氧化塘+人工快滲濾工藝對農村生活污水處理效果分析
——以祿勸縣撒營盤鎮13個村落為例

起德花，李立雄,2，闞紹遠，李賽宏，羅維唯，楊愛松，楊偉光

(1. 云南水工源工程設計有限公司，云南 澄江 652500；2. 云南省生態環境科學研究院，云南 昆明 650000；3. 云南三龍工程技術有限公司，云南昆明 650000；4. 北京國環清華環境工程設計研究院有限公司云南分院，云南 昆明 650000)

1 引言

隨著經濟社會的快速發展，農村居民生活水平不斷提高，農村污水排放量日益增長[1]。我國從20世紀80年代就開展了農村污水處理技術方面的研究[2]，但農村污水收集率較低、設備運行不穩定、后續維護和管理困難。目前，我國對農村污水水質的研究主要集中在重點流域，對云南飲用水源地的關注相對較少。

農村生活污水處理已經刻不容緩[3]，很多專家針對云南省農村基礎狀況和經濟能力，探索推薦了適宜云南省運行成本低、占地面積小、觀賞性強的農村生活污水處理技術模式，包括改良A2O和人工濕地結合技術[4]、生物濾池[5]、生物膜、氧化塘[6]等生態處理技術，厭氧—跌水曝氣工藝等組合工藝[7]，但是氧化塘+人工快滲濾工藝對污染物去除有很好的效果，對于農村生活污水處理方面應用前景廣闊。

位于云龍水庫流域的昆明市祿勸縣撒營盤鎮距離縣城62 km，人口相對集中、土地資源緊缺，云龍水庫占昆明主城區供水量超過70%[8]，環境敏感性高。祿勸縣云龍水庫重點村落環境綜合整治工程涉及的13個村落都靠近云龍水庫。由于靠近水體，污水能直接排入河道，間接對水庫水體產生影響。據研究，云龍水庫主要污染源為農村居民生活污水。在流域治理過程中，根據村落人口分布情況以及土地利用性質，采用氧化塘+人工快滲濾工藝，13個村落建立10個小型污水處理站。本文對撒營盤鎮九龍塊、九龍井、本增村等13個村落10個污水處理站進出水水質進行監測和分析，可為今后農村生活污水的處理提供技術參考[9]。

2 工藝方案

2.1 工程區域概況

云龍水庫位于昆明市北部的祿勸彝族苗族自治縣云龍鄉，距縣城 58 km。水庫設計總庫容 4.84 億m3，正常儲水量 3.97 億m3，年供水量 2.5 億m3，承擔昆明主城區主要供水任務[10]。撒營盤鎮位于云龍水庫流域上游，13個自然村，建設10座污水處理站，受益居民937戶，4032人。

2.2 處理工藝

10個污水處理站均采用氧化塘+人工快滲濾工藝(圖1)。①生活污水經過PVC污水收集管自流進入生態化糞池，在生態化糞池入口處設置簡易格柵，除去水中垃圾及懸浮物，水體表面滿鋪生態浮床，一方面防止臭味散發，另一方面促進厭氧發酵。②二級微曝氣氧化塘，為了消除溫差和自然分層，高效增氧，快速改善水體的污染，利用低曝氣理論高效去除水中氨氮等營養物質，采用太陽能解層曝氣機，將表層超飽和溶解氧，循環打入水下。③微曝氣氧化塘出水通過水泵(采用太陽能水泵)提升進入生物過濾池，利用生物過濾單元截留水中懸浮物，并高效去除水中氨氮。④尾水進入快滲池。快滲池結構設計采用目前較為先進的短程滴濾布水方式，均勻高效，具有流程短、負荷高、出水水質好等優點。濕地基質上種植兼具凈水和景觀功能的水生植物和陸生花卉植物，與環境融合。⑤最后尾水流入穩定塘資源化利用。設計參數如表1所示。

圖1 氧化塘+人工快滲濾工藝流程

表1 主要構筑物設計參數

2.3 設計水量

將氧化塘+人工快滲濾工藝應用于云南省昆明市祿勸縣撒營盤鎮農村生活污水處理。按排水定額人均日排水量為 90 L[11]，污水收集率為 80%，污水處理率不低于90%，根據不同村人口情況，設置處理規模為 3 座30 t/d，4 座50 t/d，1 座65 t/d，1座100 t/d，1 座150 t/d。

2.4 工藝進出水水質指標和排放標準

污水中除了本村居民的生活污水外，還含有部分農業面源的污水和居民養殖廢水，因此設計進水有機物濃度較高。出水標準可達《云南農村生活污水處理設施水污染物排放標準》(DB53/T 953-2019)一級A標準[12]。設計化學需氧量CODcr進水濃度≤200 mg/L，出水濃度≤60 mg/L；設計懸浮物SS 進水濃度≤100 mg/L，出水濃度≤20 mg/L；設計生化需氧量BOD5進水濃度≤120 mg/L，出水濃度≤10 mg/L；設計總氮TN進水濃度≤30 mg/L，出水濃度≤20 mg/L；設計氨氮NH3-N進水濃度≤50 mg/L，出水濃度≤8 mg/L；設計總磷TP進水濃度≤3 mg/L，出水濃度≤1 mg/L。

2.5 水樣采集與分析

(1)水樣采集。項目建成后，于2019 年2月27日、2020年4月10日、2021年8月10日，用注射器采集撒營盤鎮九龍塊、九龍井、本增村等13個村落的10個污水處理站進、出水口水面下10 cm處水樣。采集后樣品置于5 ℃的保鮮箱保存，并3 h內送往云南環綠環境檢測技術有限公司進行測樣，48 h 內測樣完畢。

(2)測定方法。水樣測定方法：單個水樣每項指標測定6次，采用重鉻酸鹽法(HJ828-2017)測COD，最低檢出限4 mg/L；采用納氏試劑分光光度法(HJ 535-2009)測NH3-N，最低檢出限0.025 mg/L[13]；采用重量法(GB11901-1989)測SS，最低檢出限4 mg/L。

(3)計算去除率。

(1)

式(1)中，C0為進水口水樣濃度， mg/L；Ca為出水口水樣濃度， mg/L。

(4)數據分析方法。所獲得數據用 Excel 2010 軟件進行處理和計算，用SigmaPlot 10軟件繪圖。

3 處理效果分析

對該處理工程近3年(2019～2021年)的進出水質進行監測分析[14]，結果如圖2～圖4所示。用氧化塘+人工快滲濾工藝處理撒營盤鎮13個村落生活污水，CODcr進水水質為：96.5～103.90 mg/L，出水水質為：25.86～29.55 mg/L，去除率在69.46%～74.11%之間；SS進水水質為：69.86～86.85 mg/L，出水水質為：14.10～16.66 mg/L，去除率在76.15%～83.76%之間；BOD5進水水質為：32.36～38.16 mg/L，出水水質為：9.24～10.60 mg/L，去除率在67.26%～75.79%之間；TN進水水質為：18.61～24.19 mg/L，出水水質為：5.77～7.75 mg/L，去除率在63.69%～71.56%之間；NH3-N進水水質為：9.49～15.50 mg/L，出水水質為：3.09～5.28 mg/L，去除率在62.90%～69.10%之間；TP進水水質為：1.70～1.82 mg/L，出水水質為：0.59～0.72 mg/L，去除率在60.33%～66.05%之間；進水pH值在6.85～7.39之間，出水pH值在7.32～7.62之間，出水水質達標，本工藝對云南農村生活污水處理效果好。此外，近3年各污染物去除率波動范圍小，氧化塘+人工快滲濾工藝運行狀態穩定。

圖2 2019年02月27日進出水水質和去除率

圖3 2020年04月10日進出水水質和去除率

圖4 2021年08月10日進出水水質和去除率

4 效益分析

4.1 環境效益

氧化塘+人工快滲濾工藝在昆明市祿勸縣撒營盤鎮13個村落污水處理中的應用，對于保障云龍水庫飲用水水質具有很大意義，10個小型污水處理站每年共可以降解CODcr2337.04 t/a，降解NH3-N 50.66 t/a，降解TP 12.99 t/a，降解TN 118.22 t/a，可以很好的保護云龍湖水庫、周邊河道、保障飲用水安全等。出水還可以運用于農田灌溉、景觀等，有效填補流失的地表水[15]，該工藝出水水質良好，其環境效益符合美麗鄉村建設要求，為更好建設美麗鄉村奠定良好基礎。

4.2 經濟效益

氧化塘+人工快滲濾工藝的應用將改善項目區的環境衛生條件，由此可以減少民眾因環境問題而引發的健康問題，減少村民健康治療費，此外，促進當地建設發展。在我國西南部地區，人少地多，氧化塘技術的應用前景比較廣泛[16]。

氧化塘+人工快滲濾工藝結構簡單，采用全生態處理技術，副產品產生，無噪音，不擾民，占地少、投資低、運行費用低、管理方便，對于經濟相對落后的云南農村而言，具有較高經濟效益。

5 結論

通過在項目中的應用分析，可以得出氧化塘+人工快滲濾工藝在云南農村污水治理中具有以下特點：

(1)去除效率高，運行穩定。氧化塘+人工快滲濾工藝運行穩定，對于CODcr、BOD5、TN等污染因子具有較好的去除率。其中對SS去除率76.15%～83.76%，NH3-N去除率達 62.90%～69.10%，BOD5去除率在67.26%～75.79%，TN去除率達 63.69%～71.56%，TP去除率達60.33%～66.05%，CODcr去除率達到 69.46%～74.11%。出水水質達《云南農村生活污水處理設施水污染物排放標準》(DB53/T 953-2019)一級A標準，達到預計目標。

(2)生態節能。采用全生態治理技術，合理選用高新設備，提高動力效率，降低能耗，采用清潔太陽能源，適應農村運行管理機制和管理特點，最大限度降低運行費用，從根源上解決農村污水運行費用問題。

(3)注重功能性與景觀觀賞性。耐沖擊負荷強，適用范圍廣；采用生態治理理念，注重環境效益與社會效益的結合，結合水處理設施建設農村小型生態園，體現農村適居住人文理念。

(4)資源化利用。環保的根本處理在污染物資源化，通過生態治理模式，污水處理后變成清潔水，用于農村環境景觀構造，形成農村生態濕地休閑園；清潔水用于生態魚養殖，把污水資源化，形成經濟效益、環境效益、社會效益的有機結合。

(5)環保優先、節約用地。采用全生態處理技術，既有環保效益，又有生態景觀效益；嚴格控制臭味及其他有礙感官的副產品產生，無噪音，不擾民，占地少、投資低、運行費用低、管理方便，避免工業化操作管理模式，適應農村設施管理特點。