中南地區農村生活污水處理技術指南(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 概述氧化溝因其構筑物呈封閉的環形溝渠而得名，是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在溝中不斷循環流動，因此也稱其為“循環曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝通常按延時曝氣運行，以延長水和生物固體的停留時間和降低有機污染負荷。氧化溝通常使用臥式或立式的曝氣和推動裝置，向反應池中混合液傳遞水平速度和溶解氧。氧化溝優點：氧化溝一般不設初沉池，結構與設備簡單，運行管理簡便，投資較省；采用低負荷運行，耐沖擊負荷，剩余污泥少，處理效果好；應用范圍廣。氧化溝不足：長污泥齡運行有時出水中懸浮物較高，影響出水水質；相對其他好氧生物處理工藝，傳統氧化溝占地面積大；耗電高于曝氣池。氧化溝適用范圍：適用于處理污染物濃度相對較高的污水；處理規模宜大不宜小，適合村落污水處理。污水經過農村適用的氧化溝工藝的處理后，出水通常達到或優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的二級標準。如果受納水體有更嚴格的要求，則需要進一步處理。 類型和結構氧化溝類型多，如帕思維爾（Passever）氧化溝、卡羅塞（Carrousel）氧化溝、奧爾伯（Orbal）氧化溝、射流曝氣氧化溝、障礙式氧化溝、T型（又稱三溝式）、D型（又稱雙溝式）、DE型氧化溝、一體化氧化溝以及將曝氣與推動循環流動功能相分離的氧化溝等。在上述種類繁多的氧化溝工藝中，Passever氧化溝和一體式合建氧化溝更適合農村經濟狀況和技術水平。Passveer氧化溝如圖 36所示，其溝渠為跑道形，溝上安裝一個或數個轉刷，通過轉刷轉動推動水流在溝內循環流動和充氧。圖 36 Passveer氧化溝構造示意圖一體化氧化溝將沉淀池與氧化溝建在同一構筑物中，利用水流動力實現無泵回流，從而節省污泥回流費用。一體化氧化溝需要專門的固液分離裝置，按固液分離裝置的位置分為溝內分離器型和溝外分離器型。溝內分離器型比較典型的是BMTS和BOAT。溝外分離器型將固液分離器放置在氧化溝主溝的外面，這樣可以減少固液分離器放置對氧化溝流態的影響。立體循環一體化氧化溝是溝外分離器型一體化氧化溝的一種。BOAT示意圖如圖 37所示。BOAT型一體化氧化溝由于其分離器像水中的船而得名。其工作原理與BMTS型一體化氧化溝相似，其區別是BOAT型一體化氧化溝的固液分離器僅占據了部分表面溝道。氧化溝的工藝特征如下：(1) 在流態上，氧化溝介于完全混合式與推流式之間，從水流動來看是推流式，由于流速快， ~ m/s，進水能與溝內混合液快速混合，因此氧化溝的流態又是完全混合式。(2) 水力停留時間長，有機負荷低，運行穩定，處理水質良好。(3) 采用延時曝氣法運行，污泥產率低，剩余污泥量少。(4) 污泥齡長，達15~30d，為傳統活性污泥系統的3~6倍。因此在反應器內能夠存活增殖世代時間長的細菌如硝化菌和反硝化菌等，在溝內可發生硝化反應和反硝化反應，使氧化溝具有較強的脫氮能力。同時，氧化溝這種封閉循環式的結構能夠交替產生好氧/缺氧區域，因而特別能滿足污水的脫氮要求。(5) 對水溫、水質和水量的變化有較強的適應性。(6) 工藝操作管理方便。可不設置初沉池，污水只經過格柵和沉砂池即可進入氧化溝。主要設備是氧化溝溝體和二沉池，設施少，工藝流程簡單，操作和維護管理比較容易。在各種活性污泥處理工藝中，氧化溝的維護管理最為簡單，產生機械故障的可能性也相對較小。AA污水固液分離器出水平面圖曝氣轉刷A—A剖面圖溢流堰隔墻溝內水流平面圖圖 37 BOAT型一體化氧化溝示意圖 設計事項氧化溝的設計可參考《氧化溝設計規程》CECS112:2000。為保證活性污泥呈懸浮狀態。混合液在沉淀池進行泥水分離，污泥回流到氧化溝中，因農村管理水平有限，剩余污泥宜定期排放并作適當處理。沉淀池可以采用常用的軸流沉淀池或平流沉淀池。氧化溝的設計主要包括池體溝型設計、曝氣裝置的設計和沉淀池設計。設計參數宜根據試驗資料確定，在無試驗資料時，可參照類似工程選擇，或參考以下參數：污水停留時間：6~30h；污泥停留時間：10~30d；溝內流速：~；溝內污泥濃度：1500~5000mg/L；~。氧化溝機械曝氣設備除具有良好的充氧性能外，還具有混合和推流作用，設備選型時要注意充氧和混合推流之間的協調。氧化溝曝氣轉刷的技術參數可參照《曝氣轉刷認定技術條件》（HCRJ 0341998）。在有條件的地區，也可自行加工，以降低成本。 施工事項氧化溝宜選用專業施工隊進行施工和安裝。氧化溝邊壁：一般推薦采用鋼筋砼結構，土建施工應重點控制池體的抗浮處理、地基處理、池體抗滲處理，滿足設備安裝對土建施工的要求。為了節省投資，可以考慮采用粘土夯實并鋪設防水層，亦可以采用鋼結構和玻璃鋼結構現場安裝或定制。對于以上推薦的適合農村的氧化溝溝型，主要設備是曝氣設備和一體化氧化溝的固液分離器。 造價指標氧化溝的建設成本主要包括池體建設和購置設備。一般鋼筋混凝土池體池體的建設費用為600 ~1000元/m3，不同地區或池體埋地與否會有差別，采用鋼板或玻璃鋼池體的造價約為1000元/m3。轉刷的費用為15000 ~30000元/m，如果定做，會大幅度節省費用。轉盤的費用更貴一些。 運行管理應參考設計單位的運行指南進行維護管理，主要是氧化溝設備的檢修維護。 人工濕地 概述人工濕地是一種通過人工設計、改造而成的半生態型污水處理系統，主要由土壤基質、水生植物和微生物三部分組成。人工濕地的優點：投資費用省，運行費用低，維護管理簡便，水生植物可以美化環境，調節氣候，增加生物多樣性。人工濕地的不足：污染負荷低，占地面積大，設計不當容易堵塞，處理效果受季節影響，隨著運行時間延長除磷能力逐漸下降。人工濕地的適用范圍：適用于資金短缺、土地面積相對豐富的農村地區，不僅可以治理農村水污染、保護水環境，而且可以美化環境，節約水資源。 類型和結構人工濕地按水流特征，可分為表面流人工濕地（圖 38）、潛流人工濕地（圖 39）、垂直流人工濕地（圖 310）。表流人工濕地建造費用較省，但占地面積大于潛流和垂直流人工濕地，且冬季表面易結冰，夏季易繁殖蚊蟲，并有臭味。出水進水圖 38 表流人工濕地示意圖出水進水圖 39 潛流人工濕地示意圖進水出水圖 310 垂直流人工濕地示意圖 設計事項人工濕地的設計可參考《人工濕地污水處理技術導則》（RISNTG0062009）。應當根據實際情況因地制宜進行設計和運行。設計時首先確定污水的水量和水質，并根據當地的地質、地貌、氣候等自然條件選擇合適的人工濕地類型，然后根據相應的濕地類型進行設計。設計主要涉及以下幾個方面：污染負荷、濕地面積、濕地床結構、基質材料選擇、植被選擇、水力狀況、進水和排水周期等。1) 污染負荷相對生物接觸氧化池和氧化溝等好氧生物技術，人工濕地污染負荷低，其進水污染物濃度特別是懸浮物SS濃度不能太高，建議不超過50mg/L，否則容易堵塞。不同類型人工濕地污染負荷取值范圍變化較大。2) 濕地面積人工濕地的設計面積根據擬處理的水量確定，包括常規的污水的水量和匯流區域內的暴雨徑流量，可以按下面的公式近似估算：S=（污水量+徑流量）/A式中：S－濕地的最大占地面積A－水力負荷3) 濕地床結構濕地床的構型對濕地系統的水力狀況有著重要影響，構型參數包括長寬比、坡度、深度等。據工程經驗，%~1%，長寬比應大于2，~。人工濕地設計時應盡量采用重力流的布水方式，以保證排水順暢，節省能源。另外，濕地的出水口應設計為可調的，以便使整個濕地床體的水位可以人為調控。人工濕地的水力負荷根據污水量和濕地類型的不同差異比較大，一般來說潛流濕地的水力負荷大于表面流濕地的水力負荷。國內外人工濕地的水力負荷一般為10~20cmd1，~7d。4) 基質材料選擇人工濕地系統多采用碎石、沙子、礦渣等基質材料作為填料。對于缺乏養分供給的基質或者孔隙過大不利于植物固定生長的基質，需在基質上方覆蓋15~25 cm厚的土壤，作為植物生長的基質。不同類型的基質對濕地的影響不同。中性基質對生物處理影響不大，但礦渣等偏堿性的基質則在一定程度上會影響微生物和植物的生長活動，因此，應用時需采用一定的預處理，如充分浸泡等措施。基質對廢水中磷和重金屬離子的凈化影響最大，含鈣、鐵、鋁等成分的填料有利于離子交換。鈣、鎂等成分和污水中的磷、重金屬相互作用形成沉淀物；鐵、鋁等離子通過離子交換等作用將磷、重金屬吸附于基質上。但隨著時間的推移，基質對磷和重金屬的吸附會達到飽和，濕地除磷和重金屬能力便有明顯下降。在確定選擇的基質材料種類后，還應確定基質的粒徑，以調整濕地的水力傳導率和孔隙率。一般來說，小粒徑基質具有比表面積大、孔隙率小、植物根及根區的發展相協調、水流條件接近層流等優點。但目前人工濕地的基質一般傾向于選擇較大粒徑的介質，以便具有較大的空隙和好的水力傳導，從而盡量克服濕地堵塞問題。此外，基質的選擇上還應考慮便于取材、經濟適用等因素。5) 植被選擇濕地水生植物主要包括挺水植物、沉水植物和浮水植物。不同的區域，不同的生長環境，適宜生長的濕地植物種類是不同的。人工濕地一般選取處理性能好、成活率高、抗污能力強且具有一定美學和經濟價值的水生植物。這些水生植物通常應具有下列特性：u 能忍受較大變化范圍內的水位、含鹽量、溫度和pH值；u 在本地適應性好，最好是本土植物。植物種類一般 3~7種，其中至少3種為優勢物種；u 對污染物具有較好的去除效果；u 成活率高，種苗易得，繁殖能力強；u 用途廣泛或經濟價值高。人工濕地中使用最多的水生植物為香蒲、蘆葦和燈心草，這些植物都廣泛存在并能忍受冰凍。不同種類的水生植物適宜生長的水深不同， m的環境中生存占優勢；~ m；蘆葦適宜生長在岸邊和淺水區中。 m以內的區域， m， m。在潛流型濕地中，一般選用蘆葦和香蒲，它們較深的根系可擴大污水的處理空間。而對于處理暴雨徑流污染為主的人工濕地，要求濕地植物有很強的適應能力，既能抗干旱又能耐濕，而且還應具有抗病災和昆蟲的能力，一般選用蘆葦和藨草。6) 水力狀況表流人工濕地水位一般為20~80cm，潛流人工濕地水位則一般保持在土壤表面下方10~30cm，并根據待處理的污水水量等情況進行調節。需重點考慮造成濕地堵塞的各種影響因素。濕地堵塞多發生在系統床體前端25%左右的部分，造成堵塞的物質大部分為無機物，這表明污水中的顆粒物在濕地床中的沉淀是造成濕地堵塞的主要原因。此外，植物根系及其附著物等也是濕地堵塞的一大誘因。 施工事項人工濕地在建設過程中涉及的建筑材料主要包括磚、水泥、卵石、碎石、砂子、土壤等。人工濕地的施工主要包括土方的挖掘、前處理系統的修建、土工防滲膜的鋪裝、布水管道的鋪設、基質材料的填裝、土壤的回填和植物的種植。在施工過程中要合理安排施工順序，嚴格按照濕地設計中配水區、處理區和出水集水區中各種基質材料的粒徑大小，分層進行施工，詳情見人工濕地基質材料組成剖面圖（圖 311）。 防滲層礫石層100mm土工布碎石層100mm粗砂層200mm土壤層 200mm進水區出水區處理區進水出水水流方向圖 311 人工濕地基質材料組成剖面圖人工濕地表層一般種植喜陽的水生植物，因此應建設在能被陽光直射的空曠的地方。在山區或丘陵可建成多級呈階梯狀的人工濕地，采取多級跌水充氧，與植物復氧一起，共同為濕地補充溶解氧。 造價指標綜合國內外的研究實踐經驗，人工濕地的投資和運行費一般僅為傳統的二級污水廠的1/10~1/2，具有廣泛應用推廣價值，尤其適用于經濟發展相對落后市郊、中小城鎮及廣大的農村地區。具體的投資費用視地理位置，地質情況以及所采用的濕地基質而有差別，一些工程統計表明，表流人工濕地建設投資費用約150~400元/m2，潛流人工濕地建設投資費用約200~600元/ m2。 運行管理人工濕地的維護包括三個主要方面：水生植物的重新種植、雜草的去除和沉積物的挖掘。當水生植物不適應生活環境時，需調整植物的種類，并重新種植。植物種類的調整需要變換水位。如果水位低于理想高度，可調整出水裝置；雜草的過度生長也給濕地植物的生長帶來了許多問題。在春天，雜草比濕地植物生長的早，遮住了陽光，阻礙了水生植株幼苗的生長。雜草的去除將會增強濕地的凈化功能和經濟價值。實踐證明，人工濕地的植被種植完成以后，就開始建立良好的植物覆蓋，并進行雜草控制是最理想的管理方式。在春季或夏季，建立植物床的前三個月，用高于床表面5cm的水深淹沒可控制雜草的生長，當植物經過三個生長季節，就可以與雜草競爭。由于污水中含有大量的懸浮物，在濕地床的進水區易產生沉積物堆積，運行一段時間，需挖掘沉積物，以保持穩定的濕地水文水力及凈化效果。 穩定塘 概述穩定塘又名氧化塘或生物塘，是一種利用水體自然凈化能力處理污水的生物處理設施，主要借助了水體的自凈過程來進行污水的凈化。穩定塘的優點：結構簡單，出水水質好，投資成本低，無能耗或低能耗，運行費用省，維護管理簡便。穩定塘的不足：負荷低