田园生活污水处理自充氧生物滤床技术

“十三五”规划提出了“统筹城乡发展，深化新农村建设”的重大历史任务，明确了“全面推进农村人居环境改善，加大农村污水处理力度”的建设目标。目前，中国每年废水排放总量为600亿m3，其中城镇污水200亿m3，农村生活污水80亿m3。根据2010年中国城乡建设统计年鉴数据，中国城市污水处理率已达87%，建制镇污水处理率达28%，而农村污水处理

近年来，在相关政策和环境条件下，农村污水处理问题被提上日程，并在国家资金支持下迅速发展。据统计，2016年全国农村居住率污水处理达到22%。然而，由于投资资金、运维管理和地理位置的限制，大多数农村地区无法简单应用传统的城市污水处理技术和工艺。因此，有必要根据农村生活污水的特点和目前处理工艺的运行情况，研究开发新的技术和工艺。自充氧生物滤床技术是在传统人工湿地处理技术基础上的创新，在不增加投资成本和维护管理成本的情况下，进一步提高了污水处理效率，减少了环境污染，改善了村庄的美观。

1.农村生活污水的特点及处理现状

农村生活污水一般包括日常生活中的厕所污水、洗漱污水、厨房污水，即所谓的“农村三水”。农村生活污水具有污染面广、来源多、收集难、成分复杂、区域差异显著、悬浮物、有机物、氮磷浓度高等特点。随着农村生活水平的不断提高，生活污水排放量增加，污染物浓度增加。生活污水的直接排放会超过外部环境的自净能力，严重影响村庄和周边自然水体的面貌。因此，有必要对农村生活污水进行有效的收集和处理。农村生活污水处理工艺的选择要结合人口分布、经济水平、自然建设条件、生活习惯、管理水平等因素综合考虑。目前浙江省农村生活污水处理工艺有两种:厌氧+人工湿地(无动力)、厌氧+好氧+人工湿地或厌氧+好氧工艺(有动力)。厌氧+人工湿地工艺占地面积大，适用于经济欠发达地区，运行维护费用相对较低，但当进水浓度较高时，容易导致处理负荷过大，终端无法承受。厌氧+好氧+人工湿地或厌氧+好氧工艺适用于经济水平较高的地区，该工艺的处理效果较好，但投资费用和运行维护费用也相应增加，进水浓度过低容易导致污泥过少和微生物活性过低。

2.自充氧生物滤床的技术原理和工艺特点

厌氧+自充氧生物滤床技术是在目前国内普遍采用的厌氧+人工湿地技术的基础上进行升级，增加了自充氧系统，使人工湿地在高效处理污水的同时，无需动力即可继续运行。厌氧+自充氧生物滤池技术原理:污水经过格栅井和厌氧池预处理后，进入好氧生物滤池。利用生物滤池内外的温差、密度差和自然风力，在生物滤池内部形成空气对流进行通风，通过特殊的结构、装置设计和滤料选择，将空气扩散到生物滤池的滤料中，使整个生物滤池处于好氧状态。好氧污水再进入厌氧滤床，通过兼氧和厌氧的作用，污水中的污染物可以被高效去除。

厌氧+自氧生物滤床技术具有以下优点:

(1)无动力增氧装置利用自然通风系统进行增氧，接近自然生态，不需要消耗额外动力，运行维护成本低。

(2)湿地水生植物及周边植被具有生态性，净化水质，可作为湿地生态公园、教育公园等生态系统的功能修复区。

(3)特殊结构设计的污水分配装置，垂直均匀布水，均衡且能防止堵塞。污水分配装置增加了防护罩，可以防止臭气逸出，有效防止布水装置因水生植物落叶倒伏而堵塞。垂直布水和表面过滤细砂能在湿地表面形成有机堆积层，起到保墒作用，受气候影响小，季节适应性强。

(4)采用分级滤料和固磷剂，克服了传统除磷工艺效率低、运行不稳定、需要加药和排泥等诸多问题。具有不易堵塞、高效、稳定、免维护等优点。，并能保证运行20年后更换。

(5)自充氧生物滤床工艺由好氧生物滤床和厌氧生物滤床组成，每个滤床分别发挥不同的功能。BOD5去除率可达90%以上，氮磷去除率可达70%以上。

3.厌氧池+自充氧生物滤池工艺与厌氧池+人工湿地工艺的比较。

厌氧池+自充氧生物滤池技术和厌氧池+人工湿地技术都是无动力处理技术，运行维护费用低，适用于经济欠发达地区。浙江省开化县农村生活污水处理工艺基本是无动力处理技术，主要是以上两种工艺。现从开化县已建成运行的污水处理站中抽取1座厌氧池+人工湿地、1座厌氧池+自充氧生物滤床技术，对2种技术的工艺流程、工艺特点、处理效果、运行维护费用进行对比分析。

3.1项目流程简介

华凯县池淮村采用厌氧池+人工湿地工艺，污水处理规模为10t/d，设计水质为:ρ(COD)≤350mg/L，100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L，ρ(氨氮)≤30mg/L，ρ (SS)污水主要经格栅井、厌氧池、人工湿地后排入自然水体。详情见图1。

华凯县姚村采用自氧生物滤床工艺，污水处理，规模为10t/d，设计进水水质为:ρ(COD)≤350mg/L，100mg/L≤ρ(BOD5)≤250mg/L，ρ(氨氮)≤30mg/L，ρ (SS)。污水主要经过格栅井、调节/厌氧池、好氧生物滤池、厌氧生物滤池后排入自然水体，如图3所示。

3.2工艺特性的比较

这两个过程之间的主要区别如表1所示。

3.3处理效果对比(1)厌氧+人工湿地工艺(池淮村)池淮村处理装置进出口污染物排放情况见表2。

(2)厌氧+自氧生物滤床工艺(姚村)

姚村处理厂进出口污染物排放情况见表3。

(3)工艺污染物去除效率的比较

两种工艺中污染物的去除情况见表4。

根据表4中6个月的运行维护数据，除个别月份总磷超标外，其他污染物排放浓度均能满足相应的排放标准，厌氧+自氧生物滤床工艺处理效果较好，BOD5去除率达到90% ~ 95%，氨氮和总磷去除率达到70% ~ 90%。

3.4运行和维护成本比较

厌氧池+自充氧生物滤床技术和厌氧池+人工湿地技术都是无动力处理技术，所以两种技术的运行维护费用差不多，主要费用产生于现场检查、网格井或厌氧池清理、植物补植或收割、滤料更换、水质定期取样检测。

4.结论

厌氧+自充氧生物滤床技术是一种新型高效生态的农村生活污水处理技术。投资和运行维护费用较低，处理效率与动力处理技术相当。另外，为了节省建设和安装时间，自氧生物滤床的设备可以模块化，进行大规模的设备生产，可以实现产品质量和工程进度的双重保证。但是厌氧+自充氧生物滤池技术占地比较大，可能会限制处理站的选址。通过开化县池淮村和姚村污水处理站的对比可以看出，两种工艺的运行维护费用相对较低，厌氧+自氧生物滤床工艺稳定性较好，布水均匀，处理效果高，出水指标可达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准，目前在桐庐县已有多个成功案例， 浙江省衢州市柯城区、开化县、松阳县等地采用该技术处理农村生活污水，值得研究和推广。 (来源:浙江省环境保护科学设计研究院)

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