崇明地区农村生活污水处理工艺的探讨龚敏

环境与发展78HUANJINGYUFAZHAN▲WURANYUFANGZHI崇明地区农村生活污水处理工艺的探讨龚敏（上海市崇明区环境监测站，上海202150）摘要：本文对崇明地区五种农村生活污水处理工艺的出水水质、建设成本和运行成本进行了比较。抽检分析表明，生物滤池+人工湿地和平板膜-生物反应器两个工艺的出水水质符合国家排放标准。通过对这两个工艺的分析，建议在崇明有可利用空闲地的农村地区优先选用“建设成本小、运行费用低”的生物滤池+人工湿地工艺，而在无可利用空闲地的集中居住区建议选用“建设成本略大、运行费用略高”的平板膜-生物反应器工艺。关键词：农村；污水；处理工艺中图分类号：X703文献标识码：A文章编号： 2095-672X(2018)04-0078-02DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.04.044DiscussionontreatmentofruraldomesticsewageinChongmingDistrictGongMin(ShanghaiChongmingDistrictEnvironmentalMonitoringStation,Shanghai202150,China)Abstract:Thispapercomparestheeffluentquality,constructioncostandoperatingcostoffivekindsofruraldomesticsewagetreatmentprocessinChongmingarea.Samplingdatashowedthattheeffluentqualityofthetwoprocessesofbiofilter+constructedwetlandandflatmembrane-bioreactormetthenationalemissionstandards.Throughtheanalysisofthesetwoprocesses,itissuggestedthatpriorityshouldbegiventotheuseofbio-filter+constructedwetlandtechnologywith“smallconstructioncostsandlowoperatingcosts”inruralareasinChongmingwhereavailableidlelandcanbeused.Itissuggestedtousetheflatmembrane-bioreactorprocesswithslightlyhigherconstructioncostandslightlyhigheroperatingcost.Keywords:Ruralareas;Sewage;Treatmentprocess随着崇明农村地区经济的迅速发展，农村生活污水的排放量日益增大，农村环境日益恶化。根据《崇明生态岛建设纲要(2010-2020年)》中提出，要加快农村生活污水处理设施的建设，切实提高城镇污水处理率。力争在2012年前将崇明地区的城镇污水集中处理率提升为80%，2020年前达到90%以上[1]。由此可见，对农村生活污水的收集与处置是较为迫切的任务，尤为重要的是应因地制宜地选择合理的污水处理工艺。1 崇明地区主要农村污水处理工艺简述崇明地区从2009年开始试点实施农村生活污水处理工程，至今已建成的生活污水处理设施已逾400家，覆盖约4.2万户。崇明地区应用较广的处理工艺主要有生物接触氧化池、生物滤池+人工湿地、自流增氧人工生态床、DSP一体化和平板膜-生物反应器五种。通过对这五种工艺进行探讨，力争找出符合崇明农村特点的污水处理技术，为今后农村生活污水处理工艺的选择提供理论依据。1.1 生物接触氧化池生物接触氧化池的结构包括池体、填料、布水装置及曝气装置[2]。在不透气的池体中装有适当的蜂窝状的填料，将其作为生物膜的载体，填料浸没在水中，鼓风机在填料底部进行曝气充氧。其工作原理是经初沉池预处理后的污水进入生物接触氧化池后，由鼓风机曝气充氧带动污水以一定的速度向上流动，在与生物膜充分接触的过程中，水中的污染物被吸附和分解，而逐渐衰老的生物膜受到上升气流的强烈搅动而脱离填料，随水流到二沉池后去除，随后填料上新的生物膜又不断更新重新长出，从而提高了净化效果。工艺的特点是污水处理能力强、组装灵活、占地面积小。1.2 生物滤池+人工湿地生物滤池由池体、滤料、布水装置和排水系统四部分组成。人工湿地[3]是由人工筑造，在一定深度的基质层填料上种植水生植物所组成的湿地。其工作原理是经调节池预处理的污水由污水泵提升至生物滤池顶部，利用布水装置将污水喷淋于滤料上,污水与滤料上的生物膜不断地接触,水中有机物被有效地降解和硝化。出水流入人工湿地后,通过湿地较深的基质填料、湿地水生植物根系以及微生物菌群的联合作用，污染物被过滤、吸收和分解，更有效地去除有机物、氮和磷，对污水起到了高效的净化作用。工艺的特点是出水水质好、抗冲击负荷能力强、维护简便、占地面积大。1.3 自流增氧人工生态床自流增氧人工生态床工艺主要由厌氧池、跌水自流增氧池和人工湿地组成。其工作原理是污水进入厌氧池，部分有机污染物经厌氧发酵被去除后，通过污水泵的作用将污水提升至人工生态床的最高一级中，在该级中水位被自下而上的抬升，待全部充满该级填料空隙后再自流跌水至下一级接触氧化池中，通过与填料上好养生物菌的不断接触反应，水中的营养物质被加速分解，经处理后的水再排入人工湿地，更有效地去除有机物、氮和磷，以达到净化水质的作用。工艺的特点是处理效果稳定、维护简便、占地面积大。1.4 平板膜-生物反应器平板膜-生物反应器是指在生物反应器中直接安置平板膜组件，这是结合了膜分离技术和生物技术的一种新处理技术。其工作原理是经好氧曝气和生物处理后的污水在出水泵的负压抽吸作用下通过平板膜，由于平板膜具有均匀的微小孔径，能将生物反应器中的污泥、大分子有机物等大部分污染物截留在反应器内，传统工艺中的二沉池被高效的固液分离取代，污泥浓度提高，污泥泥龄延长，对有机物的去除率更高，出水水质也明显优于传统污水处理工艺。工艺的特点是处理效率高、占地面积小、膜损耗大。1.5 DSP一体化工艺DSP一体化工艺主要由格栅井、序批式生物反应器[4]、除磷设备和灭菌设备组成。其工作原理是污水先通过格栅井去除粗大颗粒的悬浮物▲HUANJINGYUFAZHAN79污染与防治质后，以间歇进水的方式控制污水进入序批式生物反应器，在反应器内污水与活性污泥充分混合，利用微生物作用与污水发生厌氧、曝气、沉淀反应，污水再通过除磷设备进行化学除磷，进入灭菌设备灭菌，高效地去除有机物及氮磷等污染物。工艺的特点处理效率高、不需二沉池、占地面积小、维护要求高。2 崇明农村污水处理工艺比较2.1 工艺出水水质比较从崇明各乡镇抽检195个运行规范、规模较大的农村污水处理设施，其中采用上述5种处理工艺的有144个，占本次抽检农村污水处理设施的74%。分别对各工艺的出水水质进行检测，主要指标为COD、NH3-N、TP和BOD5四项，非水源保护区参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准[5]，检测结果见表1。抽检的污水处理设施中，生物滤池+人工湿地和平板膜-生物反应器两个工艺的出水水质均达到二级排放标准；DSP一体化和生物接触氧化池两个工艺对氮磷的去除略有不足，达标率分别为95%和80%以上；自流增氧人工生态床工艺对总磷的去除效果不稳定，总磷达标率为57%。抽检结果表明，只有生物滤池+人工湿地和平板膜-生物反应器两个工艺是目前崇明地区较为理想的农村污水处理工艺。这可能是由于部分污水处理工艺未进行定期考察，没有得到有效养护，导致工艺的处理效率降低。表1 不同工艺出水水质达标率工艺类型套数二级达标率%CODNH3-NTPBOD生物接触氧化池101009080100生物滤池+人工湿地14100100100100自流增氧人工生态床791009157100平板膜-生物反应器20100100100100DSP一体化21100100951002.2 工艺建设成本比较工艺的建设成本主要包括土建费、材料费、设备费及管配件费用等。从表2可以看出，生物滤池+人工湿地工艺的建设成本为1.06万元/户，是5个污水处理工艺中建设成本最小的，其次分别为自流增氧人工生态床的1.16万元/户、生物接触氧化池的1.38万元/户、平板膜-生物反应器的1.41万元/户和DSP一体化的1.54万元/户。表2 不同工艺建设成本比较工艺类型套数总投资(万元)户数(户)户均投资（万元/户）生物接触氧化池102200.915901.38生物滤池+人工湿地143042.728651.06自流增氧人工生态床7912160.4105001.16平板膜-生物反应器2010927.577581.41 DSP一体化217420.148051.54 2.3 工艺运行成本比较农村污水处理站的运行过程中，应尽可能的降低运行成本，在确保工艺出水水质达标的情况下，尽可能提高处理水量。工艺的运行成本中主要包括水费、电费、人工费和药剂费等。从图1可以直观的看出，生物滤池+人工湿地工艺的运行成本为0.110元/吨水，是5个污水处理工艺中运行费用最低的，其次分别为DSP一体化的0.185元/吨水、自流增氧人工生态床的0.270元/吨水、平板膜-生物反应器的0.410元/吨水和生物接触氧化池的0.671元/吨水。图1 不同工艺运行成本比较3 结论对崇明地区的五种农村生活污水处理工艺的出水水质、建设成本和运行成本进行比较，分析表明，生物滤池+人工湿地和平板膜-生物反应器两个工艺的出水水质是五种处理工艺中最佳的，均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。五种处理工艺中，生物滤池+人工湿地是建设成本最小，运行成本最低的工艺，由于其占地面积相对略大，建议崇明农村地区有可利用空闲地的村镇优先选用；平板膜-生物反应器的建设成本和运行成本相对较高，但由于其占地面积小的优势，建议无可利用空闲地的村镇选用。参考文献[1]应荣弟.崇明生态岛建设纲要涉水指标现状与对策[J].水资源与水工程学报,2011,22(3):147-150.[2]陈彬.一种生物接触氧化池:CN,CN203079738U[P].2013.[3]王建军.人工湿地在污水处理中的应用初探[J].环境保护与循环经济,2004,(3):1-2.[4]贾艳萍,贾心倩,张兰河等.序批式生物反应器工艺脱氮除磷过程控制参数[J].化学反应工程与工艺,2015,31(2):136-141.[5]上海市建设和交通委员会,上海市水务局,上海市环境保护局,上海市市容环境卫生管理局.上海市农村生活污水处理技术指南[Z].2008-7.收稿日期：2018-01-14作者简介：龚敏（1986-），女，本科，上海市崇明区环境监测站工程师，研究方向为环境监测。运行成本（元/吨水）0.00.20.40.60.81.0生物接触氧化池生物滤池+人工湿地自流增氧人工生态床平板膜-生物反应器DSP一体化