地埋式一体化设备在农村污水处理中的应用

梁玲燕

目前, 国家正大力实施“乡村振兴战略”, 各地方政府也积极响应, 全面推进美丽生态乡村的建设, 而农村生活污水的治理正成为建设美丽生态乡村的重点和难点。 农村生活污水治理的难点主要有以下3 点: (1)农村污水排放分散, 集中处理难度大; (2)污水排放时空分布变化大, 用水高峰时段集中,夜间外排污水少, 用水时段和季节性强[1-2]; (3)农村经济相对落后, 缺乏适合农村地区、 建设运行成本较低、 维护简便的设施设备[3]。 纵观我国农村污水现阶段面临的问题, 农村污水治理亟需一种投资、 运行成本低, 处理效果好可分散布置的一体化的污水处理设备[4-5]。

针对上述需求, 开发了地埋式一体化污水设备, 该设备运行效果好、 占地面积小、 运行费用低、 剩余污泥少、 操作简单、 可实现无人值守且采用模块化组合, 安装方便。 通过介绍其设计参数、 特点, 对广东某农村污水处理的效果、 占地面积、 运行费用等情况, 以期为我国农村污水治理提供一种新方案。

1 工艺流程及特点

污水处理采用地埋式一体化设备, 设计规模为100 m3/d,24 h 运行。 通过采用活性污泥法与MBBR 悬浮填料联合, 将厌氧、 缺氧、 好氧、 沉淀及消毒优化整合于一体, 同时因为采用了MBBR 悬浮填料, 剩余污泥量极少, 信息化运行管理, 可实现无人值守。 目前, 各项水质指标均能稳定达标, 出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准[6]。 污水处理工艺流程见图1, 现场安装见图2。

表2 主要设备Table 2 Major equipment

图1 污水处理工艺流程Fig.1 Flow chart of sewage treatment process

图2 现场安装Fig.2 Equipment on-site installation

本污水处理设备采用模块化自动控制系统, 由总控室通过物联网统一监控管理。 污水经人工粗格栅拦去除较大的漂浮物和杂物后, 流入调节池, 去除密度较大的无机颗粒物, 然后采用泵提升至振动细格栅, 进一步拦截较小的杂物后, 流入地埋式一体化污水处理设备。 调节池内的泥砂及污泥池每两至三个月运至市区污水处理厂进行脱水处理。 掉入振动细格栅垃圾框内的栅渣, 通过设置在底部的重量感应器进行感应, 当重量超过规定值时, 通过电信号发送至总控室或项目部, 通知管理人员, 进行清理。

污水流入地埋式一体化装置后, 首先经过厌氧区, 因设有悬浮填料, 其生长着一定量的反硝化菌、 厌氧氨氧化菌、 聚磷菌, 在降解有机物同时可完成氨化、 释磷及厌氧氨氧化脱氮过程; 然后进入缺氧区, 悬浮填料为反硝化菌提供了良好的载体, 存在的反硝化菌将好氧区回流的混合液中的硝酸盐和亚硝酸盐还原为N2; 污水流入好氧区后, 安置在好氧区的悬浮填料在曝气装置喷出的空气搅动下翻滚混合, 附着于填料上的微生物完成硝化、 分解有机物及吸收大量的磷, 经过上述步骤, 完成了生物降解有机物、 脱氮、 除磷工序, 出水经过沉淀区流入消毒区, 经紫外线消毒后达标排放。

2 主要构筑物设计参数

2.1 粗格栅

采用粗格栅除去水中大的杂质及漂浮物, 保证污水提升泵的正常工作, 粗格栅栅宽400 mm, 渠深2 m, 栅条间隙20 mm,栅条宽度为10 mm, 栅前水深1.0 m, 安装角度为90°。

2.2 调节池

人工粗格栅与调节池合建。 经粗格栅后的污水进入调节池, 达到储存污水, 调节水质、 水量的目的。 调节池尺寸为L×B×H=7.0 m×2.2 m×2.8 m, 停留时间为8 h, 有效水深H=2.5 m,有效容积为33.4 m3。 污水提升泵qv=10 m3·h-1, P=0.75 kW。

2.3 振动细格栅

通过转筒振动细格栅截除污水中较小悬浮物及漂浮物, 保证后续生化处理稳定、 正常运行, 栅条间距为5 mm, 功率P=0.15 kW, 尺寸为L×B×H=0.7 m×0.7 m×0.7 m。

2.4 地埋式一体化污水处理装置

地埋式一体化污水处理装置主要设计参数见表1, 主要设备表见表2。

表1 主要设计参数Table 1 Main design parameters

2.5 污泥池

该污水设备生化阶段产生的剩余污泥量很少, 污泥主要来源于污水中的泥砂沉降, 产量小, 无需专门的污泥处理设备,只需每半个或一个月清理一次, 将其运至市区的污水处理厂脱水处理。 污泥池有效容积为8 m3。

3 运行情况

3.1 总体运行情况

该污水处理站经调试后, 现已稳定运行1 年, 进出水水质变化见表3。

表3 进出水质变化Table 3 Change of influent and effluent water quality

由表3 可知, 该设备对CODCr、 BOD5、 SS、TP、TN、 的平均去除率分别为77%、 90%、 90%、 83%、 86%、68%, 出水水质均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B 排放标准[6], 表明该地埋式一体化污水处理设备可以应用于农村污水水质的处理, 并可获得稳定、良好的运行效果。

3.2 效果分析

该地埋式一体化设备之所以能使出水稳定达标排放, 主要原因在于在采用了活性污泥法与MBBR 悬浮填料复合工艺。 既具有活性污泥法的高效性和运转灵活性, 又具有传统生物膜法耐冲击复合、 污泥龄长、 剩余污泥少的特点。 水质是否达标,主要难点在脱氮除磷单元, 该设备主要通过以下三方面来实现。 (1)脱氮采用生物脱氮方法, 在好氧区和缺氧区设置气提回流装置, 将好氧区中的硝态氮混合液回流至缺氧区, 经反硝化菌还原为氮气, 除磷采用生物除磷与化学除磷联合的方法,在生物脱磷不能达到一级B 的排放标准时, 再辅以化学除磷手段使其达标。 (2)在厌氧、 缺氧、 好氧区均设有MBBR 悬浮填料, 可为微生物的生长提供良好的栖息地, 实现水力停留时间与污泥停留时间的分离。 (3)在厌氧、 缺氧及好氧区中, 针对性的投放了我公司特有的高效去COD 菌、 硝化菌、 反硝化菌、聚磷菌, 在每个生化区通过控制各区域的参数, 使得所需微生物在最佳的生长条件生长, 从而使三个生化区均保持较高的专性生物量, 从而增强了去COD、 脱氮除磷效果。

4 占地面积与运行费用

将生化、 沉淀、 消毒优化整合设置于一体化设备中, 节省了占地面积, 项目总占地面积为30 m2。 运行费用主要由人工费、 电费、 栅渣及污泥处置分摊费、 药剂费、 维修费组成, 由于采用现代化手段, 对农村污水处理设施实施联网管理, 实现设施无人值守, 只需定期安排人员清理, 因此可多个污水处理站分摊人员费, 分摊至该污水处理站每吨水的人员费为0.485 元,电费、 栅渣及污泥处置分摊费、 药剂费、 维修费折合成每吨水费用分别为0.984 元、 0.049 元、 0.15 元、 0.21 元, 每吨水运行费用为1.878 元。

5 结 论

本项目污水出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B 排放标准, 对CODCr、 BOD5、SS、TP、 TN、 的平均去除率分别为77%、 90%、90%、 83%、 86%、 68%。 处理规模为100 m3/d 的项目, 占地面积为30 m2, 每吨水运行费用为1.878 元。 采用地埋式一体化设备处理农村污水, 在稳定良好运行的同时, 具有占地面积少、 运行成本低, 安装操作方便, 可实现无人值守的优点, 可为当前广大农村地区美丽生态乡村的建设, 改善人居环境提供技术借鉴。