曹霞+周幼珍+徐艷勤+鄭沖祥+高燕

摘要：近年來(lái)，伴隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)的迅速發(fā)展，污水排放量越來(lái)越大。因此，解決農(nóng)村生活污水處理難的問(wèn)題是建設(shè)當(dāng)今社會(huì)主義新農(nóng)村、實(shí)現(xiàn)農(nóng)村村容整潔目標(biāo)的必然要求，也成為繼大、中型城市污水治理后的一個(gè)重要的新戰(zhàn)略目標(biāo)。據(jù)此研發(fā)的一體化小型生活污水處理設(shè)備WTBOX-I型污水處理設(shè)備的應(yīng)用，正好解決了此類不能直接納入城市集中管網(wǎng)的分散污水，而且可以根據(jù)接收水體的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)源頭收集、就地處理，最終達(dá)到去除有機(jī)物、氮、磷的目的，不僅可以有效地控制點(diǎn)源污染，而且能較容易地實(shí)現(xiàn)污水的資源化。綜合考慮WTBOX污水處理設(shè)備的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益， 認(rèn)為WTBOX系列一體化污水處理設(shè)備在農(nóng)村生活污水處理領(lǐng)域推廣是可行的。

關(guān)鍵詞：生活污水；脫磷脫氮；生物轉(zhuǎn)盤；污水處理；一體化

中圖分類號(hào)：X703.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2017）04-0072-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.032

Abstract： In recent years， with the rapid development of townships， sewage discharge is increasing. Therefore， to solve the problem of rural sewage treatment is the construction of todays new socialist countryside， rural areas to achieve clean and neat goal of the inevitable requirement， has become a large and medium-sized city sewage treatment after an important new strategic objectives. The application of WTBOX-I sewage treatment equipment for integrated small-scale domestic sewage treatment equipment is based on the research and development of sewage treatment equipment， which can not be directly incorporated into the centralized water supply network of urban centralized pipe network， and can realize the source collection according to the actual situation of receiving water body， In situ treatment， and ultimately to achieve the purpose of removing organic matter， nitrogen， phosphorus， not only can effectively control the point source pollution， but also easier to achieve the recycling of sewage. Considering the technical performance， economic benefit and social benefit of WTBOX sewage treatment equipment， it is considered that WTBOX series of integrated sewage treatment equipment is feasible in rural sewage treatment.

Key words： Domestic sewage； Dephosphorization and denitrification； Biological turntable； sewage treatment； Integration

近三十年以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民環(huán)保意識(shí)的普遍提高，全國(guó)污水處理廠的不斷新建，污水處理廠處置率也在不斷提高，但主要集中在人口密集的城市[1]。就這幾年迅速發(fā)展的鄉(xiāng)鎮(zhèn)而言，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，污水排放量越來(lái)越大[2]。農(nóng)村普遍存在缺乏必備的污水收集管網(wǎng)和污水處理系統(tǒng)的問(wèn)題，導(dǎo)致污水無(wú)序排放，進(jìn)而污染環(huán)境，不僅影響村民居住環(huán)境，而且嚴(yán)重威脅農(nóng)民的身體健康，環(huán)境安全隱患與問(wèn)題突出[3]。因此，解決農(nóng)村生活污水處理難的問(wèn)題是建設(shè)當(dāng)今社會(huì)主義新農(nóng)村、實(shí)現(xiàn)農(nóng)村村容整潔目標(biāo)的必然要求，也成為繼大、中型城市污水治理后的一個(gè)重要的新戰(zhàn)略目標(biāo)。

WTBOX-I型一體化污水處理裝置的設(shè)計(jì)理念就是從改善農(nóng)村居住區(qū)環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo)出發(fā)，在對(duì)現(xiàn)有村鎮(zhèn)污水收集處理技術(shù)進(jìn)行調(diào)查研究、篩選分析基礎(chǔ)上，將“生態(tài)文明”理念在污水處理領(lǐng)域應(yīng)用實(shí)踐，為進(jìn)一步加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)村生活污水治理的全覆蓋，提出農(nóng)村污水處理最好采用分散處理模式，即“分散則分散，最好一家一戶處理”。一般采用“源頭控制、分散處理、就地回用” 處理的原則。它是一種處理效率高、出水水質(zhì)好、造價(jià)省、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、節(jié)省占地、不影響村民生活的一體化生活污水處理裝置。

1 項(xiàng)目背景

浙江某村采用的WTBOX一體化污水處理項(xiàng)目被列為中央農(nóng)村環(huán)境連片整治項(xiàng)目，日處理量為15t/d，處理后出水主要指標(biāo)要求達(dá)到國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB l8918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2 工藝及參數(shù)

2.1 工藝選擇

考慮到當(dāng)?shù)厍闆r，采用的WTBOX多功能一體化污水處理裝置為地上設(shè)置，外設(shè)竹制保溫房，外觀與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境相協(xié)調(diào)。

2.2 設(shè)計(jì)原理

其中，WTBOX-I型為地上式的設(shè)備，它集一級(jí)（預(yù)處理）、二級(jí)（生物法）、三級(jí)（深度）處理單元為一體，其核心工藝為生物轉(zhuǎn)盤。

本項(xiàng)目的WTBOX-I型一體化設(shè)備的工藝流程如下：

根據(jù)原水進(jìn)水口的設(shè)置，盡量采用原水自流進(jìn)入格柵渠，可節(jié)省提升泵。格柵渠內(nèi)設(shè)有格柵，用來(lái)攔截污水中的大顆粒固體懸浮物及漂浮物，具體據(jù)處理水量來(lái)確定選擇機(jī)械格柵還是鋼格柵。

經(jīng)格柵沉淀過(guò)濾后的污水自流進(jìn)入預(yù)處理池。預(yù)處理池分三段，第一段用于沉砂，第二段用于缺氧反硝化，第三段則起到預(yù)氧化、均衡水質(zhì)和調(diào)節(jié)水量的作用。

流經(jīng)預(yù)處理池后的污水通過(guò)提升泵提升進(jìn)入智慧型WTBOX污水處理設(shè)備。污水在該單元進(jìn)行氧化和硝化反應(yīng)，通過(guò)氧化反應(yīng)去除污水中的大部分可降解有機(jī)物質(zhì)，通過(guò)硝化反應(yīng)將進(jìn)水中的氨氮氧化成硝態(tài)氮而達(dá)到去除氨氮的目的；部分污泥通過(guò)回流至預(yù)處理池缺氧段，在缺氧段進(jìn)行反硝化脫氮，最終實(shí)現(xiàn)高效的脫氮；出水經(jīng)絮凝沉淀法可高效去磷。再經(jīng)短斜板沉淀和轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾，最終通過(guò)消毒后達(dá)標(biāo)排放。

沉淀池污泥排入污泥收集池，定期外運(yùn)處理。

2.3 工藝流程圖

本項(xiàng)目的工藝流程圖見(jiàn)圖1。

2.4 相關(guān)參數(shù)

本項(xiàng)目的相關(guān)設(shè)備參數(shù)如下。

（1）預(yù)處理池

考慮到當(dāng)?shù)厍闆r，采取預(yù)處理池與格柵渠合建的方式。

其中，柵渠內(nèi)設(shè)有格柵機(jī)，型號(hào)為Φ-500。

預(yù)處理池，設(shè)計(jì)停留時(shí)間8h，均為3.6m×2.4m×2.0m鋼砼結(jié)構(gòu)，分三格設(shè)計(jì)，分別起到初沉、缺氧反應(yīng)、調(diào)節(jié)的作用。其中，缺氧段填有DA-4#生物填料。

（2）一體化污水處理設(shè)備

一體化污水處理設(shè)備WTBOX I-A-15，為碳鋼防腐材質(zhì)，設(shè)備尺寸為3.3m×1.2m×1.5m。設(shè)備內(nèi)還裝提升泵、加藥系統(tǒng)等。

3 試驗(yàn)方法

鑒于水質(zhì)檢測(cè)均有據(jù)可依，本文對(duì)檢測(cè)分析方法與步驟不予詳細(xì)羅列，具體可參見(jiàn)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）等書籍或標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 取樣

按計(jì)劃定期用采樣器采集水樣。采樣時(shí)用采樣器分別從化糞池出水口和裝置出水口收集水樣，裝入洗凈的塑料瓶中，貼好標(biāo)簽，帶回置入4℃的冰箱以備水質(zhì)測(cè)定自用。

3.2 測(cè)試方法

本項(xiàng)目采用的主要分析項(xiàng)目和檢測(cè)方法詳見(jiàn)表1。按標(biāo)準(zhǔn)要求采集的水樣被及時(shí)送至公司水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 調(diào)試運(yùn)行情況

設(shè)備安裝完畢后進(jìn)行了半個(gè)月左右的運(yùn)行，出水開(kāi)始變清，并且水質(zhì)穩(wěn)定。

參照4對(duì)本項(xiàng)目的進(jìn)、出水水質(zhì)也進(jìn)行了連續(xù)定時(shí)采樣分析，每天上午10：00取樣，連續(xù)五天，詳見(jiàn)圖2至6。

從上圖2中，不難發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水BOD5值呈現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，但出水水質(zhì)均穩(wěn)定在較低的范圍內(nèi)。

從上圖3中可以看出，在不同的取樣時(shí)間，進(jìn)水COD值有變化，且無(wú)規(guī)律可循，但出水出水值可穩(wěn)定在20mg/L以內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期值。

而該裝置的SS去除效果還比較理想，出水水質(zhì)相對(duì)比較澄清，從圖4中可以看出，出水SS值基本保持在10mg/L以下。

圖5顯示，進(jìn)水氨氮濃度隨著取樣時(shí)間的變化還是有所不同的，但出水氨氮值可穩(wěn)定在2mg/L以下。

為了達(dá)到較高的去除TP的效果，本裝置設(shè)有加藥系統(tǒng)，故除污泥沉降除磷之外，還利用絮凝加藥來(lái)降低TP濃度。

在調(diào)試過(guò)程中，考慮實(shí)驗(yàn)效果及經(jīng)濟(jì)性，選用投加聚合氯化鋁（PAC），投加量15mg/L，投加濃度10%（重量比）。本裝置的TP去除效率明顯，出水TP值也穩(wěn)定在0.5mg/L以下（如圖6所示）。

在裝置穩(wěn)定運(yùn)行期間，COD、BOD、SS、氨氮、TP平均去除率分別為86.6%、88.6%、42.4%、89.8%和49.2%。詳見(jiàn)圖7，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。

待整體正常運(yùn)行后，由當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站檢測(cè)進(jìn)水及處理后出水，主要指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)如下圖8所示，達(dá)標(biāo)。本項(xiàng)目順利完成竣工驗(yàn)收。

5 小結(jié)

（1）由于是南方地區(qū)，設(shè)備運(yùn)行調(diào)試期間，氣溫保持在18℃以上。從圖2中不難發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水BOD5值呈現(xiàn)不同程度的波動(dòng)，但出水水質(zhì)均穩(wěn)定在較低的范圍內(nèi)。

（2）從圖3中可以看到，在不同的取樣時(shí)間，進(jìn)水COD值有變化，但變化幅度較小且無(wú)規(guī)律可循；出水濃度的降低幅度較高，去除率最大可達(dá)到87.1%。隨著裝置穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間增加，處理效果呈逐漸遞增的趨勢(shì)，出水值可穩(wěn)定在20mg/L以內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期值。

（3）該裝置的SS去除效果還比較理想，出水水質(zhì)相對(duì)比較澄清，從數(shù)據(jù)分析中可以看到去除率最高為47.1%，最低為30.8%。從圖4中可以看出，在不同的取樣時(shí)間，進(jìn)水SS值變化幅度不大，并且不具備一定的規(guī)律性，其變化范圍為13mg/L～17mg/L。出水SS值保持在10mg/L以下且溫度對(duì)出水SS值的影響并不顯著。

（4）從圖5的氨氮進(jìn)、出水濃度及其去除率可以看出，氨氮的最高去除率為90.9%，最低去除率為88.7%，出水氨氮值穩(wěn)定在2mg/L以下，達(dá)到了設(shè)計(jì)出水預(yù)期值。

（5）本裝置設(shè)有加藥系統(tǒng)，故除通過(guò)污泥沉降除磷之外還利用絮凝加藥來(lái)降低TP濃度，保證TP去除效率，從圖6中可以看到出水TP值穩(wěn)定在0.5mg/L以下。針對(duì)TP指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化，及時(shí)調(diào)整絮凝加藥量來(lái)進(jìn)行控制。一般選用投加混凝劑聚合氯化鋁（PAC），利用隔膜式壓力計(jì)量泵投加，投加量10～20mg/L，投加濃度10%（重量比）。

綜上所述，從主要的水質(zhì)指標(biāo)的去除率來(lái)看，COD、BOD和氨氮平均去除率均比較理想。經(jīng)計(jì)算得出進(jìn)水B/C平均值為0.32（大于0.3），表明進(jìn)水的可生化性較好，故以BOD5和TN值來(lái)作為檢驗(yàn)本裝置去除效果的水質(zhì)指標(biāo)是合理的。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，針對(duì)常規(guī)生活污水，本設(shè)備的出水主要指標(biāo)均能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。

WTBOX-I型污水處理設(shè)備通過(guò)設(shè)置污泥回流等工藝，保證了活性污泥的濃度，延長(zhǎng)了系統(tǒng)內(nèi)的污泥泥齡，提高了系統(tǒng)除磷效果。工藝設(shè)計(jì)中采用短斜板沉淀，有效避免水流短流的現(xiàn)象，為沉淀提供一個(gè)不受干擾的更好的環(huán)境和足夠的沉淀時(shí)間，提高沉淀效果。

由于WTBOX-I型設(shè)備為成套一體化裝置，直接將調(diào)節(jié)池的出水管與設(shè)備進(jìn)水管對(duì)接后，即可通電運(yùn)行，比較方便。

而且，由于DA清林生物轉(zhuǎn)盤的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加了比表面積，提高了設(shè)備整體的抗沖擊負(fù)荷，且剩余污泥少。

對(duì)于北方地區(qū)，由于冬季氣溫過(guò)低，常規(guī)的生化工藝無(wú)法正常運(yùn)行，考慮到溫度對(duì)生化反應(yīng)的影響較大，建議整個(gè)裝置設(shè)置在設(shè)備房中，且設(shè)備房設(shè)計(jì)應(yīng)考慮保溫措施。

目前WTBOX-I型單套鋼制設(shè)備最大處理量可達(dá)200t/d，出水主要指標(biāo)根據(jù)客戶要求進(jìn)行選擇，可以能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，甚至是一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。且投資、運(yùn)營(yíng)成本都相對(duì)較低，適合在農(nóng)村污水處理項(xiàng)目中廣泛推廣。

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作者簡(jiǎn)介：曹霞，女，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)。