第 二章處理工藝選擇

一、處理水量與水質(zhì)

1、水量

宋崗村總共設(shè)置1304個(gè)分散式污水處理系統(tǒng)，每戶處理水量0.80m³/d。

2、污水來源及水質(zhì)

農(nóng)村生活主要為洗浴、沖廁、洗衣服用水等主要污染物為COD、BOD、氨氮等。參考同類比其他污水水質(zhì)，確定污水水質(zhì)如下：

二、治理工藝路線選擇

1、污水治理工藝選擇

近年來,各種水處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中取得了不斷的發(fā)展,特別是作為二級(jí)處理的活性污泥法以其工藝相對(duì)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好而成為城市污水處理的主流工藝,但傳統(tǒng)的活性污泥不僅基建投資大,運(yùn)行費(fèi)用高,且主要以去除碳源污染物為目的,對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除則微乎其微,經(jīng)處理后的出水排入水體后仍將引起“富營(yíng)養(yǎng)化”等環(huán)境問題。

三級(jí)處理雖可解決上述問題,但因投資和運(yùn)行費(fèi)用昂貴而難以大面積推廣。同時(shí)事實(shí)也說明,單純依靠傳統(tǒng)的人工處理方法在我國(guó)當(dāng)前的情況下尚難以從根本上解決水污染問題,只能延緩其發(fā)展趨勢(shì)。70年代以來,人工濕地處理技術(shù)的提出和發(fā)展,為綜合解決上述問題提供了一種新的選擇。

針對(duì)新農(nóng)村建設(shè)的方針，農(nóng)村污水處理也提到議程，根據(jù)農(nóng)村的特點(diǎn)，人工濕地系統(tǒng)在農(nóng)村污水治理方面更突出優(yōu)越型，具有高適應(yīng)、高承受力及低投入、低運(yùn)行費(fèi)、低維護(hù)費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)。

2、人工濕地類型

人工濕地根據(jù)污水在人工濕地中的流動(dòng)方式可以把人工濕地劃分為自由表面流人工濕地和潛流人工濕地。

（1）自流由表面流人工濕地

水面位于濕地基質(zhì)層以上，水深一般為0.3~0.5m，水流呈推流式前進(jìn)，污水從入口緩慢流經(jīng)濕地表面，部分污水或蒸發(fā)或滲入地下，出水由溢流堰流出。近水面部分為好氧層，較深部分及底部通常為厭氧層。在此種類型的濕地中，主要種植挺水植物，如蘆葦、香蒲、水蔥、燈心草等。浮水植物系統(tǒng)和沉水植物系統(tǒng)，常歸為水生植物塘系統(tǒng)。種植挺水植物的自由水面人工濕地（FWS型）可應(yīng)用于二級(jí)處理和三級(jí)處理。也有用于處理礦山廢水，城市和農(nóng)田徑流，工業(yè)廢水等。

FWS型濕地優(yōu)點(diǎn)有：投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)簡(jiǎn)單，效果比自然濕地好。

FWS型濕地缺點(diǎn)有：水力負(fù)荷一般較低，達(dá)到同等處理效果的條件下，其占地面積要比潛流大的多，并且易受季節(jié)影響（冬季會(huì)結(jié)冰，夏季有惡臭，蚊蠅滋生），去污能力有限。

（2）潛流人工濕地

根據(jù)污水在濕地中流動(dòng)的方向不同可將潛流型濕地系統(tǒng)分為水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地2種類型。不同類型的濕地對(duì)污染物的去除效果不同，具有各自優(yōu)缺點(diǎn)。

A、水平潛流濕地系統(tǒng)水平潛流人工濕地因污水從一端水平流過填料床而得名。由一個(gè)或幾個(gè)填料床組成，床體充填基質(zhì)。與自由表面流相比，水平潛流人工濕地的水力負(fù)荷和污染負(fù)荷大，對(duì)BOD、COD、SS、重金屬等污染指標(biāo)的去除效果好，且很少有惡臭和滋生蚊蠅現(xiàn)象，是目前較多研究和應(yīng)用的一種濕地。其缺點(diǎn)有：控制相對(duì)復(fù)雜，脫氮、除磷的效果不如垂直流人工濕地。

B、垂直潛流濕地系統(tǒng)在垂直潛流人工濕地總污水從濕地表面縱向流向填料床的底部，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過大氣擴(kuò)散和植物傳輸進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硝化能力高于水平潛流濕地。但也有局限性。其缺點(diǎn)是落干/淹水時(shí)間較長(zhǎng)，控制相對(duì)復(fù)雜。

潛流人工濕地主要有3部分組成：基質(zhì)、植物、布水系統(tǒng)。目前人工濕地系統(tǒng)可用的基質(zhì)主要有土壤、碎石、礫石、煤塊、細(xì)砂、粗砂、煤渣、多孔介質(zhì)、硅灰石和工業(yè)廢物中的一種或幾種組合的混合物。基質(zhì)一方面為植物和微生物生長(zhǎng)提供介質(zhì)。另一方面通過沉積、過濾和吸附等作用直接去除污染物。

潛流人工濕地中使用的植物主要有香蒲、蘆葦、燈心草等。這些植物可增加濕地基質(zhì)的遇水性，此外還能與周圍環(huán)境的原生動(dòng)物、微生物等形成各種小環(huán)境，將氧氣輸至根區(qū)，形成特殊的根基微生物環(huán)境，這一微生物環(huán)境具有很強(qiáng)的凈化廢水能力。在美國(guó)，大約四成的潛流型濕地只種植香蒲一種植物，歐洲則多數(shù)種植蘆葦，也有一些系統(tǒng)種植了多種組合植物。

布水系統(tǒng)主要是將進(jìn)水均勻分布在處理系統(tǒng)中，并且保證不發(fā)生短流和堵塞。在潛流人工濕地處理系統(tǒng)中多采用穿孔布水系統(tǒng)。

潛流型人工濕地同時(shí)還能夠?qū)τ袡C(jī)污染物有較強(qiáng)的降解能力。污水中的不溶有機(jī)物通過濕地的沉積、過濾作用?？梢院芸斓谋唤亓舳晃⑸锢?。污水中的可溶性有機(jī)物則可通過植物根系微生物膜的吸附、吸收及生物代謝過程分解去除。

該技術(shù)已經(jīng)在英國(guó)、美國(guó)、新西蘭、法國(guó)、澳大利亞、巴西、荷蘭等許多地區(qū)得到應(yīng)用推廣，也開始使用該技術(shù)解決國(guó)內(nèi)的污水處理問題。與此同時(shí)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，除了用于處理城市污水外，還應(yīng)用于工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)面源污染、垃圾滲濾液暴雨徑流等多種廢水的處理，表現(xiàn)出良好的凈化效果。

3、推薦方案確定

考慮到造甲鄉(xiāng)宋崗村人工濕地工程的出水水質(zhì)要求，采用潛流人工濕地比價(jià)較經(jīng)濟(jì)適用。潛流與自由表面流人工濕地兩種組合方案優(yōu)缺點(diǎn)比較見下表：

通過比較，選用潛流濕地作為人工濕地處理設(shè)施，對(duì)BOD、COD、SS、重金屬等污染指標(biāo)的去除效果好，且很少有惡臭和滋生蚊蠅現(xiàn)象。

4、人工濕地工程工藝流程的確定

考慮到本工程出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較高，經(jīng)過人工濕地處理很難保證出水能夠達(dá)到GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，為保證出水達(dá)標(biāo)，保證良好的硝化、反硝化效果，為此在人工濕地組合工藝前面增加預(yù)處理過程，促進(jìn)硝化，根據(jù)研究結(jié)果與實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提出利用生物濾池作為預(yù)處理手段，利用細(xì)菌和藻類的共同作用繼續(xù)進(jìn)一步降解水中的污染物。

生物濾池法是在砂濾池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種生物處理法。該方法是利用濾料表面形成一層生物膜來凈化水質(zhì)。在濾池內(nèi)，廢水由于重力作用自上而下的連續(xù)流經(jīng)濾料，使被吸附和吸收的物質(zhì)在氧氣的作用下進(jìn)行氧化分解。同時(shí)，微生物以有機(jī)物的營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行自身繁殖。一部分附著力差的微生物在廢水的沖刷下會(huì)不斷脫落，隨水流流出濾池，此時(shí)新的微生物不斷生長(zhǎng)，隨著水膜和流動(dòng)水膜之間的混合稀釋，氧的擴(kuò)散和吸收，微生物新陳代謝，有機(jī)物分解等過程。整個(gè)過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)和生物化學(xué)的綜合過程。

各戶污水經(jīng)化糞池出水由管道進(jìn)入生物濾池，利用濾料表面形成的一層生物膜凈化水，由于經(jīng)過污水處理廠處理，進(jìn)入到該系統(tǒng)中的有機(jī)物主要為難降解的。故在此種情況下，自養(yǎng)菌的硝化菌占有優(yōu)勢(shì)，氨氮去除率能達(dá)到百分之八十以上，該生物濾池出水進(jìn)入人工濕地采用配水管均勻分配到每濕地床中，在濕地床中，水中的剩余污染物質(zhì)經(jīng)過吸附、微生物降解、吸收等多種途徑去除。從潛流出水水質(zhì)基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在人工濕地上種植蘆葦、香蒲等挺水植物，使整個(gè)濕地的物種呈現(xiàn)多元化特征，提升濕地的自然價(jià)值和人文價(jià)值。經(jīng)過人工濕地凈化后，經(jīng)給水管到出水收集池。

各戶污水經(jīng)人工濕地出水匯集到氧化塘在陽光照射下可能會(huì)有藻類進(jìn)入出水中。

綜合考慮后，推薦采用如下污水處理工藝流程。

利用生物濾池作為預(yù)處理手段充分硝化，減輕后續(xù)負(fù)擔(dān)，出水流入到潛流濕地中，進(jìn)入人工濕地采用配水管均勻分配到每濕地床中，在濕地床中，水中的剩余污染物質(zhì)經(jīng)過吸附、微生物降解、吸收等多種途徑去除。從潛流出水水質(zhì)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各戶經(jīng)人工濕地出水匯集到氧化塘，經(jīng)氧化塘后可農(nóng)用或排放河道。

5、所選用工藝的特點(diǎn)

（1）工藝完善、技術(shù)成熟、功能穩(wěn)定可靠,具有耐沖擊負(fù)荷。

（2）預(yù)處理采用生物濾池，增強(qiáng)硝化能力，提高氨氮的去除率；根據(jù)水平潛流段工藝特點(diǎn)，在此階段主要發(fā)生反硝化，大大降低總氮含量，且剩余有機(jī)物得到進(jìn)一步去除；后續(xù)自由表面流濕地和氧化塘起鞏固，強(qiáng)化作用；

（3）考慮污水成分復(fù)雜等特點(diǎn)，在工藝設(shè)計(jì)上采用了低負(fù)荷，長(zhǎng)水力停留時(shí)間，有利于進(jìn)一步提高污染物的去除，且具有抗水力、有機(jī)負(fù)荷能力。

（4）在生態(tài)段通過基質(zhì)吸附、植物吸收、微生物利用等綜合作用，脫氮除磷，且整體工藝采用低負(fù)荷、長(zhǎng)水力停留時(shí)間的運(yùn)行方式，更有利于難降解污染物的去除。

6、工段說明

化糞池：化糞池采用磚混結(jié)構(gòu)，外表涂上防水砂漿，主要用于廢水的預(yù)處理，降低污染負(fù)荷。

生物濾池：采用砼構(gòu)造，外表涂上防水砂漿。主要功能是利用其中的生物填料增加表面積，增加生物菌的附著，通過微生物的代謝特性分解有機(jī)物。污水在此停留一段時(shí)間，以利于污水中的有機(jī)物得到充分降解。

人工濕地：采用砼構(gòu)造，外表涂上防水砂漿。人工濕地對(duì)廢水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用。是人工濕地法處理污水的核心部分。濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長(zhǎng)而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留，有機(jī)污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除。濕地系統(tǒng)中因植物根系對(duì)氧的傳遞釋放，使其周圍的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，從而通過硝化、反硝化作用將污染物除去，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

出水池：通過分布在人工濕地末端的管道集水并自留入出水池，出水池中的水經(jīng)過沉淀后排入下水管道，通過對(duì)集水池的采樣化驗(yàn)，可以判斷人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

氧化塘：分散式人工濕地污水處理系統(tǒng)經(jīng)污水匯集進(jìn)入氧化塘，氧化塘經(jīng)過自凈能力，有效的進(jìn)一步凈化廢水。