地埋式一體化設備在農村污水處理中的應用

梁玲燕

目前, 國家正大力實施“鄉村振興戰略”, 各地方政府也積極響應, 全面推進美麗生態鄉村的建設, 而農村生活污水的治理正成為建設美麗生態鄉村的重點和難點。 農村生活污水治理的難點主要有以下3 點: (1)農村污水排放分散, 集中處理難度大; (2)污水排放時空分布變化大, 用水高峰時段集中,夜間外排污水少, 用水時段和季節性強[1-2]; (3)農村經濟相對落后, 缺乏適合農村地區、 建設運行成本較低、 維護簡便的設施設備[3]。 縱觀我國農村污水現階段面臨的問題, 農村污水治理亟需一種投資、 運行成本低, 處理效果好可分散布置的一體化的污水處理設備[4-5]。

針對上述需求, 開發了地埋式一體化污水設備, 該設備運行效果好、 占地面積小、 運行費用低、 剩余污泥少、 操作簡單、 可實現無人值守且采用模塊化組合, 安裝方便。 通過介紹其設計參數、 特點, 對廣東某農村污水處理的效果、 占地面積、 運行費用等情況, 以期為我國農村污水治理提供一種新方案。

1 工藝流程及特點

污水處理采用地埋式一體化設備, 設計規模為100 m3/d,24 h 運行。 通過采用活性污泥法與MBBR 懸浮填料聯合, 將厭氧、 缺氧、 好氧、 沉淀及消毒優化整合于一體, 同時因為采用了MBBR 懸浮填料, 剩余污泥量極少, 信息化運行管理, 可實現無人值守。 目前, 各項水質指標均能穩定達標, 出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準[6]。 污水處理工藝流程見圖1, 現場安裝見圖2。

表2 主要設備Table 2 Major equipment

圖1 污水處理工藝流程Fig.1 Flow chart of sewage treatment process

圖2 現場安裝Fig.2 Equipment on-site installation

本污水處理設備采用模塊化自動控制系統, 由總控室通過物聯網統一監控管理。 污水經人工粗格柵攔去除較大的漂浮物和雜物后, 流入調節池, 去除密度較大的無機顆粒物, 然后采用泵提升至振動細格柵, 進一步攔截較小的雜物后, 流入地埋式一體化污水處理設備。 調節池內的泥砂及污泥池每兩至三個月運至市區污水處理廠進行脫水處理。 掉入振動細格柵垃圾框內的柵渣, 通過設置在底部的重量感應器進行感應, 當重量超過規定值時, 通過電信號發送至總控室或項目部, 通知管理人員, 進行清理。

污水流入地埋式一體化裝置后, 首先經過厭氧區, 因設有懸浮填料, 其生長著一定量的反硝化菌、 厭氧氨氧化菌、 聚磷菌, 在降解有機物同時可完成氨化、 釋磷及厭氧氨氧化脫氮過程; 然后進入缺氧區, 懸浮填料為反硝化菌提供了良好的載體, 存在的反硝化菌將好氧區回流的混合液中的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為N2; 污水流入好氧區后, 安置在好氧區的懸浮填料在曝氣裝置噴出的空氣攪動下翻滾混合, 附著于填料上的微生物完成硝化、 分解有機物及吸收大量的磷, 經過上述步驟, 完成了生物降解有機物、 脫氮、 除磷工序, 出水經過沉淀區流入消毒區, 經紫外線消毒后達標排放。

2 主要構筑物設計參數

2.1 粗格柵

采用粗格柵除去水中大的雜質及漂浮物, 保證污水提升泵的正常工作, 粗格柵柵寬400 mm, 渠深2 m, 柵條間隙20 mm,柵條寬度為10 mm, 柵前水深1.0 m, 安裝角度為90°。

2.2 調節池

人工粗格柵與調節池合建。 經粗格柵后的污水進入調節池, 達到儲存污水, 調節水質、 水量的目的。 調節池尺寸為L×B×H=7.0 m×2.2 m×2.8 m, 停留時間為8 h, 有效水深H=2.5 m,有效容積為33.4 m3。 污水提升泵qv=10 m3·h-1, P=0.75 kW。

2.3 振動細格柵

通過轉筒振動細格柵截除污水中較小懸浮物及漂浮物, 保證后續生化處理穩定、 正常運行, 柵條間距為5 mm, 功率P=0.15 kW, 尺寸為L×B×H=0.7 m×0.7 m×0.7 m。

2.4 地埋式一體化污水處理裝置

地埋式一體化污水處理裝置主要設計參數見表1, 主要設備表見表2。

表1 主要設計參數Table 1 Main design parameters

2.5 污泥池

該污水設備生化階段產生的剩余污泥量很少, 污泥主要來源于污水中的泥砂沉降, 產量小, 無需專門的污泥處理設備,只需每半個或一個月清理一次, 將其運至市區的污水處理廠脫水處理。 污泥池有效容積為8 m3。

3 運行情況

3.1 總體運行情況

該污水處理站經調試后, 現已穩定運行1 年, 進出水水質變化見表3。

表3 進出水質變化Table 3 Change of influent and effluent water quality

由表3 可知, 該設備對CODCr、 BOD5、 SS、TP、TN、 的平均去除率分別為77%、 90%、 90%、 83%、 86%、68%, 出水水質均能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B 排放標準[6], 表明該地埋式一體化污水處理設備可以應用于農村污水水質的處理, 并可獲得穩定、良好的運行效果。

3.2 效果分析

該地埋式一體化設備之所以能使出水穩定達標排放, 主要原因在于在采用了活性污泥法與MBBR 懸浮填料復合工藝。 既具有活性污泥法的高效性和運轉靈活性, 又具有傳統生物膜法耐沖擊復合、 污泥齡長、 剩余污泥少的特點。 水質是否達標,主要難點在脫氮除磷單元, 該設備主要通過以下三方面來實現。 (1)脫氮采用生物脫氮方法, 在好氧區和缺氧區設置氣提回流裝置, 將好氧區中的硝態氮混合液回流至缺氧區, 經反硝化菌還原為氮氣, 除磷采用生物除磷與化學除磷聯合的方法,在生物脫磷不能達到一級B 的排放標準時, 再輔以化學除磷手段使其達標。 (2)在厭氧、 缺氧、 好氧區均設有MBBR 懸浮填料, 可為微生物的生長提供良好的棲息地, 實現水力停留時間與污泥停留時間的分離。 (3)在厭氧、 缺氧及好氧區中, 針對性的投放了我公司特有的高效去COD 菌、 硝化菌、 反硝化菌、聚磷菌, 在每個生化區通過控制各區域的參數, 使得所需微生物在最佳的生長條件生長, 從而使三個生化區均保持較高的專性生物量, 從而增強了去COD、 脫氮除磷效果。

4 占地面積與運行費用

將生化、 沉淀、 消毒優化整合設置于一體化設備中, 節省了占地面積, 項目總占地面積為30 m2。 運行費用主要由人工費、 電費、 柵渣及污泥處置分攤費、 藥劑費、 維修費組成, 由于采用現代化手段, 對農村污水處理設施實施聯網管理, 實現設施無人值守, 只需定期安排人員清理, 因此可多個污水處理站分攤人員費, 分攤至該污水處理站每噸水的人員費為0.485 元,電費、 柵渣及污泥處置分攤費、 藥劑費、 維修費折合成每噸水費用分別為0.984 元、 0.049 元、 0.15 元、 0.21 元, 每噸水運行費用為1.878 元。

5 結 論

本項目污水出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B 排放標準, 對CODCr、 BOD5、SS、TP、 TN、 的平均去除率分別為77%、 90%、90%、 83%、 86%、 68%。 處理規模為100 m3/d 的項目, 占地面積為30 m2, 每噸水運行費用為1.878 元。 采用地埋式一體化設備處理農村污水, 在穩定良好運行的同時, 具有占地面積少、 運行成本低, 安裝操作方便, 可實現無人值守的優點, 可為當前廣大農村地區美麗生態鄉村的建設, 改善人居環境提供技術借鑒。