以水解池-滴滤池-人工湿地工艺处理农村生活污水的设计分析

2020-02-10吴红慧广西博世科环保科技股份有限公司

节能与环保 2020年6期

文_吴红慧广西博世科环保科技股份有限公司

1 水解池-滴滤池-人工湿地的除污原理

1.1 水解酸化

在水解池-滴滤池-人工湿地综合除污设计过程中，其中水解池主要借助的是水解酸化的原理对生活污水进行处理。它实际是依据非溶解性聚合物水解产生的二聚体物质对农村地区生活污水中的有机物进行消解，从而达到最佳除污效果。北京某污水处理容量为4.5万m3/d的污水处理厂，采用水解酸化的设计原理开展除污，除污效果较佳。

影响水解池中水解酸化速率的因素包括酸碱度、温度、有机物停留时间及其组成结构等。比如在15℃环境下若有机物停留时间为60d，则对生活污水中的纤维素产生1.8%的影响，在25℃时影响程度可达到16%，故而在实践操作中应保证水解池中水解酸化反应发挥出真正作用。

1.2 硝化反应

在水解池-滴滤池-人工湿地工艺在除污作业中还存在硝化反应。为了确保此项除污技术能够在农村生活污水治理中突显出一定的优势，应结合具体影响因素展开深入研究。

通常情况下，下述3个因素可对硝化反应的发生速率、反应程度产生深远影响，故而应予以重视：①污泥龄。硝化反应中出现的硝化菌要想具有较强的除污效果应尽量延长污泥龄，以便有充足的时间去对生活污水中的杂质进行清除。②温度。硝化菌最强效用的展现是在温度达到30℃时，一般在低于15℃温度下，硝化反应速率有所下降，直到降至6℃时彻底停止硝化反应。所以，需控制好除污温度。③酸碱度。最适合的pH值应在7.0～8.5之间，此时能对硝化反应产生较大的影响。

因此，在设计水解池-滴滤池-人工湿地处理流程时应注重各个因素的合理控制。

1.3 反硝化反应

反硝化反应主要受温度与酸碱度因素的影响，且最佳反应温度为37℃左右，适宜的pH值应低于7.5，高于7.0。此时硝化菌才能在生活污水处理过程中释放出最有效的除污能力。

1.4 过滤吸附

在人工湿地中可对生活污水中存在的污染物利用过滤吸附的方式对其进行沉淀去除。在湿地中生长的植物可对可絮凝固体起到阻截与清除作用。由于植物会发生氧化反应，且它的分泌物也会对污水中的氮磷等成分进行有效吸收，由此达到强效净化生活污水的目的。一般在处理人工湿地中的植物时，可在3～5月份或9～11月份对其进行收割，以便综合除污系统发挥出良好的处理农村地区生活污水的作用。

2 设计要点

2.1 明确滴滤池多项参数

以大浦某农村地区的设计经验为参考，该地区所建设的综合治理系统中水解池的设计尺寸属于双层水解结构，且深度为1.0m，并在其中安装了自吸式水泵。滴滤池规格为1.0m×1.0m×3.5m，并将填料容量控制在2.5m3，以珍珠岩矿渣为基层，在中间添加粒径为20mm左右的陶粒。同时还在滴滤池顶部设置虹吸式配水箱，由此可对生活污水进行吸收净化。至于人工湿地以0.5°的坡度为主，同时将其划分为4个不同的过滤分区，可对流入到人工湿地中的生活污水进行清除，经过粒径为5cm、30cm、40cm的细砂、碎石、沸石、煤渣原料的过滤可对污水起到沉淀吸附作用，最终保证排放到池塘中的水源足够干净。

2.1.1 水力负荷

经过研究分析，在设计水解池-滴滤池-人工湿地治污系统时应对水力负荷参数加以优化，从而保证生活污水中的有害杂质得到有效清除，以此为农村地区水源的合理化利用创造有利条件。水力负荷对于除污效果的影响尤其是有机质，将随着水力负荷的变化而有所变动。比如在3m3/m2·d的水力负荷下杂质去除率可超过80%，而在同等化学需氧量基础上，随着水力负荷的上升，可在超出5m3/m2·d时，杂质去除率呈现递减趋势，最终下降到65%。同时，在进水量浓度保持不变的条件下，若增加水力负荷，其有机负荷也有所上升，此时微生物可利用营养成分的含量也将以上升趋势变化。由此可判断：在去除生活污水中的COD时，微生物增值速度比之前更快，这样就会导致滴滤池中积攒的生物量变多，从而刺激生物氧化反应。所以，在实际设计环节，要想保证农村生活污水中的COD、N元素达到标准范围，应将水力负荷保持在7m3/m2·d，并且应用脉冲法对水流加以控制，这样可避免出现常规滴滤池堵塞问题。

2.1.2 时间间隔

水解池-滴滤池-人工湿地治污系统还需在操作面上合理设置水量，并根据杂质去除率对时间间隔进行精准设计，以此达到最优化污水处理效果。从本设计经验中可知晓：在时间间隔较小的状况下，氮氨去除率偏低，这是源于短间隔会导致进入到水解池与滴滤池中的无法实现完全反应，由此影响污染物处理质量。通常可将时间间隔设计在20min，这样可满足农村地区的生活污水净化处理需求。

2.1.3 回流比

回流比参数的设计结果也会对农村生活污水的处理水平带来一定影响。一般而言，回流比会对滴滤池中有机物积攒量及其浓度带来下调影响。若在水解池污水排放之前保证生活污水能够先行经过硝化液的处理，可增强氮氨去除能力。当回流比有所增加时，氮氨去除率将先变大后减小，直到回流比数值为0，氮氨去除率仅有12%。从以往实验数据中可知：在回流比为2.0情况下，氮氨去除率可高达60%。在回流比增大时会在达到峰值后对反硝化反应起到抑制作用。因此，在设计回流比时不宜超出2.0。

2.2 优化综合除污性能

2.2.1 人工湿地构造

在设计水解池-滴滤池-人工湿地处理系统时还应明确人工湿地构造特征。人工湿地主要是利用生物去污的方式对农村地区生活污水中的氮磷等有害元素进行吸附，确保排放到水源中的水体不会造成污染问题。

首先，在设计人工湿地时应选择适合的植物，包括浮水植物、沉水植物等。因其具备光合作用，可利用同化方式对污水中的营养成分加以汲取，这样可防止农村河流中出现藻华现象。待植物对硝酸盐等物质进行有效吸收后，可人工收割植物，将污水中有害杂质进行脱离。其次，针对生活污水中含有的重金属等危害性较强的物质，植物的根茎可对其进行吸附处理。最后，植物对污水中的微生物有着较大的吸引力，经过人工湿地的一系列处理可保证污水杂质含量有所下降。

2.2.2 滴滤池深度

滴滤池的深度也会对生活污水带来不同的除污结果。所以，设计者应对滴滤池深度进行巧妙设计。比如可将其设置在3.5m左右，并运用混合填料进行填充，促使经过滴滤池的污水氮氨量有所下降，必要时还可在滴滤池底部建造混凝土结构，从而起到较强的水体承载作用，为农村地区的生活污水的高效处理工作奠定基础。

3 有效把控除污费用

在设计水解池-滴滤池-人工湿地综合除污系统时，除了需要考虑去污性能外，还应对其经济性展开深度研究，这样才能保证农村居民能够获得物美价廉的污水处理产品。

在应用新的污水处理系统后，一方面可对当地80%以上的污水进行合理处置，且整个建设工程造价仅为原有的70%左右；另一方面，在系统保养与检修过程中，其费用也能节约66.9%左右，从而让农村地区不会因过高的投入成本而降低新技术的利用率。

比如在某农村地区在实际施工阶段，滴滤池、水解池、人工湿地处理每吨生活污水所需投入的成本不超过1000元，且涉及到的结构元件安装费用也在农村居民可接受范围内。至于运行成本每天的价格也仅有0.09元。因此，从经济性角度上对其进行分析，可得知：它不但污水治理性能较强，而且所花费的资金也满足农村地区经济发展需求。