分段式河道鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水綜合治理技術(shù)

林 智

(內(nèi)江高新區(qū)經(jīng)濟發(fā)展局水利股，四川 內(nèi)江 641000)

0 引言

鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)發(fā)展較為迅速，為人們帶來經(jīng)濟基礎(chǔ)的同時，也使鄉(xiāng)鎮(zhèn)周圍水質(zhì)環(huán)境發(fā)生改變。與城市不同，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理過程中，沒有設(shè)置配套的排水管道與污水處理系統(tǒng)[1]。再加上鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)保意識不高，生產(chǎn)生活污水隨意排放，使鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水質(zhì)條件變差。鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水主要是指居民在日常生活中產(chǎn)生的污水，沖廁所、家畜圈舍的沖洗水、廚房排水、洗滌排水等污水，均排放至同一條河流中，使鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水中的污染物濃度較高，長時間聚集在此水質(zhì)環(huán)境中，很容易影響人們的身體健康水平[2]。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民工業(yè)不發(fā)達，僅需要處理一種生活污水，處理技術(shù)相對簡單。

分段式河道是一種綜合治理生活污水的方法，根據(jù)污水河道的長度，設(shè)置多個閘門，閘門的數(shù)量以可以容納河道為主[3]。通過閘門的隔斷，將污水分為多個處理空間，減少了多余管道對污水的影響，并通過浮床吸附河道中的有機污染物，減少污染物對水質(zhì)的影響[4]。基于此，本文利用分段式河道方法，對鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水進行綜合治理。通過多段河道同時處理的方式，有效地緩解生活污水對河道的污染，不僅可以減少河道治理的費用，還可以緩解生活污水對鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水的影響，最大限度地提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活用水質(zhì)量。

1 基于分段式河道的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)設(shè)計

1.1 確定生活污水進水口水質(zhì)

鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形多屬盆地，耕地面積較為廣闊，污水主要包括農(nóng)業(yè)灌溉、畜牧業(yè)糞便等。在水質(zhì)流入分段式河道時，SS、BOD5、NH3-N的濃度超過100 mg/L，CODcr的濃度超過300 mg/L，TN的濃度超過200 mg/L[5]。因此，生活污水的進口水質(zhì)污染較高，綜合水質(zhì)與平常所見污水基本一致，各種污染因子較多，大量的污染有機物直接污染了河道，加快水體的惡化速度。根據(jù)此污水條件，本文對河道生活污水水量進行預(yù)測，公式如下：

P=Y×δ×C

(1)

式中，P為預(yù)測污水量；Y為鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活用水量；δ為污水排放系數(shù)；C為污水收集系數(shù)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水中的化合物較多，水質(zhì)變化較大。本文在綜合治理過程中，以物理法與化學(xué)法，共同去除污水污染物[6]。其中，使用物理法，將分段式河道中污水進行沉淀、污染物氣浮等操作，初步消除水中污染物；使用化學(xué)法，滴入試劑與污染物反應(yīng)，將不可見的污染物提取出來，形成沉淀，再進行污水深度治理。

1.2 基于分段式河道處理方法去除污水中的重金屬

為了更加快速地去除水中污染物，本文將河道進行分段處理。在河道中設(shè)置3個及以上閘門，每個閘門的長度、高度、寬度均一致[7]。在第1個閘門以前，布置干凈的蓄水池，將不存在污染物的水質(zhì)放在此處；第2個及以后的閘門均為受到污染的生活污水。分段治理污水簡圖如圖1所示。

圖1 分段治理簡圖

由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水較多，共同治理的試劑填料無法把控，影響污水治理效果。因此，本文將污水進行分段，選取海綿鐵、鐵屑、粉煤灰作為分段治理的介質(zhì)，治理過程如下：

3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2↑

(2)

3Ag+4HNO3=3AgNO3+2H2O+NO↑

(3)

Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag

(4)

Fe3O4+Cu=3FeO+CuO

(5)

式(2)～(5)為去除污水重金屬的相關(guān)反應(yīng)式。其中，海綿鐵、鐵屑、粉煤灰中的Fe成分較多，吸附污水中的Fe2+、Fe3+，二者相結(jié)合，與水發(fā)生反應(yīng)，形成的Fe3O4與H2，H2作為氣體排出水外，F(xiàn)e3O4則形成懸浮溶液漂浮在水中[8]。此時，在水中加入HNO3溶液，其與Ag等重金屬反應(yīng)，生成AgNO3、H2O、NO，NO作為氣體排出水外，AgNO3以沉淀的形式沉到水底，H2O則溶于污水中。污水中剩余的Fe則與AgNO3反應(yīng)，得到的Fe(NO3)2與Ag再次沉淀在水底，撈出沉淀即完成治理。懸浮溶液Fe3O4與污水中的重金屬Cu反應(yīng)，則生成FeO與CuO，二者均為溶于水的液體，實現(xiàn)了對重金屬Fe、Cu、Ag等的去除，污水治理效果較佳。

1.3 降解生活污水有機菌株

經(jīng)過重金屬的去除，污水中的水質(zhì)條件得到了提升，本文進一步降解污水中的有機菌株，凈化河道濕地污染物，從而提高河道治理水平。污水中的P、N較多，本文在水中加入聚磷菌，將P、N等污染物聚集在此菌群中，然后此菌群以污泥的形式排出，從而減低TP、TN的污染物濃度。在分段式河道中，本文在其中一段中加入CODcr、BOD5的去除介質(zhì)，并在水中充分?jǐn)嚢瑁?0 min以內(nèi)，污水中的CODcr、BOD5濃度大幅度降低，此二種污染物降解能力基本達到飽和。隨后，本文在另一段河道污水中進行沼氣處理，在厭氧條件下，NH3-N轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2、H2O，反應(yīng)式如下：

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

(6)

式中，經(jīng)過反應(yīng)之后，污水中的有機物分解轉(zhuǎn)化成NH4、CH3、CO2、H2O，從而達到污水凈化的目的。針對鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水特點，本文分別使用物理去除污染物法與化學(xué)反應(yīng)去除污染物法，將污水中的沉淀、漂浮物、大腸桿菌等污染物去除，結(jié)合分段式河道處理方法，很大程度上提高了鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水的治理效果，實現(xiàn)了污水污染物的綜合治理。

2 實驗

為了驗證本文設(shè)計的污水治理技術(shù)是否具有使用價值，本文對上述技術(shù)進行實驗驗證。實驗結(jié)果以進水口與出水口污染物濃度對比的形式呈現(xiàn)。

2.1 實驗過程

本文在進行實驗之前，取20 mL的鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水，分成4等份，分別標(biāo)記為A、B、C、D，pH值為9.0。利用無菌水對溶液A、B、C、D進行稀釋，并分別滴入6.0、6.5、7.0、7.5的pH值溶液，放在培養(yǎng)基中靜置。此時，A、B溶液開始出現(xiàn)渾濁，C、D溶液未見明顯變化。在A、B溶液中滴入HCl溶液，并在30℃的培養(yǎng)箱中靜置；在C、D溶液中滴入H2CO3溶液，同樣在30℃的培養(yǎng)箱中靜置。15 min之后，A、B溶液中出現(xiàn)棉絮狀雜質(zhì)，C溶液中出現(xiàn)顆粒狀雜質(zhì)，D溶液中未發(fā)生明顯變化。由此判定，A、B溶液中為有機污染物，C溶液中為重金屬污染物，D溶液中為溶于水的污染物。在此條件下，本文將鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水分成4段，第1段為大型污水池，第2～4段分別加入不同性質(zhì)的pH溶液，再根據(jù)水質(zhì)變化情況，加入HCl溶液與H2CO3溶液。將水中可去除的污染物去除之后，再結(jié)合污水治理標(biāo)準(zhǔn)，對污水治理效果進行綜合判定，如表1所示。

表1 污水治理標(biāo)準(zhǔn)

本文將鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水中的SS、CODcr、BOD5、NH3-N、TP、TN、pH、TSS、糞大腸菌群數(shù)、動植物油等10種污染物提取出來，并將污染物中的濃度數(shù)據(jù)鎖定在一級標(biāo)準(zhǔn)與二級標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。日均處理最小值鎖定在小范圍之內(nèi)，低于該范圍，則無法適應(yīng)污水治理條件；高于該范圍，則可以適應(yīng)污水治理條件。得出污水治理標(biāo)準(zhǔn)之后，進行下一步實驗。

2.2 實驗結(jié)果

在上述實驗條件下，本文以同樣的SS、CODcr、BOD5、NH3-N、TP、TN、pH、TSS、糞大腸菌群數(shù)、動植物油等10種污染物為例，將進水口處理前污染物濃度與出水口處理后污染物濃度進行對比，具體實驗結(jié)果如表2所示。

表2 實驗結(jié)果

上述10種污染物在進水口處，處于未經(jīng)過污水治理的階段，此時，污染物濃度均超過了標(biāo)準(zhǔn)值。其中，CODcr與TN的污染物含量較多，分別為305.43 mg/L與268.33 mg/L。經(jīng)過處理之后出水口的CODcr與TN的污染物含量明顯減少，濃度分別為32.64 mg/L與10.09 mg/L。類似糞大腸菌群數(shù)的污染物在未處理之前，濃度約15 000 MPN/L，經(jīng)過處理之后，在出水口處的污染物濃度僅為9 800 MPN/L，污水綜合治理水平較佳。并且，使用本文設(shè)計的技術(shù)之后，日均處理的污染物較多，可以適應(yīng)生活污水的日常排放量，符合本文研究目的。

3 結(jié)語

近年來，城市經(jīng)濟水平逐漸提高，帶動了鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟的發(fā)展。類似農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等領(lǐng)域，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供了較高的經(jīng)濟效益。但是，農(nóng)業(yè)與畜牧業(yè)發(fā)展的同時，由此產(chǎn)生的污水污染也開始增加，極大地破壞了鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活用水標(biāo)準(zhǔn)。因此，本文設(shè)計了基于分段式河道的農(nóng)村生活污水處理技術(shù)。在確定分段式河道進水口污水水質(zhì)的基礎(chǔ)上，治理污水中重金屬、有機菌株、濕地雜質(zhì)等污染物。并以實驗的方式，得出本文設(shè)計的污水處理技術(shù)效果較佳的結(jié)論。通過以上研究，旨在減少鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水中污染物對水質(zhì)的影響，提高鄉(xiāng)鎮(zhèn)人們的生活用水質(zhì)量。