分散式无动力生活污水处理装置处理效果分析

2018-01-11施国中何明雄

中国沼气 2017年6期

关键词：氨氮去除率污水处理

潘科，施国中，何明雄，贺莉

(农业部沼气科学研究所，成都 610041)

分散式无动力生活污水处理装置处理效果分析

潘科，施国中，何明雄，贺莉

(农业部沼气科学研究所，成都 610041)

分散式无动力生活污水处理系统是我国农村生活污水处理的一个重要的组成部分，笔者在四川省乐至县选取了两种不同的无动力生活污水处理设施，对其处理效果进行了检测，检测数据表明： 1)无动力生活污水净化装置对COD和SS去除明显，平均去除率可达到60%以上，出水COD多在100 mg·L-1以下，SS在40 mg·L-1以下；2)单独的生活污水净化池对于氨氮和磷的去除率都在10%以下,有时出水氨氮和磷会略高于进水； 3)生活污水净化池+人工湿地的处理系统对于氨氮和磷的去除率较单独的生活污水净化池略有提高,5～6月份的去除率高于1～2月份去除率。

分散式；无动力；生活污水处理装置；处理效果

我国农村生活污水每年产生量约为80亿吨[1]，这些污水中大部分没有经过处理直接排放,对环境造成了巨大污染。由于地形、经济条件、水质水量等情况的限制,农村多采用集中式生活污水处理站和分散式的污水处理设施相结合的模式来进行污水处理[2]。

无动力的分散式污水处理设施,有动力消耗小、建设费用低、运行管理方便等特点,在我国农村污水处理系统中占据着重要位置[3]。然而,由于在处理过程中没有机械曝气等强化处理措施,其处理能力和效果较为有限。笔者选取了两种无动力生活处理设施,检测其处理效果,并分析了无动力处理设施出水的特点和适用范围,为农村该类装置的应用提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 污水处理系统介绍

笔者研究在四川省乐至县龙溪乡的分散式污水处理设施中，选取其中两种进行研究，系统A为单独的生活污水净化池，是以生化处理为主的系统地埋式，如图1所示，净化池尺寸为2.5 m×1.2 m×1.0 m，总容积为3 m3，有效容积约为2.6 m3，供单户4～5人使用，净化池分为三格，第一格为沉降区，第二格加生物球型填料，第三格加简易滤料，主要为炭渣，碎石等。

系统B为净化池+人工湿地是生化与生态处理相结合的处理系统，如图2所示，其前段净化池尺寸为1.8 m×1.2 m×1.0 m，后段人工湿地(不计配水区)尺寸为1.8 m×1.2 m×0.7 m，总容积为3.6 m3，有效容积约为3 m3，供单户4～5人使用，前段净化池第二格加入生物球形填料，人工湿地种植菖蒲、伞草等植物。

图1 系统A净化装置示意图

图2 系统B净化装置示意图

1.2 取样及实验

实验在现场进行取样，对于系统A和系统B,各选取一套装置进行水样检测,从年初1月到6月每月取1次样，共计6次，选取pH值，CODcr，SS，氨氮，总磷为检测指标，各指标检测方法如下：

pH值: SG2-ELK便携式pH计;CODcr: 快速密闭催化消解法[4]；NH3-N: 纳氏试剂分光光度法; TP: 钼酸铵分光光度法;SS：重量法。

1.3 参考标准

表1 GB18918-2002相关指标 (mg·L-1)

表2 GB 5084-2005 农田灌溉水质标准 (mg·L-1)

注：农灌水标准对水中的氨氮和总磷浓度无要求

由于农村生活污水排放目前还没有统一的排放标准[5]，笔者暂采用GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准和GB 5084-2005 农田灌溉水质标准进行参考来衡量出水水质。

2 结果及讨论

2.1 污水处理系统对pH值的处理效果

从表3可知,无动力生活污水进水的pH值基本在6～8范围之内,经过净化系统处理之后,没有明显变化，可见生活污水在pH值无需特别的控制措施。

表3 净化装置pH值检测结果

2.2 污水处理系统对CODcr的去除效果

由表4可知，去除率均在50%～80%之间，这表明即使在未曝气的情况下，实验中的无动力生活污水处理装置对有机污染物仍有较大程度的去除，其出水的有机污染物浓度已大为削减。无论是系统A还是系统B，经过处理后，其出水的CODcr都在100 mg·L-1以下，可以达到GB18918标准的二级标准，但都难以达到一级标准，仅有加入人工湿地的系统B在5月之后出水CODcr略好于GB18918一级B标准要求。对比单独的生活污水净化沼气池的系统A而言，加入人工湿地的系统B的有机物去除率略高，系统A 这6个月的CODcr平均去除率约为71.5%，而加入了人工湿地的系统B为77.6%，比前者高了约6%。但总体来说，无论在达到的标准等级还是去除率方面，两者没有显著差异。

表4 净化装置CODcr检测结果 (mg·L-1)

2.3 污水处理系统对SS的去除效果

由表5可知，无论是系统A还是系统B，都具有简易的过滤设施，A系统的第二级生物填料上的微生物可以吸附部分悬浮物，而其最后一级添加的碎石、炭渣等滤料具有过滤的效果，而在系统B中，污水在流经后续处理的人工湿地中，其碎石垫层和植物也可以起到一定的拦截悬浮物的作用。表5表明，从1月到6月份，出水SS浓度波动不大，从效果上看，两种系统均能将悬浮物降到40 mg·L-1以下，大多数情况下可以达到GB18918-2002中的一级B要求。同时表5也反应出，加入人工湿地的系统B，其每月SS去除率均高于系统A，可见人工湿地在去除废水SS的方面具有强化作用。

表5 净化装置SS检测结果 (mg·L-1)

2.4 污水处理系统对氨氮的去除效果

在氨氮去除上，无论是单独的生活污水净化池，还是加入了人工湿地作为后续处理系统，其去除率均低于50%。表6列出了两种装置氨氮去除的情况，系统A去除率均低于15%，在个别情况下，其氨氮相对于进水还略有升高。由于没有加入曝气系统，系统A中的生活污水净化装置水中的溶解氧主要是靠水面复氧，自然复氧速度较慢，难以满足生物硝化反应中溶解氧的要求。系统A是单独的生活污水净化沼气池，主要靠微生物去除污染物，因此在溶解氧不足的情况下，难以完成氮的去除，不仅如此，在生活污水的有机物去除过程中，部分有机氮被降解成为氨氮，而这部分氨氮在系统A中同样难以去除，累积在水中，导致在有的时候，出水氨氮高于进水[6]。而加入人工湿地作为后续处理的系统中，水中的氮可以被植物吸收利用，因此出水中的氨氮有所去除，6个月的平均去除率约为22.8%，高于单独的净化池，在温度较低的1～2月，其氨氮平均去除率为13.2%，5～6月期间，其平均去除率为32.4%，相比低温时有所提高，但总体上说，系统B的氨氮的出水水质基本在GB18918-2002的二级标准的上下波动。

2.5 污水处理系统对磷的去除效果

表6 净化装置氨氮检测结果 (mg·L-1)

表7 净化装置总磷检测结果 (mg·L-1)

磷的去除方面表现出跟氮类似的规律，表7的数据显示，系统A的最高去除率为19.4%，由于在厌氧环境下，由于生物释磷等原因，出水的磷有时还略有升高。加入后续人工湿地之后，1～6月磷的平均去除率可达到22.5%，高于单独的生活污水净化池的最高去除率，且5～6月份的平均去除率为27.9%，高于1～2月的平均去除率16.7%，但出水的磷仍然大于1 mg·L-1，难以达到城镇污水处理厂的一级排放标准。

3 结论

(1)无动力生活污水净化装置对COD、SS去除明显，平均去除率可达到60%以上，出水COD多在100 mg·L-1以下，SS在40 mg·L-1以下。

(2)单独的厌氧/兼氧型生活污水净化池对于氨氮和磷的去除率都在10%以下,有时出水氨氮和磷会略高于进水。

(3)生活污水净化池+人工湿地的处理系统对于氨氮和磷的去除率较单独的生活污水净化池略有提高,5～6月份的去除率高于1～2月份去除率。

在笔者实验条件下,无动力生活污水处理设施的出水的营养物质浓度难以达到城市污水处理厂一级排放标准,但可以达到农灌标准。因此,在富营养化地区,使用该类装置应特别注意通过强化措施加强氮磷的去除,以保护当地环境;在水源缺乏地区,采用无动力生活污水净化装置,可用出水进行灌溉,既可以节约能源,又能实现资源的循环利用,实现低碳循环。

[1] 夏训峰，王明新，闵慧，等．基于模糊优劣系数法的农村生活污水处理技术优选评价方法[J]．环境科学学报，2012，32(9)：2287-2293．

[2] 郑琳，冯欢，钱钰洁，等．一体化生活污水处理装置运行性能研究[J]．水处理技术，2011，37 ( 2) : 73-76．

[3] 李钧，等．无动力生活污水处理工程在欠发达地区的应用[J]．环境科学导刊，2009, 28 (4):47-48．

[4] 国家环保总局.水和废水监测分析方法 [M].北京:中国环境出版社，2002：216-219.

[5] 马鲁铭，王云龙，刘志刚，等.南方农村生活污水处理目标及工艺模式探讨[J].中国环境科学，2013，33(1)：118-122.

[6] 沈东升，贺永华，冯华军，等．农村生活污水地埋式无动力厌氧处理技术研究[J]．农业工程学报，2005，21(7)：111-115．

AnalysisonTreatmentEffectofDecentralizedNon-poweredSewageTreatmentPlant

PANKe,SHIGuo-zhong,HEMing-xiong,HELi

(BiogasInstituteofMinistryofAgriculture，Chengdu610041，China)