胡紅旗 楊 勇 胡紅斌（安吉縣環(huán)境保護監(jiān)測站 浙江 安吉 313300）

兩種高效農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的實際應(yīng)用分析

胡紅旗 楊 勇 胡紅斌（安吉縣環(huán)境保護監(jiān)測站 浙江 安吉 313300）

介紹了在安吉新農(nóng)村建設(shè)中實際應(yīng)用的兩種高效生活污水處理技術(shù)PEZ和MSL。探討了兩種技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點、凈化機理、技術(shù)特點及維護。最后對實際應(yīng)用中進出水主要污染因子進行比對分析，發(fā)現(xiàn)PEZ和MSL生活污水處理系統(tǒng)長期運行后對CODCr、BOD5、NH3-N和TP的去除率仍然較高，且均能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》 （GB 18918－2002）中的一級標(biāo)準。

生活污水；高效處理；PEZ；MSL

安吉縣為全國首個國家級生態(tài)縣，農(nóng)村污水處理工作走在全國前列。近來隨著安吉農(nóng)村經(jīng)濟生活水平和鄉(xiāng)村旅游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)村物質(zhì)消耗水平不斷提高，再者外來務(wù)工人員和游客等人口不斷增加，農(nóng)村生活中餐飲、洗滌、洗浴等產(chǎn)生的污水排放總量和污染物含量呈明顯增加趨勢。若以上污水不予處理直接排放，將對整個農(nóng)村及周邊溪流、水庫等地表水環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。在居住較集中的自然村（以30～100戶計），若采用傳統(tǒng)的分散式污水處理技術(shù)，如人工濕地、土壤慢速滲濾、高效藻類塘等，存在水力負荷較低，有效使用時間短，占地面積較大，易受氣候條件影響，易堵塞發(fā)臭，脫氮除磷效率不高等缺陷。因此，對農(nóng)村生活污水進行管網(wǎng)收集，采用高效污水處理技術(shù)進行處理，并達標(biāo)排放，將對農(nóng)村環(huán)境的改善和污染防治起到積極作用。本文通過調(diào)研安吉新農(nóng)村建設(shè)中正在實際應(yīng)用的多種生活污水處理技術(shù)，現(xiàn)總結(jié)出兩種高效生活污水處理技術(shù)，望對類似農(nóng)村區(qū)域的生活污水治理有所借鑒。

1 PEZ高效生活污水處理系統(tǒng)

1.1 結(jié)構(gòu)特點

PEZ污水處理系統(tǒng)是集玻璃鋼成套設(shè)備與復(fù)合式填料于一體的高效污水處理系統(tǒng)。構(gòu)造上主要由調(diào)節(jié)池、好氧池、膜填料池、球填料池、沉淀池以及曝氣裝置等組成，如圖1所示。該系統(tǒng)的主要特點是在玻璃鋼池內(nèi)設(shè)置了比表面積大、掛膜能力強的膜填料（如圖2）和球填料（如圖3），其中球填料中心放置塑料編織絲。

圖1 PEZ生活污水處理系統(tǒng)工藝流程圖

圖2 PEZ生活污水處理系統(tǒng)膜填料

圖3 PEZ生活污水處理系統(tǒng)球填料

1.2 污水處理機理

PEZ污水處理系統(tǒng)屬于生物接觸氧化法，主要依靠固著于固體介質(zhì)表面的微生物膜來凈化水中污染物，是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝。膜填料和球填料主要起生物載體的作用。開始運行時，經(jīng)過濾、沉淀以及調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后的生活污水進入?yún)捬醭?，通過厭氧生化處理后較穩(wěn)定水質(zhì)的的污水，再進入膜填料池和球填料池。膜填料和球填料浸沒在污水中一定馴化周期后，在曝氣供養(yǎng)充足下，填料表面形成蓬松絮狀結(jié)構(gòu)的生物膜，污水中的有機污染物通過生物膜中大量微生物菌群的好氧代謝活動而被降解。該過程中微生物代謝所需氧由鼓風(fēng)曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝。產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進新生物膜的生長。此時，脫落的生物膜將隨出水流入沉淀池。

1.3 技術(shù)特點

塑料的蜂窩狀填料和球網(wǎng)狀填料附著力大，比表面積大，空隙率大，水流阻力小，適于微生物存活增殖，填料表面為生物膜的主體結(jié)構(gòu)，能夠有效地提高凈化效果，有機負荷率高，有利于縮小池容，減少占地面積。

曝氣裝置一方面提供充足的氧氣，防止厭氧層的過快產(chǎn)生而脫落；而且曝氣形成紊流，提高污水與生物膜的接觸和傳質(zhì)效率；再則，曝氣的沖刷讓老化生物膜及時脫落而沖入沉淀池，防止堵塞，促進更新。

穩(wěn)定的生物膜內(nèi)高富營養(yǎng)級的微生物含量高，污泥產(chǎn)量少并且沉降性能好，宜于固液分離，無需污泥回流，不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便。

1.4 系統(tǒng)的維護

首先要盡量去除進水的懸浮物，根據(jù)水質(zhì)合理設(shè)計調(diào)節(jié)池和厭氧池容量，防止進入填料氧化池水質(zhì)驟變頻繁。同時，根據(jù)水質(zhì)合理設(shè)計曝氣強度（溶解氧含量約2～4mg/L），防止堵塞或無法掛膜等現(xiàn)象。維護的關(guān)鍵是濾網(wǎng)、沉淀池等部位的清理，以及確保曝氣設(shè)施的正常運行，總體上無須專人長期管理。

1.5 實際應(yīng)用分析

選擇安吉縣某自然村的PEZ生活污水處理池做實際應(yīng)用分析，該村約60戶農(nóng)家（約190人）生活污水通過管網(wǎng)收集進入PEZ系統(tǒng)進行處理，處理水量約12t/d（設(shè)計約18t/d）。該系統(tǒng)自建成以來正常運行約1年后，通過一定時期內(nèi)抽樣檢測，發(fā)現(xiàn)進出水水質(zhì)情況如表1所示，具體因子（CODCr、BOD5、NH3－N和TP）變化如圖4－圖7所示?？梢钥闯?，該系統(tǒng)長期運行后出水水質(zhì)較穩(wěn)定，主要污染物的去除效率達到80%以上，且均值達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB 18918－2002）中的一級標(biāo)準。

表1 某自然村PEZ生活污水處理池進出水水質(zhì)情況

2 MSL（多介質(zhì)耦合）高效生活污水處理系統(tǒng)

2.1 結(jié)構(gòu)特點

MSL技術(shù)是一種土地污水處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上主要由濾網(wǎng)、調(diào)節(jié)池和MSL系統(tǒng)3個單元組成（如圖4）。MSL為多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)，主要由土壤混合層和通水層組成（如圖5）。自下而上依次為防水層、礫石層、土壤混合層和通水層（兩者交替排列）、碎石層。其中土壤混合模塊除了天然沙土外，還添加了竹屑、竹炭和鐵屑3種介質(zhì)，干質(zhì)量比例約為7:1:1:1。另外，MSL工藝從進口到出口有一定地勢落差，主要利用該落差讓污水在系統(tǒng)中能自動流動，同時達到凈化。

圖4 MSL生活污水處理系統(tǒng)工藝流程圖

圖5 多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 污水處理機理

MSL系統(tǒng)主要通過過濾、吸附和生物降解等機理達到高效處理。生活污水經(jīng)濾網(wǎng)去除較大漂浮物后由調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，水體中有機大分子通過水解酸化降解為小分子，以降低后續(xù)處理負荷。物理的過濾和吸附作用主要發(fā)生在土壤混合層和混合層間的沸石。污水中的有機物質(zhì)被吸附后，被土壤層中的微生物迅速降解，從而有效去除大部分CODCr、BOD5和一部分有機氮。MSL系統(tǒng)特殊的模塊化結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)內(nèi)存在好氧和厭氧兩種環(huán)境，硝化和反硝化同時交替進行，而且竹炭等有機質(zhì)可為反硝化提供碳源，再則通水層沸石較高的陽離子交換，可有效吸附水中的NH4+－N，并被長在沸石上的細菌硝化，實現(xiàn)沸石的動態(tài)生物再生。污水中的TP去除機理主要是由于土壤層中的鐵屑被氧化成三價鐵后形成不溶性的氫氧化鐵，隨后吸附污水中的磷酸鹽，同時沸石對磷也有一定吸附作用。

2.3 技術(shù)特點

MSL系統(tǒng)土壤混合層中多介質(zhì)配方結(jié)合由沸石組成的通水層，為有機物的物理吸附和微生物的附著繁殖提供了良好場所，為高效生物、化學(xué)處理提供了充足的有機質(zhì)和原料，這些都大大增加了系統(tǒng)對污水的凈化效果和高效率下的使用周期。彌補了一般人工濕地和土壤滲濾等系統(tǒng)在脫氮除磷方面的不足。土壤模塊周圍設(shè)置通水層，有效解決了一般土地處理系統(tǒng)占地面積大、容易堵塞等問題。同時保證一定含氧量和傳質(zhì)流動性，對污染物去除有積極效果。利用地勢落差的特點比較適合在山區(qū)農(nóng)村推廣使用。

2.4 系統(tǒng)的維護

MSL系統(tǒng)無動力（或少動力）和藥劑消耗，占地面積小，日常無需維護，基本無運行費用。長期運行后（視污染負荷而定），填料老化及時更換，更換的介質(zhì)可作土壤改良劑，不存在二次污染。

2.5 實際應(yīng)用分析

選擇安吉縣某自然村的MSL生活污水處理池做實際應(yīng)用分析，該村約50戶農(nóng)家（約180人）生活污水通過管網(wǎng)收集進入MSL污水處理池進行處理，總水量每日約10t（設(shè)計最大處理量約18噸），總體工程占地面積110m2。該系統(tǒng)自建成以來正常運行約半年后，通過一定時期內(nèi)抽樣檢測，發(fā)現(xiàn)進出水水質(zhì)情況如表2所示。可以看出，該系統(tǒng)長期運行后出水水質(zhì)較穩(wěn)定，主要污染物的去除效率接近90%，且均值達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》 （GB 18918－2002）中的一級標(biāo)準。

表2 某自然村MSL生活污水處理池進出水水質(zhì)情況

3 長效管理探討

從實踐經(jīng)驗看，建成后的污水處理設(shè)施長效運營和管理往往由于長期的電費、日常維護費、人工管理費、設(shè)備折舊費等資金難題而面臨報廢或廢棄的困境。因此，建立穩(wěn)定的長效運營和管理資金來源制度非常重要。本文覺得可以從以下幾點著手。

3.1 建立農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)監(jiān)督機制

由于農(nóng)村污水處理設(shè)施建設(shè)隱蔽性強，因此建設(shè)管理部門要加強指導(dǎo)，強化監(jiān)督，施工必須嚴格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范和工程質(zhì)量標(biāo)準，按設(shè)計要求和施工規(guī)范組織施工，做好工程的監(jiān)理工作。同時明確每個已建污水處理設(shè)施旁必須設(shè)置明細標(biāo)識標(biāo)牌。建成的污水處理設(shè)施要確保收集管網(wǎng)無破損堵塞，處理設(shè)施不堵不漏、長期正常運轉(zhuǎn)。

3.2 探索農(nóng)村污水處理的公益管理平臺

管理部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)積極聯(lián)動，做好宣傳，可以嘗試把農(nóng)村污水處理打造為一項當(dāng)?shù)氐奶厣媸聵I(yè)。起點是努力讓村民以及農(nóng)家樂等經(jīng)營戶深入理解“綠水青山就是金山銀山”給他們帶來的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。最終成立針對農(nóng)村污水處理的公益性質(zhì)的管理部門或協(xié)會，本著“自愿籌集和分類籌集”的原則，倡導(dǎo)村民和經(jīng)營戶主動籌集?？顏硌a充農(nóng)村污水處理設(shè)施的后期管理和運營資金來源。同時該公益部門或協(xié)會的另一主要任務(wù)是按照“公開公正、?？顚Ｓ谩钡脑瓌t來推動公益資金的落實。

3.3 健全污水處理設(shè)施管理日常考核機制

將各村的農(nóng)村污水處理情況納入鄉(xiāng)鎮(zhèn)的考核機制，由縣級相關(guān)管理部門從污水處理設(shè)施的維護情況和治理效果對其進行周期性考核，并建立細致公正的“打分體系”，最終根據(jù)考核情況分配一定比例的政府生態(tài)專項資金。同時，對于在農(nóng)村生活污水處理建設(shè)及長效管理過程中目的不明確、態(tài)度不端正、設(shè)施質(zhì)量較差、長效管理不到位的行政村，取消其各級生態(tài)村評選資格。已獲得生態(tài)村命名的行政村給予警告直至取消其生態(tài)村命名，從而提高各鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村對農(nóng)村污水處理的重視程度和積極性。

4 結(jié)論

從實際運用看，PEZ和MSL污水處理系統(tǒng)對農(nóng)村生活污水中的主要污染物因子去除率較高（約在80%以上）。且在較高水質(zhì)負荷下，長期運行后出水仍能達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》 （GB 18918－2002）中的一級標(biāo)準。兩種設(shè)施均有占地面積小、不易堵塞、對水質(zhì)變化適應(yīng)性較強、脫氮除磷效果佳等特點?；谙到y(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，PEZ可在地勢較平坦的農(nóng)村地區(qū)推廣，而MSL適合在有較大地勢落差的農(nóng)村地區(qū)推廣?？紤]到工程建設(shè)和用料成本較一般的生態(tài)濕地、生態(tài)塘等處理系統(tǒng)高，PEZ和MSL污水處理系統(tǒng)較適合在居住較集中的自然村（30～100戶），且已具備一定經(jīng)濟基礎(chǔ)，對環(huán)境質(zhì)量要求較高的新農(nóng)村建設(shè)項目中推廣。最后，建立穩(wěn)定、長效的運營和資金來源制度非常重要。

〔1〕晉日亞，胡雙啟.《水污染控制技術(shù)與工程》〔M〕.兵器工業(yè)出版社，2006：118-140.

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〔3〕魏云霞，馬明廣.沸石吸附及其固定化微生物間歇式活性污泥法同時硝化反硝化脫氮的研究〔J〕.環(huán)境污染與防治，2012，34（11）：55-58.

〔4〕魏才捷，吳為中，陶淑等.多級土壤滲濾系統(tǒng)處理滇池入湖河水的研究〔J〕.中國給排水，2010，26（9）：104-111.

The Practical Application of High Efficiency Domestic Sewage Treatment Technology in Countryside

HuHongqi（Environmental Protection Monitoring Station of AnJi County AnJi ZheJiang 313300）

This paper introduces the practical application of two kinds of high efficiency domestic sewage treatment technology PEZ and MSL in the construction of new countryside in AnJi.The structural characteristics，purification mechanism，technical characteristics and maintenance of the two kinds of technology are discussed.The comparison and analysis of the main pollution factors of inlet and outlet water are carried out.The result showed that the removal rates of CODCr、BOD5、NH3-N and TP in the MSL and PEZ sewage treatment system were still higher after long term operation and could achieve the first class standard of the"Discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment plant" （GB 18918-2002）.

Domestic sewage Efficient treatmentPEZ MSL

X703

A

1674-263X（2016）01-0020-05

2016-02-15

胡紅旗（1982-），男，碩士，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測工作。