关于A2O+人工湿地工艺处理农村污水的思考

2020-02-10李丽丽山西省晋中市榆次区

节能与环保 2020年9期

关键词：潜流去除率污水处理

文_李丽丽山西省晋中市榆次区

农村生活污水和城市生活污水差异明显，其来源相对复杂。农村居民生活污水的分散型较强，且营养物质和病菌的含量较高，可采用集中式处理及分散式处理方式。

1 农村生活污水概况

1.1 污水排放特点

首先是水质波动较为明显，污染物浓度低。其次是污水分布范围较大，间歇排放较为普遍，且水量变化较大。最后是早晚较白天排除的污水较多，夜间的污水排放量较少，夏季的污水排放量多，而冬季的污水排放量较少。

1.2 污水处理现状及问题

农村污水处理终端较多，且相对分散，专业人员在日常维护管理中需要承受较大的工作压力，这也在一定程度上提高了运行维护的难度。部分处理设备的运行质量不理想，且很多因素也会影响终端的运行效果。在实地调研中发现，设备运行中的问题众多，如无法维持其运行的连续性和稳定性，就会出现明显的异味，未设置生物膜或原生物膜脱落，人工湿地表层发生板结和堵塞等问题，这均会阻碍设备的平稳运行。

2 案例分析

2.1 工程概况

某农村污水治理工程运行2 年，该工程治理规模500m3/d。本村的生活污水是污水主要来源，污水中混杂部分豆制品生产中产生的废水，有机物浓度较高，且废水中含有较多残渣。

2.2 工艺选择

我国农村污水处理研究时间相对较晚，污水处理法规建设不够完善，人员需结合农村概况选择不同类型的处理技术。依据城镇污水处理厂运行的相关经验，采用A2O 工艺处理农村污水，调整设计参数，将A2O 系统的水力停留时间延长一倍，以加强生化反应的充分性，厌氧段、缺氧段和好氧段的水力停留时间为1：1：3.3，内回流比为200%，针对城镇污水处理厂，主要采用化学除磷的方式，避免选择人工处理方式。在处理过程中主要选择人工湿地，根据实际和其他工程经验，确定潜流人工湿地设计参数，水力停留时间为2d。表面水力负荷为0.2m3/(m2·d)，表面有机负荷100kg/(hm2·d)，水力坡度1%，本地植物当中，氮和磷的吸收率较好的当地植物主要有芦苇和水葱。

2.3 工艺特点

2.3.1 抗冲击负荷能力较强，可高效除去氮和磷

虽然进水波动范围较大，进水的氮、磷浓度较高，但是A2O的脱氮除磷效果较好，之后利用人工湿地加强氮和磷的处理，出水稳定后，确保出水水质达一级A 排放标准。

2.3.2 节能环保

因农村污水处理厂站比较分散，考虑到电源便利性和降低成本，采用太阳能微动力A2O 工艺。在好氧池设有太阳能主机，如太阳能光伏发电系统、逆变系统、光电控制系统、太阳能专用蓄电池等，共设24 块太阳能光伏板，总面积为12m2。太阳能微动力A2O 系统运行功率5.2kW，其发电量相对稳定，可满足系统运行要求。在雨天太阳能较少的天气条件下，太阳能光板也可发电，蓄电池容量为3000AH，电量充满时，即使连续一个星期的阴雨天气也可保证污水处理的平稳开展。相关资料显示，该地区的阴雨天气在140d 左右，雨季时，连续阴雨天气可达30 ～45d。所以，系统留有太阳能电源及常规电源的转换接口，在雨季方便使用。长期使用蓄电池会出现储电量明显减少的问题，该工程主要采用三段式充电方式，延长了蓄电池的使用寿命，蓄电池可连续使用5 ～7 年。

2.3.3 自动化水平高，运行管理方便

微电脑控制系统基于PLC 技术，能够实现自动启停、自动识别充电电压、自动防止过充，且内部设有温度补偿、远程监控、现场遥控开关等多项功能，可做到全程自动化处理。

2.4 主要构筑物及参数

为取出细小的垃圾杂物，可在设置格栅后设置格网。初沉池采用地埋式钢混结构，有效容积62.2m3，有效水深3.7m。厌氧池采用地埋钢混结构，有效容积为64m2，有效水深4m，容积负荷2.5kgCOD/(m3·d)。

缺氧池采用地埋式钢混结构，有效容积64m3，有效水深4m，池深4.5m。太阳能曝气池依然采用地埋式钢混结构，有效容积200m3，有效水深4m，池深4.5m，污泥负荷0.5kgCOD/(kgMLSS·d)。沉淀池采用相同的结构，有效容积4m，池深4.5m，表面负荷可达1.09m3/(m2·d)。潜流人工湿地采用地埋式砖砌结构，有效容积1000m3，水力坡度1%，内部种植氮、磷吸收量较大的当地植被，如芦苇和挺水植物等。污泥缩水池主要采用地埋式钢混结构，有效深度3.5m，有效容积28m3。

3 结果与分析

3.1 组合工艺去除BOD5、COD

根据对进水水质和出水BOD5、COD 浓度进行20 次不间断的监测，发现虽然进水的波动明显，BOD5浓度基本上在76.9 ～178.4mg/L 之间变化，COD 浓度在186.5 ～318.5mg/L之间，但出水BOD5浓度不超过10 mg/L、COD 浓度不超过33mg/L，其对BOD5、COD 具有良好的去除效果，平均去除率超过90%，进水BOD5、COD 的浓度发生变化时，去除率并未受到显著影响。充分证明太阳能微动力A2O 污水处理系统和潜流人工湿地组合工艺具有良好的耐冲击负荷能力，可在农村生活污水处理中发挥作用。

3.2 组合工艺去除NH3-H、SS

对进水水质和出水NH3-N、SS 浓度进行20 次的监测，分析监测结果，进水NH3-N、SS 浓度为27.9 ～47.9mg/L 与137.5 ～198.1mg/L，进水负荷存在波动，但其出水浓度则不超过4.6mg/L 和8.7mg/L，能够有效去除NH3-N、SS，进水浓度变化对去除率无显著影响。组合工艺具有较强的抗冲击负荷能力。潜流人工湿地前，需设置沉淀池，其能够降低潜流人工湿地因污水中SS 浓度过高所引发的系统堵塞问题，处理系统的工作面积显著减小，维持系统的长期平稳运行。

3.3 组合工艺去除TN、TP

组合工艺处理后，TP 和TN 的去除率均超过90%，进水TN 和TP 的浓度在规定范围内，且进水TP 和TN 的波动较大。太阳能微动力A2O 具有较强的抗冲击负荷能力，可推动后续人工湿地作业的开展。出水水质相对稳定，证明TN 与TP 的负荷变化不会影响去除率。TN 可通过缺氧池反硝化清除，去除率接近55%，另一部分则可借助潜流人工湿地植物吸收，去除率接近70%。TP 一部分可借助好氧池吸附，以含磷污泥的方式有效排出，去除率接近77%；另一部分则主要借助潜流人工湿地植物吸收，去除率接近63%。人工湿地对TN 和TP 的去除效果理想，比对规模相似的农村生活污水处理项目的水质后不难发现，污水TN 和TP 浓度满足处理要求，本研究中所使用的农村生活污水中，TP 和TN 浓度较高，为正常水平的1.5 ～2 倍，进水中夹杂部分豆制品的生产废水，故而TN 和TP 的浓度较高。该模式下，组合工艺的出水质量依然满足城镇污水排放一级A 类标准，该组合工艺的脱氮除磷能力较强。

3.4 污染物去除贡献率分析

经分析发现，人工湿地对COD、NH3-N、TN、TP 的去除量占组合工艺去除量的较大比重，人工湿地可除去TN 与TP，氮和磷利用人工湿地介质的过滤作用以及微生物的降解和植物吸收作用除去氮和磷，保证正常进水浓度下，出水水质依然满足城镇污水处理标准一级A 类的要求。该组合工艺展现了A20 与人工湿地的独特优势，具有较强的脱氮除磷功能。再者，其抗冲击负荷能力和污水处理能力较为理想，可满足远期污水排放的总体目标。