两种高效农村生活污水处理技术的实际应用分析

胡红旗 杨 勇 胡红斌（安吉县环境保护监测站 浙江 安吉 313300）

两种高效农村生活污水处理技术的实际应用分析

胡红旗 杨 勇 胡红斌（安吉县环境保护监测站 浙江 安吉 313300）

介绍了在安吉新农村建设中实际应用的两种高效生活污水处理技术PEZ和MSL。探讨了两种技术的结构特点、净化机理、技术特点及维护。最后对实际应用中进出水主要污染因子进行比对分析，发现PEZ和MSL生活污水处理系统长期运行后对CODCr、BOD5、NH3-N和TP的去除率仍然较高，且均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB 18918－2002）中的一级标准。

生活污水；高效处理；PEZ；MSL

安吉县为全国首个国家级生态县，农村污水处理工作走在全国前列。近来随着安吉农村经济生活水平和乡村旅游产业的快速发展，农村物质消耗水平不断提高，再者外来务工人员和游客等人口不断增加，农村生活中餐饮、洗涤、洗浴等产生的污水排放总量和污染物含量呈明显增加趋势。若以上污水不予处理直接排放，将对整个农村及周边溪流、水库等地表水环境产生严重污染。在居住较集中的自然村（以30～100户计），若采用传统的分散式污水处理技术，如人工湿地、土壤慢速渗滤、高效藻类塘等，存在水力负荷较低，有效使用时间短，占地面积较大，易受气候条件影响，易堵塞发臭，脱氮除磷效率不高等缺陷。因此，对农村生活污水进行管网收集，采用高效污水处理技术进行处理，并达标排放，将对农村环境的改善和污染防治起到积极作用。本文通过调研安吉新农村建设中正在实际应用的多种生活污水处理技术，现总结出两种高效生活污水处理技术，望对类似农村区域的生活污水治理有所借鉴。

1 PEZ高效生活污水处理系统

1.1 结构特点

PEZ污水处理系统是集玻璃钢成套设备与复合式填料于一体的高效污水处理系统。构造上主要由调节池、好氧池、膜填料池、球填料池、沉淀池以及曝气装置等组成，如图1所示。该系统的主要特点是在玻璃钢池内设置了比表面积大、挂膜能力强的膜填料（如图2）和球填料（如图3），其中球填料中心放置塑料编织丝。

图1 PEZ生活污水处理系统工艺流程图

图2 PEZ生活污水处理系统膜填料

图3 PEZ生活污水处理系统球填料

1.2 污水处理机理

PEZ污水处理系统属于生物接触氧化法，主要依靠固着于固体介质表面的微生物膜来净化水中污染物，是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺。膜填料和球填料主要起生物载体的作用。开始运行时，经过滤、沉淀以及调节池调节后的生活污水进入厌氧池，通过厌氧生化处理后较稳定水质的的污水，再进入膜填料池和球填料池。膜填料和球填料浸没在污水中一定驯化周期后，在曝气供养充足下，填料表面形成蓬松絮状结构的生物膜，污水中的有机污染物通过生物膜中大量微生物菌群的好氧代谢活动而被降解。该过程中微生物代谢所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢。产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长。此时，脱落的生物膜将随出水流入沉淀池。

1.3 技术特点

塑料的蜂窝状填料和球网状填料附着力大，比表面积大，空隙率大，水流阻力小，适于微生物存活增殖，填料表面为生物膜的主体结构，能够有效地提高净化效果，有机负荷率高，有利于缩小池容，减少占地面积。

曝气装置一方面提供充足的氧气，防止厌氧层的过快产生而脱落；而且曝气形成紊流，提高污水与生物膜的接触和传质效率；再则，曝气的冲刷让老化生物膜及时脱落而冲入沉淀池，防止堵塞，促进更新。

稳定的生物膜内高富营养级的微生物含量高，污泥产量少并且沉降性能好，宜于固液分离，无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

1.4 系统的维护

首先要尽量去除进水的悬浮物，根据水质合理设计调节池和厌氧池容量，防止进入填料氧化池水质骤变频繁。同时，根据水质合理设计曝气强度（溶解氧含量约2～4mg/L），防止堵塞或无法挂膜等现象。维护的关键是滤网、沉淀池等部位的清理，以及确保曝气设施的正常运行，总体上无须专人长期管理。

1.5 实际应用分析

选择安吉县某自然村的PEZ生活污水处理池做实际应用分析，该村约60户农家（约190人）生活污水通过管网收集进入PEZ系统进行处理，处理水量约12t/d（设计约18t/d）。该系统自建成以来正常运行约1年后，通过一定时期内抽样检测，发现进出水水质情况如表1所示，具体因子（CODCr、BOD5、NH3－N和TP）变化如图4－图7所示。可以看出，该系统长期运行后出水水质较稳定，主要污染物的去除效率达到80%以上，且均值达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918－2002）中的一级标准。

表1 某自然村PEZ生活污水处理池进出水水质情况

2 MSL（多介质耦合）高效生活污水处理系统

2.1 结构特点

MSL技术是一种土地污水处理系统，结构上主要由滤网、调节池和MSL系统3个单元组成（如图4）。MSL为多介质土壤层系统，主要由土壤混合层和通水层组成（如图5）。自下而上依次为防水层、砾石层、土壤混合层和通水层（两者交替排列）、碎石层。其中土壤混合模块除了天然沙土外，还添加了竹屑、竹炭和铁屑3种介质，干质量比例约为7:1:1:1。另外，MSL工艺从进口到出口有一定地势落差，主要利用该落差让污水在系统中能自动流动，同时达到净化。

图4 MSL生活污水处理系统工艺流程图

图5 多介质土壤层系统结构图

2.2 污水处理机理

MSL系统主要通过过滤、吸附和生物降解等机理达到高效处理。生活污水经滤网去除较大漂浮物后由调节池调节水质和水量，水体中有机大分子通过水解酸化降解为小分子，以降低后续处理负荷。物理的过滤和吸附作用主要发生在土壤混合层和混合层间的沸石。污水中的有机物质被吸附后，被土壤层中的微生物迅速降解，从而有效去除大部分CODCr、BOD5和一部分有机氮。MSL系统特殊的模块化结构使得系统内存在好氧和厌氧两种环境，硝化和反硝化同时交替进行，而且竹炭等有机质可为反硝化提供碳源，再则通水层沸石较高的阳离子交换，可有效吸附水中的NH4+－N，并被长在沸石上的细菌硝化，实现沸石的动态生物再生。污水中的TP去除机理主要是由于土壤层中的铁屑被氧化成三价铁后形成不溶性的氢氧化铁，随后吸附污水中的磷酸盐，同时沸石对磷也有一定吸附作用。

2.3 技术特点

MSL系统土壤混合层中多介质配方结合由沸石组成的通水层，为有机物的物理吸附和微生物的附着繁殖提供了良好场所，为高效生物、化学处理提供了充足的有机质和原料，这些都大大增加了系统对污水的净化效果和高效率下的使用周期。弥补了一般人工湿地和土壤渗滤等系统在脱氮除磷方面的不足。土壤模块周围设置通水层，有效解决了一般土地处理系统占地面积大、容易堵塞等问题。同时保证一定含氧量和传质流动性，对污染物去除有积极效果。利用地势落差的特点比较适合在山区农村推广使用。

2.4 系统的维护

MSL系统无动力（或少动力）和药剂消耗，占地面积小，日常无需维护，基本无运行费用。长期运行后（视污染负荷而定），填料老化及时更换，更换的介质可作土壤改良剂，不存在二次污染。

2.5 实际应用分析

选择安吉县某自然村的MSL生活污水处理池做实际应用分析，该村约50户农家（约180人）生活污水通过管网收集进入MSL污水处理池进行处理，总水量每日约10t（设计最大处理量约18吨），总体工程占地面积110m2。该系统自建成以来正常运行约半年后，通过一定时期内抽样检测，发现进出水水质情况如表2所示。可以看出，该系统长期运行后出水水质较稳定，主要污染物的去除效率接近90%，且均值达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB 18918－2002）中的一级标准。

表2 某自然村MSL生活污水处理池进出水水质情况

3 长效管理探讨

从实践经验看，建成后的污水处理设施长效运营和管理往往由于长期的电费、日常维护费、人工管理费、设备折旧费等资金难题而面临报废或废弃的困境。因此，建立稳定的长效运营和管理资金来源制度非常重要。本文觉得可以从以下几点着手。

3.1 建立农村污水处理设施建设监督机制

由于农村污水处理设施建设隐蔽性强，因此建设管理部门要加强指导，强化监督，施工必须严格执行相关规范和工程质量标准，按设计要求和施工规范组织施工，做好工程的监理工作。同时明确每个已建污水处理设施旁必须设置明细标识标牌。建成的污水处理设施要确保收集管网无破损堵塞，处理设施不堵不漏、长期正常运转。

3.2 探索农村污水处理的公益管理平台

管理部门和乡镇积极联动，做好宣传，可以尝试把农村污水处理打造为一项当地的特色公益事业。起点是努力让村民以及农家乐等经营户深入理解“绿水青山就是金山银山”给他们带来的社会、环境和经济效益。最终成立针对农村污水处理的公益性质的管理部门或协会，本着“自愿筹集和分类筹集”的原则，倡导村民和经营户主动筹集专款来补充农村污水处理设施的后期管理和运营资金来源。同时该公益部门或协会的另一主要任务是按照“公开公正、专款专用”的原则来推动公益资金的落实。

3.3 健全污水处理设施管理日常考核机制

将各村的农村污水处理情况纳入乡镇的考核机制，由县级相关管理部门从污水处理设施的维护情况和治理效果对其进行周期性考核，并建立细致公正的“打分体系”，最终根据考核情况分配一定比例的政府生态专项资金。同时，对于在农村生活污水处理建设及长效管理过程中目的不明确、态度不端正、设施质量较差、长效管理不到位的行政村，取消其各级生态村评选资格。已获得生态村命名的行政村给予警告直至取消其生态村命名，从而提高各乡镇和村对农村污水处理的重视程度和积极性。

4 结论

从实际运用看，PEZ和MSL污水处理系统对农村生活污水中的主要污染物因子去除率较高（约在80%以上）。且在较高水质负荷下，长期运行后出水仍能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB 18918－2002）中的一级标准。两种设施均有占地面积小、不易堵塞、对水质变化适应性较强、脱氮除磷效果佳等特点。基于系统结构特点，PEZ可在地势较平坦的农村地区推广，而MSL适合在有较大地势落差的农村地区推广。考虑到工程建设和用料成本较一般的生态湿地、生态塘等处理系统高，PEZ和MSL污水处理系统较适合在居住较集中的自然村（30～100户），且已具备一定经济基础，对环境质量要求较高的新农村建设项目中推广。最后，建立稳定、长效的运营和资金来源制度非常重要。

〔1〕晋日亚，胡双启.《水污染控制技术与工程》〔M〕.兵器工业出版社，2006：118-140.

〔2〕符颉，金艳，杨虎.生物接触氧化法在生活污水处理中的应用〔J〕.云南冶金，2010（S1）.

〔3〕魏云霞，马明广.沸石吸附及其固定化微生物间歇式活性污泥法同时硝化反硝化脱氮的研究〔J〕.环境污染与防治，2012，34（11）：55-58.

〔4〕魏才捷，吴为中，陶淑等.多级土壤渗滤系统处理滇池入湖河水的研究〔J〕.中国给排水，2010，26（9）：104-111.

The Practical Application of High Efficiency Domestic Sewage Treatment Technology in Countryside

HuHongqi（Environmental Protection Monitoring Station of AnJi County AnJi ZheJiang 313300）

This paper introduces the practical application of two kinds of high efficiency domestic sewage treatment technology PEZ and MSL in the construction of new countryside in AnJi.The structural characteristics，purification mechanism，technical characteristics and maintenance of the two kinds of technology are discussed.The comparison and analysis of the main pollution factors of inlet and outlet water are carried out.The result showed that the removal rates of CODCr、BOD5、NH3-N and TP in the MSL and PEZ sewage treatment system were still higher after long term operation and could achieve the first class standard of the"Discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment plant" （GB 18918-2002）.

Domestic sewage Efficient treatmentPEZ MSL

X703

A

1674-263X（2016）01-0020-05

2016-02-15

胡红旗（1982-），男，硕士，工程师，从事环境监测工作。