理

人工快滲池對磷的去除途徑主要是填料的吸附和共沉淀作用，可實現(xiàn)30～40%的TP去除率。為了進一步提高CRI系統(tǒng)對總磷的去除和保證系統(tǒng)整體的出水指標，通常在人工快滲污水處理系統(tǒng)前處理中添加絮凝沉淀工藝。由于作為預處理單元的絮凝沉淀工藝已經(jīng)去除了大部分的不溶性磷酸鹽和顆粒磷酸鹽，因此人工快滲池主要對溶解有機磷和剩余的少量無機磷進行去除。

人工快滲池的濾料中添加的鈣系特殊填料，在堿性條件下，可與污水中的溶解性磷反應，形成羥基磷酸鹽或縮聚磷酸鹽而去除。

人工快滲系統(tǒng)對COD和BOD的去除率達到85%以上，對氨氮的去除率一般在90%以上，對SS和LAS的去除率達到90%以上。