一体化地埋设备在农村污水处理中的应用_甘雁飞.pdf

第49卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.49 No.2Feb.,2023水处理技术水处理技术TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT一体化地埋设备在农村污水处理中的应用一体化地埋设备在农村污水处理中的应用甘雁飞，周正兵，张骏，陆剑，郭玉祥，徐波*（中交上海航道局有限公司江苏交通建设工程分公司，江苏 南京 210000）摘摘 要要:采用“改良型A/O一体化地埋设备”净化技术对江苏省泰州市某村生活污水进行处理，介绍了该设备从调试运行到连续稳定运行的水质变化情况。稳定运行结果表明，污水中COD、NH3-N、TN和TP的去除率最高分别达到87.6%、85.8%、79%和69.5%左右，出水COD为24 mg/L，NH3-N、TN和TP的质量浓度分别降低至4.1、14.2、0.89 mg/L，出水水质指标均达到江苏省地方标准 村庄生活污水治理水污染物排放标准（DB 32/T34622018）一级A标准，出水COD、NH3-N和TN达到GB 189182002的一级A标准。总建设费用为256 800元，设备运行费用约为0.35元/m3。该设备对农村污水的处理效果好，抗冲击负荷能力强，设备管理方便，效果运行稳定，运行费用低，可为其他农污项目提供参考。关键词关键词:一体化地埋设备;农村污水;效果分析;费用分析开放科学开放科学（资源服务资源服务）标识码标识码（OSID）:中图分类号中图分类号:X703 文献标识码文献标识码:B 文章编号文章编号:10003770(2023)02-0153-004近年来，随着国家乡村振兴政策的大力推行，农村生活污水处理已是当前比较重要的一项工作。农村生活污水主要包括卫生间污水和餐厨污水等，污水中含有大量有机、无机污染物、病原微生物等，氮磷和COD较高，可生化性较强。农村生活污水随处乱排现象非常明显，极易产生严重的农村环境污染问题1。目前，用于农村生活污水处理的工艺一般有MBR、MBBR、人工湿地、稳定塘、土地渗滤、蚯蚓生物滤池、一体化地埋设备等工艺2-5，其中一体化地埋设备长期埋入地下，能够节省用地，微生物生长环境较为温和；设备质量轻，搬运方便，安装灵活；装置能耐腐蚀，使用寿命长；通过远程电控系统控制，运营管理方便智能快捷；处理效果较好，运行费用较低等特点6-7。本文选取江苏省泰州市某村10 t/d生活污水处理设备作为分析对象，考察基于“改良型A/O一体化地埋设备”在农村污水处理中的应用效果，以期为其他农污项目提供参考和依据。1 工程概况工程概况江苏省泰州市某农污项目实现村庄生活污水治理全域覆盖，根据设计文件，按照每人每天60 L的用水量计算，对于10 t/d污水处理设备可惠及40户，约160位居民。经现场踏勘发现，部分居民家安装了砖砌式化粪池，而大部分居民家未安装化粪池，污水直排河道。农村基础设施严重不足，导致污水散排现象非常严重。根据设计和合同要求，出水执行江苏省地方标准 村庄生活污水治理水污染物排放标准（DB 32/T34622018）一级A标准8，基本控制项目为 pH 为 69，COD50 mg/L，（NH3-N）5（水温12 时为8）mg/L，（TN）20 mg/L，（TP）1 mg/L。某村排放生活污水含有黑色悬浮物，表观浑浊，带有刺激性气味，水质抽检结果为：pH为7.12，COD为 199 mg/L，NH3-N、TN、TP质量浓度分别为 27.4、64.4、3.25 mg/L。可以看出，该村排放生活污水抽检的各项指标除了pH之外，其他水质指标均严重超过了排放标准。DOI:10.16796/ki.10003770.2023.02.030收稿日期：2022-02-20基金项目：中交上海航道局科技研发项目“农村农业水污染治理关键技术研究和示范性工程建设”（SHJKJ-2020-023）作者简介：甘雁飞（1992），男，硕士研究生，主要从事水处理技术研究；电子邮件：通讯作者：徐波，教授级高级工程师；电子邮件：153第 49 卷 第 2 期水处理技术水处理技术2 工艺流程与特点工艺流程与特点2.1工艺流程工艺流程首先将村民家中卫生间污水经过一体化化粪池进行厌氧水解预处理，能提升污水可生化性9，厨房餐厨污水经过一体化隔油池进行预处理，经预处理后的出水通过管网输送至格栅井，将大颗粒污染物和其他悬浮物、漂浮物截留分离，防止对水泵和设备造成损坏。然后，污水进入调节池，进行水质水量的调节均衡，为后续一体化处理设备稳定运行提供保障，再通过浮球液位控制水泵自动启停将污水提升至一体化处理设备进行集中处理，一体化处理设备为玻璃钢材质，采用改良型 A/O工艺，处理能力为10 t/d，依次由预处理脱硝池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和深度接触滤池等构筑物组成。最终出水达标后就近排放至河道。工艺流程图如图 1所示。2.2工艺特点工艺特点1）本工程将每家每户产生的生活污水统一收集至处理站进行集中处理，所有构筑物均埋入地下，设备质量较轻、耐腐蚀、使用寿命长达30年，施工安装简单，能够大量节省用地，降低用地协调的难度和工作量，设备运行管理简便，设备通过电控系统进行控制，方便智能快捷。2）本工艺主要通过预处理脱硝池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和深度接触滤池依次进行污水处理，HRT较长，污水能与不同填料负载的微生物充分接触降解。其中预处理脱硝池中安装有多金属复合填料，可供反硝化菌生长繁殖，并利用进水中的有机物作为碳源进行反硝化反应，去除回流污泥带入的硝酸盐，从而消除硝酸盐对厌氧释磷的不利影响。厌氧池中布置有悬浮球填料，能为聚磷菌提供良好生长载体，将磷充分释放。缺氧池中安装有组合填料，能使内回流硝酸盐在反硝化微生物的作用下充分脱氮。好氧池里的悬浮填料和深度接触滤池里的固定生物棉填料上的硝化微生物生长环境稳定，微生物含量逐渐增多，硝化作用越来越显著。3 主要构筑物与设计参数主要构筑物与设计参数1）化粪池。40座，为玻璃钢材质的一体化化粪池，埋入地下，规格型号为1 m3，池内设有两道隔板，将化粪池划分为三个区域，隔板上设有通水孔，便于粪便厌氧消化分解后上清液顺利流出。2）隔油池。40座，为PE材质的一体化隔油池，埋入地下，规格型号为315，池内设置有隔油网和提升篮，将油脂杂物进行拦截去除。3）格栅井。1座，为地下式钢筋混凝土结构，能够抗渗防腐，结构尺寸长宽高为3.2 m2.0 m2.0 m，有效深度为1.6 m，有效容积为10.24 m3。池内设有两道304不锈钢材质的格栅栏，分别为粗格栅和细格栅，其中粗格栅栅条宽10 mm、间隙为5 mm；细格栅栅条宽10 mm、间隙为2 mm，将大颗粒污染物和其他悬浮物、漂浮物截留分离。4）调节池。1座，为玻璃钢材质的一体化调节池，埋入地下，结构尺寸长宽高为 2.5 m1.1 m2.0 m，有效深度为1.8 m，有效容积为4.95 m3。池内设有电磁流量计1套，提升泵2台（1用1备），单台提升泵的功率为0.55 kW，流量为1 m3/h，扬程为7 m，池内还设有浮球液位控制系统，通过液位高低自动控制提升泵的启停。5）预处理脱硝池。1座，结构尺寸长宽高为0.6 m1.9 m1.9 m，有效深度为1.6 m，有效容积为1.824 m3。池中布置有多金属复合填料，微生物利用进水中的有机物作为碳源，以回流污泥带入的硝酸盐作为电子受体，通过反硝化反应脱氮，同时消除硝酸盐和进水溶解氧对厌氧释磷的不利影响。6）厌氧池。1座，结构尺寸长宽高为0.8 m1.9 m1.9 m，有效深度为1.6 m，有效容积为2.432 m3。池中布置有悬浮球填料，便于微生物附着，在厌氧环境下，微生物将大分子有机物分解成小分子有机物，并充分释磷。7）缺氧池。1座，结构尺寸长宽高为0.8 m1.9 m1.9 m，有效深度为 1.6 m，有效容积为 2.432 m3。池中布置有组合填料，在缺氧环境下，反硝化菌利用污水中有机物作为电子供体，利用内回流硝酸盐作为电子受体，通过反硝化反应进一步脱氮。8）好氧池。1座，结构尺寸长宽高为1.0 m1.9 m1.9 m，有效深度为 1.6 m，有效容积为 3.04 图1工艺流程Fig.1Process flow diagram154甘雁飞等，一体化地埋设备在农村污水处理中的应用m3。池中布置有悬浮填料，在好氧条件下（DO质量浓度为23 mg/L），悬浮填料与污水充分混合接触，使得污泥活性和浓度增大，从而降解小分子有机污染物，实现氨氮发生硝化反应生成为硝酸盐，并通过气提内回流向缺氧池提供硝酸盐，同时完成磷的吸收。9）二沉池。1座，固液混合物进入二沉池后进行固液分离，上清液进入深度接触滤池，部分污泥回流至预处理脱硝池。当剩余污泥积累较多时，通过水泵抽出，实现生物脱磷。10）深度接触滤池。1座，结构尺寸长宽高为0.7 m1.9 m1.9 m，有效深度为1.6 m，有效容积为2.128 m3。池中布置有固定生物棉填料和微孔曝气装置，通过深度接触氧化（DO质量浓度为 2.43.3 mg/L），进一步降低出水COD和氨氮，确保出水达标排放。11）控制房。1间，位于地上，房内装有电控柜、风机柜及流量表等，四周设置有隔音措施，以防对附近居民造成噪音困扰。4 运行效果与讨论运行效果与讨论该一体化地埋污水处理设备在施工完成后，进入调试运行阶段。经过6 d的不断调试和试运行，设备开始运行正常，之后每间隔7 d对进水和出水取样检测水质指标（COD、NH3-N、TN 和 TP），连续监测70 d，结果见表1，去除率见图2。由表1可知，进水COD为171203 mg/L，平均190 mg/L；进水NH3-N质量浓度24.832.1 mg/L，平均29.4 mg/L；进水TN质量浓度61.973.2 mg/L，平均67.4 mg/L；进水TP质量浓度2.913.29 mg/L，平均3.05 mg/L。随着运行时间的延长，在进水水质波动的情况下，出水COD降低至24 mg/L，出水NH3-N、TN和TP质量浓度分别降低至4.1、14.2、0.89 mg/L，说明该设备抗冲击负荷能力较强，出水COD、NH3-N、TN和TP质量浓度能够达到DB 32/T34622018的一级 A标准，符合设计和合同要求。不仅如此，出水COD、NH3-N和TN的质量浓度还能达到GB 189182002的一级A标准 10。由图2可知，COD、NH3-N、TN和TP去除率呈现逐渐上升的趋势，最高分别达到87.6%、85.8%、79%和69.5%左右，污水去除效果良好。5 效益分析效益分析5.1建设费用建设费用该10 t/d污水处理系统建设费用组成主要为隔油池、化粪池、管网和处理设备等。其中隔油池建设费用约120元/个，化粪池建设费用约1 800元/个，每家每户安装1个隔油池和化粪池；管网建设费用约400元/m，管网长度为 200 m；处理设备建设费用约 100 000 元/座，按照40户计算得出总建设费用为256 800元。5.2运行费用运行费用该一体化地埋设备运行电耗仅为间歇曝气和气提回流所需电耗，按照平均每周一次的频率对该设备的进水流量和运行电耗数据进行统计分析，得出图2主要污染物的去除率Fig.2Removal rate of main pollutants表1进出水水质Tab.1Influent and effluent quality时间第1天第7天第14天第21天第28天第35天第42天第49天第56天第63天第70天进出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水COD/（mg L-1）188187200176191157171129198115201851716118945203311852419324/（mg L-1）NH3-N30.130.028.925.624.820.826.120.031.218.230.213.432.111.330.26.331.64.929.74.428.94.1TN73.273.071.063.369.559.072.155.068.344.166.734.262.931.161.923.763.216.364.514.268.214.3TP3.083.063.142.993.022.672.912.423.162.303.292.102.941.503.031.303.101.122.920.892.980.95155第 49 卷 第 2 期水处理技术水处理技术平均电耗为0.661 kWh/m3，按照当地电费缴纳标准0.53元/kWh计算，则运行电费为0.35元/m3。5.3社会效益社会效益该一体化地埋设备的投入运营，彻底解决了农村污水随处乱排现象的发生，经过处理的污水再就近排放至河道，不会造成环境污染，并营造良好的人居生活环境。带来的社会效益远远超过建设费用和运行费用。6 结结 论论1）本项目采用“改良型A/O一体化地埋设备”净化技术对江苏省泰州市某村生活污水进行处理，污水中COD、NH3-N、TN和TP的去除率最高分别达到87.6%、85.8%、79%和69.5%左右，出水COD降低至24 mg/L，NH3-N、TN 和 TP 的质量浓度分别降低至4.1、14.2、0.89 mg/L，出水水质指标均达到江苏省地方标准 村庄生活污水治理水污染物排放标准（DB 32/T34622018）一级A标准，出水COD、NH3-N和 TN 达到 GB189182002 的一级 A 标准，出水可就近排放河道，符合合同及设计要求。该设备对农村污水的处理效果好，抗冲击负荷能力强，设备管理方便，效果运行稳定。2）该10 t/d污水处理系统总建设费用为256 800元，前期一次性建设成本较高，但设备运行费用仅为0.35元/m3，运行费用低，并且有效解决农村污水乱排问题，社会效益显著。3）为响应国家提标改造政策方针和进一步实现降本增效的目标，因此下一步需将同等处理能力的其他工艺设备与该设备进行污水处理效果和经济效益对比分析，以便优选出更加优越的工艺设备。参考文献：1谢林花,吴德礼,张亚雷.中国农村生活污水处理技术现状分析及评价J.生态与农村环境学报,2018,34(10):865-870.2段先月,唐朝春,吴庆庆,等.农村污水现状及处理技术研究进展J.水处理技术,2018,44(9):27-31.3吴亚慧,陆少鸣,王铭源,等.一体化生物滤池处理农村污水应用研究J.水处理技术,2018,44(8):107-109+114.4张曼雪,邓玉,倪福全.农村生活污水处理技术研究进展J.水处理技术,2017,43(6):5-10.5贾小宁,何小娟,韩凯旋,等.农村生活污水处理技术研究进展J.水处理技术,2018,44(9):22-26.6CARDONA J A,SEGOVIA O C,BTTGER S,et al.Reuse-oriented decentralized wastewater and sewage sludge treatment for rural settlements in Brazil:a cost-benefit analysisJ.Desalination&Water Treatment,2017,91:82-92.7王强.新型气升回流一体化分散式污水处理设备中试研究D.苏州:苏州科技学院,2014.8村庄生活污水治理水污染物排放标准:DB 32/T 3462-2018S.9仲雨叶,朱光灿,任亮,等.进水条件对小型一体化装置处理污水效果的影响J.水处理技术,2021,47(2):102-105.10 城镇污水处理厂污染物排放标准:GB 18918-2002S.Application of Integrated Buried Equipment in Rural Sewage TreatmentGAN Yanfei,ZHOU Zhengbing,ZHANG Jun,LU Jian,GUO Yuxiang,XU Bo*(CCCC SDC Jiangsu Communications Construction Engineering Company,Nanjing 210000,China)Abstract:The purification technology of modified A/O integrated buried equipment was used to treat domestic wastewater of a village in Taizhou City,Jiangsu Province,and the changes of water quality from the commissioning to the continuous stable operation of the equipment were introduced.The stable operation results showed that the highest removal rates of COD,NH3-N,TN and TP reached 87.6%,85.8%,79%and 69.5%respectively,and the mass concentrations of COD,NH3-N,TN and TP in the effluent were reduced to 24 mg/L,4.1 mg/L,14.2 mg/L and 0.89 mg/L respectively,and the effluent water quality indexes achieved the level A standard of Jiangsu Province local standard village domestic sewage treatment water pollutant discharge standard(DB 32/T3462-2018),and the effluent COD,NH3-N and TN reached the level A standard of GB 18918-2002.The total construction cost is 256 800 yuan,and the equipment running cost is about 0.35 yuan/m3.The equipment has a good treatment effect on rural sewage,strong ability to resist shock load,convenient equipment management,stable effect operation and low running cost,which can provide a reference for other agricultural sewage projects.Keywords:integrated buried equipment;rural sewage;effect analysis;cost analysis路虽远，行则将至；事虽难，做则必成156