接触氧化+人工湿地组合工艺在农村污水中的运用

赵海洲，张 辰

（中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院，南京 210023）

接触氧化+人工湿地组合工艺在农村污水中的运用

赵海洲，张 辰

（中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院，南京 210023）

为了改善农村地区生态环境，从根本上改变农村脏、乱、差的现象，保证人民身体健康，当前全国大力开展农村污水整治工程。生活污水净化是农村污水治理的重要组成部分，人们必须综合运用各种污水处理技术来治理污水。而接触氧化+人工湿地工艺是一种组合工艺，实践表明，该工艺能可以有效去除COD、NH3-N、TN、TP等污染因子，出水可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

农村污水；就地处理；接触氧化；人工湿地

农村生活污水处理技术多种多样，近年来，全国各地都在开展农村生活污水处理的试点工程，开发出许多污水处理新技术。除传统的集中式污水处理厂外，还有生物接触氧化处理系统、人工湿地处理系统、土壤渗滤处理系统、生物滤池处理系统、净化槽处理系统等各种新兴的污水处理方式。根据农村生活污水的特点，其污水处理工艺应符合以下特点：一是村镇人口较少，生活污水水质、水量波动性大，所选污水处理工艺应抗冲击负荷能力强；二是污水处理应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的工艺；三是村镇缺乏污水处理专业人员，所选工艺应运行管理简单，维护方便。

接触氧化+人工湿地工艺综合了水解酸化、氧化、吸附和生物作用等净化过程，该工艺相比其他工艺具有以下优点：（1）污泥浓度高，系统耐冲击负荷能力强。一般情况下，生物接触氧化法的容积负荷为3～10 kg/（m3·d），是普通活性污泥法的3～5倍，COD去除率为传统生物法的2～3倍[1]；（2）工艺简单、出水水质好；（3）抗冲击负荷能力强，整个滤池中分布着较高浓度的微生物，其对有机负荷、水力负荷的影响不如传统活性污泥敏感，同时无污泥膨胀问题；（4）氧的传输效率高，曝气量明显低于一般生物处理[2]；（5）易挂膜、启动快，接触氧化的调试时间一般只需7～12 d，采用自然挂膜驯化；（6）微生物不易流失，运行管理简单。因此，该工艺在上海闵行、宝山等地应用广泛。

1 相关工艺介绍

1.1 土壤渗滤处理工艺

它是利用地表下土壤中栖息的动物、微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性将污水净化的工程技术[3]。该工艺面临地下水位高导致的地下水渗漏及季节影响等问题，因此运用较少。

1.2 生物滤池处理工艺

它属于新型生物膜法污水处理工艺，主要由滤池、布水装置和排水系统等部分组成，当污水由上而下从长有生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触时，污水中的污染物被微生物吸附并降解，从而使污水得以净化。该技术的核心是在无鼓风曝气的条件下使污水完成氧气的转移吸收并被生物膜所利用，该系统为分层组合式结构，克服了传统滤池易堵塞的缺点，可长期稳定运行[4]。但该工艺采用自然通风，易产生臭味。

1.3 净化槽处理工艺

净化槽污水处理技术属于生态型工艺，采用改进的AO工艺，依靠微生物（细菌和原生动物）的作用消解水中的有机污染物[5]。其采用埋地式建设方式，占地面积小，但仅适用于单户或多户分散型污水处理。

2 接触氧化+人工湿地工艺设计

2.1 工艺描述

接触氧化+人工湿地是一种复合工艺，其工艺流程如图1所示。接触氧化法集预处理、二级处理和深度处理于一体，采用的是中小型污水处理一体化装置，它是国内外污水分散处理发展的一种趋势。其特征是池体中填充填料，污水浸没全部填料，通过曝气充氧，使氧气、污水和填料三相充分接触，填料上附着生长的微生物可有效去除水中的悬浮物、有机物、氨氮等污染物[6]。

人工湿地是一种通过人工设计、改造而成的半生态型污水处理系统，主要由土壤基质、水生植物和微生物三部分组成[7-8]。此外，人工湿地对改善环境和提高环境质量有明显的作用，它增加了植被覆盖率，保持了生物多样性，改善了生态环境。本文针对上海市闵行区某农村污水收集治理工程进行探讨。

图1 接触氧化+人工湿地工艺流程

2.2 工艺设计

2.2.1 粗格栅

经粗格栅去除污水中漂浮物及直径大于30 mm的较大固体物质，保障后续构筑物的正常运行。该工艺采用树脂磨压复合格栅板，垂直安装。格栅宽高均为0.6 m，栅间距为30 mm。

2.2.2 调节池

它主要调节收集污水水量、浓度。内设细格栅拦截污水中较小的垃圾杂物，避免堵塞水泵及后续的处理系统，污水经水泵提升进入厌氧池。为保证调节池有一定储水量及储水深度，调节池有效水深为1.5 m，水力停留时间约6 h。调节池内设置2台水泵，一用一备。

2.2.3 厌氧池

停留时间HRT约4 h；污水与回流水在厌氧池混合，池中悬挂组合性填料，提高污水的可生化性并去除部分污染物。厌氧池内挂组合性填料，填料的填充量应大于55%厌氧池容积，厌氧池填料高度H=1.5 m。

2.2.4 接触氧化池

接触氧化池中布置新型悬挂软性生物填料，该填料具有比表面积大、启动挂膜快、脱膜更新容易、耐高负荷冲击、处理效果显著、不堵塞和不结团等优点。微生物在接触池内进行硝化作用，把氨氮氧化成硝酸盐及亚硝酸盐，同时厌氧层中的反硝化细菌可利用硝酸氮（NO3-N）并将之转化为N2从而实现同步反硝化达到脱氮的目的。

除磷主要通过以下方式来实现：（1）内部的填料能够有效地吸附不溶解性磷，具有一定的接触絮凝作用；（2）反应器内部的微生物具有一定的同化作用，能够使内部的磷同化[9]；（3）在好氧池内聚磷菌将积贮的聚β-羟基丁酸（PHB）好氧分解，释放出的大量能量可以供聚磷菌生长繁殖，大部分磷被聚磷菌吸附，并以聚磷的形式贮积在体内，随污泥排出。

停留时间HRT约12 h；CODcr和BOD容积负荷在接触氧化池中约为820 gCOD/（m3填料·d）和420 gBOD/（m3填料·d），水力负荷约为2.7 m3/（m3填料·d）。接触氧化池内挂生物绳柔性填料，填料的填充量应大于55%好氧池容积，本设计中好氧池填料高度为H=1.5 m。

2.2.5 沉淀池

污泥在沉淀池内沉淀，使泥水分离，确保出水达到排放要求。为了进一步提高去磷除氮的效果，沉淀池中的污泥部分回流，回流的污泥进入调节池后用水泵提升至厌氧池。根据调试结果来确定本工艺的污泥回流量，污泥回流量为进水量的100%～300%。

停留时间为HRT约3 h，沉淀池内放置水泵一台，需要时将污泥抽入储泥池。

2.2.6 储泥池

利用污泥泵把沉淀池的泥水提升至储泥池，污泥泵在工作时会使储泥池水位上升，上清液与泥水混在一起，通过重力回流到厌氧池。起到污泥回流作用，当污水泵停止工作时起到污泥浓缩的作用。这样重复循环，污泥不断浓缩，定期用污泥车将污泥抽走，根据实际运行情况，污泥约半年清理一次。

2.2.7 人工湿地

人工湿地，主要利用自然生态系统中植物、基质和微生物三者的协同作用共同来实现水质的净化作用。湿地系统是由按一定级配充填的基质/填料（改性硅藻土陶粒、石灰石、碎石、砾石等）组成，并在床表种植经过筛选的具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观且具有经济价值的植物，构成独特的动植物生态系统。当水通过系统时，利用植物、填料、微生物的共同作用，包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解转化等，逐级过滤和吸收出水中残留污染物后达标排放或回用。

停留时间HRT不小于48 h，水力负荷为0.25 m3/（m2·d）。主要材料：填料自下而上采用HDPE膜（厚度2.0 mm）碎石倒流层（厚度400 mm）、石灰石（厚度100 mm）、陶粒滤料（厚度70 mm），粗砂层（厚度200 mm）瓜子片（厚度400 mm），可以种植美人蕉、菖蒲、灯心草、水芹、水葱等水草植物，密度为6～8株/m2。

3 进出水水质分析

《上海市农村生活污水处理技术指南》给出了典型的农村生活污水水质[10]，结合本项目的实际情况，设计的进水水质如表1所示。

表1 项目设计的进水水质

本项目于2014年2月建设完成并投入使用，经4个月试运行后，本项目于2014年6-8月和2015年5-7月分别对处理站进行了水质检测，检测指标主要有CODcr、BOD5、NH3-N、TP，其具体的检测结果如表2所示。

表2 项目水质检测结果

从表2可以得出，本项目污水处理设施，出水CODcr、BOD5、NH3-N、TP能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，各项指标去除率分别为92.5%，97.6%，82.9%和88.4%。随着运行时间的增长，该工艺的处理水质进一步变好，经分析，人工湿地植物生长状况逐渐变好，为根系上附着的微生物提供了良好的生存环境，有利于去除污染物。

4 结论

（1）接触氧化+人工湿地复合工艺运行稳定后，对主要污染物去除效果好，去除率均达到80%，各项指标均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

（2）复合工艺具有容积负荷高，对冲击负荷有较强的适应性，出水水质较稳定，污泥产率低，运行费用低（约0.18元/t·d）等优点，能有效去除氨氮，降低其后续工艺的负荷；污水中的氨氮、硝氮主要通过生物膜的吸附、微生物的生物絮凝以及生物硝化等作用去除。

（3）采用复合工艺不仅解决了农村生活污水治理问题，而且对改善环境和提高环境质量有明显的作用，人工湿地具有一定的景观价值，因此接触氧化+人工湿地组合工艺在农村污水治理方面具有良好的应用前景。

1 余淦申.生物接触氧化处理废水[M].北京：中国环境科学出版社，1990.

2 姜 瑞，于振波，李 晶，等.生物接触氧化法的研究现状分析[J].环境科学与管理，2013，38（5）：61-63.

3 李 屹，沈 剑，林 燕，等.土壤渗滤系统中污染物去除效果分析[J].生态与农村环境学报，2013，29（6）：738-742.

4 苏功平，张小凤，陈文清.复合生物滤池+潜流人工湿地组合工艺处理农村生活污水[J].环境工程学报，2016，10（2）：775-780.

5 吴光前，孙新元，张齐生.净化槽技术在中国农村污水分散处理中的应用[J].环境科技，2010，23（6）：36-40.

6 李 强，詹 鹏.生物接触氧化+高水力负荷人工湿地在农村生活污水处理中的应用［J］.人民珠江，2017，38（4）：12-14.

7 黄锦楼，陈 琴，许连煌.人工湿地在应用中存在的问题及解决措施[J].环境科学，2013，34（1）：401-408．

8 Huang J，Reneau R B，Hagedorn C.Nitrogen removal in constructed wetlands mployed to treat domestic wastewater[J].Water Research，2000，34（9）：2582-2588．

9 黄 鑫.接触氧化工艺在农村污水处理中的运用[J].技术与市场，2014，21（6）：209-210．

10 上海市建设和交通委员会，上海市水务局，上海市环境保护局，等.上海市农村生活污水处理技术指南[M].北京：中国环境科学出版社，2008.

Application of Contact Oxidation + Artificial Wetland Combined Process in Rural Sewage

Zhao Haizhou, Zhang Chen
(China Machinery International Engineering Design amp; Research Institute Co., Ltd., East China Branch, Nanjing 210023, China)

In order to improve the ecological environment in rural areas, fundamentally change the rural dirty, chaotic, poor phenomenon, to ensure people's health, the current national vigorously carry out rural sewage remediation works.Domestic sewage purification is an important part of rural sewage management, people must use a variety of sewage treatment technology to treat sewage.And the contact oxidation + artificial wetland process is a combination process, the practice shows that the process can effectively remove COD, NH3-N, TN, TP and other pollution factors, the effluent can be stable to quot;urban sewage treatment plant pollutant discharge standardsquot; GB18918-2002) Class B standard.

rural sewage; in situ treatment; contact oxidation; artificial wetland

X799.3

A

1008-9500(2017)10-0032-04

2017-08-22

赵海洲（1986-），男，江苏淮安人，硕士研究生，环境工程工程师，从事给排水设计工作。