張 博，雷志斌

(1.重慶市設計院，重慶 400023;2.中冶賽迪工程技術股份有限公司，重慶 400023)

人工快滲(Constructed Rapid Infiltration，CRI)污水處理工藝流程簡單，污水經(jīng)預處理后可直接進入人工快滲池進行二級生化處理，無需曝氣，污泥量少并且處理簡單，因此其建設成本、運營成本均較低［1］.人工快滲作為一種強化土壤生態(tài)系統(tǒng)污水處理工藝，已廣泛應用在各種污水處理場合，尤其在以處理生活污水為主的小規(guī)模城鎮(zhèn)污水方面顯示出明顯的優(yōu)勢，重慶市小安溪流域和瀨溪河流域等幾十個小城鎮(zhèn)污水處理工程均采用了人工快滲工藝.

1 工程建設概況

1.1 設計水量、水質

本工程位于重慶市大足縣某鎮(zhèn)，三峽庫區(qū)沱江支流瀨溪河流經(jīng)此鎮(zhèn)，鎮(zhèn)區(qū)常駐人口1.43 萬人，根據(jù)鎮(zhèn)規(guī)劃及相關規(guī)范計算，近期(2012年)鎮(zhèn)污水處理量為1 200 m3/d，遠期(2020年)鎮(zhèn)污水處理量為2 500 m3/d.

進水水質根據(jù)鎮(zhèn)區(qū)排污口實測數(shù)據(jù)、設計手冊典型生活污水水質以及類比流域內同類污水處理廠的設計進水水質，確定本工程的污水進水水質.出水水質執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002)一級B 類排放標準，如表1所示.

表1 設計進出水水質

1.2 污水處理工藝

本工程總占地面積2 945 m2，采用人工快滲為核心的污水處理工藝，其污水處理系統(tǒng)工藝流程見圖1.生活污水首先進入格柵去除粗大漂浮物和懸浮物，保證后續(xù)處理設施的正常運行.然后進入初沉池及調節(jié)池，在此經(jīng)過沉淀去除部分無機和有機懸浮顆粒物質，并且調節(jié)水量.然后經(jīng)潛污泵提升至砂濾池，進一步去除懸浮物及部分有機物，從而保證了人工快滲池的長期穩(wěn)定運行.然后經(jīng)中間水池再進入人工快滲池，污水自上而下經(jīng)過快滲池的濾料，通過物理、化學、生化等綜合作用，去除水中的COD、BOD5、SS、氨氮、總磷等，保證了出水水質.快滲池出水進入清水池進行消毒，最終達標排放.

圖1 污水處理工藝流程圖

2 人工快滲池結構

2.1 池體結構

本工程設計水量為平均日平均時水量25 m3/h，設計水力負荷:1.0 m3/(m2·d)，快滲池分為4格，單格尺寸L×B×H=25.0 m×12.0 m×2.2 m，采用磚砌結構.

2.2 滲濾填料組成

人工快滲池中的滲濾介質系統(tǒng)則由滲透性良好，且具備一定陽離子交換容量、顆粒直徑主要集中在0.25～2 mm 的天然河流沖積砂組成.

本工程人工快滲池中填料組成為:人工快滲池內上層清水層厚為400 mm，中間濾層采用河流沖積砂作為滲濾介質，厚度為1 200 mm，下層集水層采用粒徑較大的礫石墊層，厚度為600 mm，采用穿孔管集水.考慮到除磷作用，在濾層內均勻地添加特殊填料，特殊填料所占比例為5%，見圖2.

圖2 濾料組成分層圖

由于人工快滲系統(tǒng)采用干濕交替的運轉方式，其池內的濾料不需反沖洗，只需定期對快滲池表層填料進行常規(guī)的翻曬保養(yǎng).

2.3 布水集水及運行方式

中間水池出水總管分4 路進入各人工快滲單池，通過電動閥門控制進水.通過布水系統(tǒng)均勻迅速地使污水布入快滲池，通過集水系統(tǒng)將處理過后的水收集并排入清水池.

布水干管和支管分別采用DN250和DN65 的UPVC 管，支管孔眼總面積與濾池面積之比為0.02%，布水支管的開孔間距為200 mm，開孔孔徑為10 mm，兩孔垂直偏移45°向上.集水干管和支管分別采種DN250和DN65 的UPVC 管，支管孔眼總面積與濾池面積之比為0.01%，集水支管開孔間距均為300 mm，開孔孔徑為10 mm，兩孔垂直偏移45°向下.布水及集水管布置見圖3.

圖3 布水集水管布置圖

單池工作周期為6 h，其中0.3 h 進水，1.5 h(含0.3 h 進水)用來排水，4.5 h 落干，濕干比(人工快滲系統(tǒng)的配水與干化時間之比)為1∶3.

3 處理效果與分析

該工程2011年8月底建成并進行調試，人工快滲池運行情況見圖4.

圖4 人工快滲池運行圖

通過對人工快滲工藝進出水監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，經(jīng)處理后的生活污水可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B 排放標準.取樣口分別置于人工快滲池單元的進出口.

3.1 人工快滲工藝對有機物的去除

人工快滲池采用干濕交替的運轉方式，通過過濾、吸附以及微生物降解等多種作用的相互結合，使得廢水中的有機物進行分解去除［2］.2 d 內于不同時間在人工快滲池單元的進出口取樣7 次，人工快滲工藝對有機物的去除效果見圖5.從圖5 可見，進水CODcr質量濃度為153～212 mg/L，出水CODcr質量濃度為50～85 mg/L，運行一段時間穩(wěn)定后出水CODcr質量濃度可以穩(wěn)定在60 mg/L 以下，說明人工快滲工藝對有機物的去除效果較好，可以達到排放標準.

圖5 人工快滲池進出水CODcr值

3.2 人工快滲工藝對NH3—N 的去除

人工快滲池采用干濕交替的運轉方式，即各滲濾池淹水和落干相互交替.一次淹水和一次落干為一個水力周期.落干期滲濾池大部分為好氧環(huán)境，淹水期滲濾池為厭氧環(huán)境，所以滲濾池內存在好氧和厭氧狀態(tài).系統(tǒng)落干時有明顯的硝化過程，淹水期為反硝化過程，氨氮通過硝化—反硝化的過程得以去除［3－4］.2 d 內于不同時間在人工快滲池單元的進出口取樣7 次，人工快滲工藝對氨氮的去除效果見圖6.從圖6 可見，進水NH3—N 質量濃度為14～22 mg/L，出水NH3—N 質量濃度5.1～9.0 mg/L，說明人工快滲工藝對氨氮的去除效果較好，可以達到排放標準的要求.

圖6 人工快滲池進出水NH3—N值

3.3 人工快滲工藝對TP 的去除

人工快滲池在濾料中摻入少量的特殊填料，廢水中的磷能與滲濾池內的特殊填料反應形成磷酸鹽沉淀而被去除［5－7］.2 d 內于不同時間在人工快滲池單元的進出口取樣7 次，人工快滲工藝對總磷的去除效果見圖7.從圖7 可見，進水TP 質量濃度為1.8～3.1 mg/L，出水TP 質量濃度為0.35～0.60 mg/L，說明人工快滲工藝對總磷的去除效果較好，可以達到排放標準的要求.

圖7 人工快滲池進出水TP值

4 效益分析

通過本工程的實施，瀨溪河流域的生產、生活污水得到有效收集和治理，本工程作為三峽庫區(qū)水環(huán)境治理的一個組成部分，對長江水質的改善，對三峽庫區(qū)水環(huán)境的保護，將起到積極的作用.各污染物的削減量如下:CODcr約為127.02 t/a，BOD5約為56.94t/a，SS 約為91.98 t/a，NH3—N 約為6.44 t/a，TN 約為6.58 t/a，TP 約為1.32 t/a.

本工程總投資為323.26 萬元，總成本費用為85.41 萬元/a，單位直接運行成本為0.35 元/t，單位總成本為1.95 元/t.

5 結語

小城鎮(zhèn)生活污水經(jīng)沉淀、砂濾預處理后，采用人工快滲工藝處理，出水可以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B 類排放標準.人工快滲工藝處理生活污水具有建設和營運成本低、運行穩(wěn)定、建設周期短、出水效果好的優(yōu)點，十分適合在小城鎮(zhèn)推廣應用.

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