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    A2/O生物前處置-人工濕地處置鄉(xiāng)村生活污水

    更新日期:2021-12-23 13:10

     

    銘盛環(huán)境——工業(yè)污水,工業(yè)廢水處理專家,提供污水處理解決方案

     

     

     

      由于鄉(xiāng)村各地環(huán)境的特殊性,使其無法依照統(tǒng)一的、范圍化處置的形式推行,必需量體裁衣綜合思索各方面要素,因而,筆者在大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的根底上,選擇了成都平原地域極具代表性的一處鄉(xiāng)村社區(qū)展開生活污水“A2/O生物前處置-人工濕地組合工藝的探究與示范。本著量體裁衣,分類管理,應(yīng)集盡集,應(yīng)治盡治的準(zhǔn)繩,在綜合思索了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)開展程度、財(cái)政情況、污水范圍和農(nóng)民需求等多方面要素的狀況下,改造并設(shè)計(jì)了該工藝。理論證明該工藝投資小、管理維護(hù)煩瑣,運(yùn)轉(zhuǎn)半年以來生態(tài)環(huán)境效益明顯,受益大眾反響良好,為我省鄉(xiāng)村社區(qū)生活污水管理形式的選擇積聚了較勝利的經(jīng)歷。

     

      一、工程概略

     

      1.1 小區(qū)狀況

     

      本項(xiàng)目工程為一集中式鄉(xiāng)村居民社區(qū),地處四川省成都市都江堰市大觀鎮(zhèn)西南側(cè),小區(qū)目前有6棟居民樓,共285戶,人口約900人。由于小區(qū)地勢(shì)處于全鎮(zhèn)最低,因而,該鎮(zhèn)是目前獨(dú)一未接入市政管網(wǎng)的社區(qū)。小區(qū)共設(shè)有4個(gè)化糞池,生活污水主要包括廚房用水、洗衣和洗浴用水、衛(wèi)生間沖洗廢水等。原污水處工藝為:化糞池-搜集池-好氧池-人工濕地-排入河道。但由于原工藝疏于管理,目前各環(huán)節(jié)均已無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),污水搜集池污泥淤積嚴(yán)重。好氧池?zé)o曝氣充氧。人工濕地植物發(fā)育不良,雜草叢生。濕地內(nèi)部管道梗塞,涌水嚴(yán)重,分發(fā)惡臭,蚊蠅滋生。濕地后排水河溝生境毀壞,岸坡暴露,渣滓遍及,河道水體輕度黑臭,居民生活遭到嚴(yán)重影響,居民對(duì)小區(qū)環(huán)境改造意愿非常激烈。小區(qū)原污水處置工藝參數(shù)和流程分別如表1和圖1所示。

     

     

     

      1.2 生活污水水質(zhì)水量調(diào)查

     

      生活污水進(jìn)水和人工濕地出水分別采集于化糞池前端的破損管道和人工濕地出口,水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),進(jìn)、出水水質(zhì)差異較小,闡明整個(gè)工藝流程并沒有正常發(fā)揮作用。同時(shí)依據(jù)«四川省用水定額»(DB51/T2138-2016),本地鄉(xiāng)村居民生活用水定額為120L//d,并分離該區(qū)村民生活習(xí)氣和建筑給排水設(shè)備程度,污水排放量按用水定額的80%計(jì),推算該區(qū)最大污水排放量約86.4m3/d。依據(jù)主要污染物的均勻排放濃度,推算出小區(qū)主要污染物日排放量狀況見表3。依據(jù)對(duì)本小區(qū)水質(zhì)水量的調(diào)查,對(duì)組合工藝設(shè)計(jì)日處置污水范圍為100m3/d。

     

     

     

      二、污水處置工程改造

     

      2.1 工藝流程改造

     

      由于原工藝的有機(jī)物去除和脫氮除磷效果不佳,因而在原工藝的根底上增加一個(gè)地埋式兼氧調(diào)理池和曝氣池后端的泥水回流渠,目的是在原來工藝流程中增加一個(gè)兼氧和回流過程,從而構(gòu)成“A2/O”工藝,一是為了提升營(yíng)養(yǎng)物和有機(jī)物質(zhì)的去除率,二是提升系統(tǒng)整體脫氮除磷的效果。

     

     

      增加的兼氧調(diào)理池一方面可穩(wěn)定從污水搜集池溢流而來的污水水質(zhì)和水量,另一方面還可促進(jìn)反硝化過程的實(shí)施,同時(shí)進(jìn)一步沉淀水體中懸浮物。在“A2/O”前處置工藝后再銜接潛流式人工濕地,以完成深度脫氮除磷以及美化鄉(xiāng)村環(huán)境的作用。

     

      2.2 人工濕地改造

     

      2.2.1 濕地床體

     

      床體內(nèi)基質(zhì)填充厚度約100cm,基質(zhì)粒徑級(jí)配從下至上依次為:40mm~50mm礫石(30cm)。20mm~25mm陶粒(30cm)15mm~20mm的小礫石(20cm)。10mm~15mm小礫石+20%石英砂(20cm)。距基質(zhì)外表上方10cm處布設(shè)穿孔布水管,濕地底部及距底部20cm處分別設(shè)有排空管與出水取樣口,床體垂直布有通氣管(同時(shí)起到溢流作用)。出水取樣口位于尾水池內(nèi),尾水池出水直接排入周邊小溝渠。

     

      2.2.2 植物配置

     

      在植物配置方面,依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、地形和人文景觀條件,優(yōu)先選用了本錢低廉、易于管理的本地植物。項(xiàng)目依據(jù)濕地進(jìn)出水水質(zhì)和植物抗污染負(fù)荷才能,首選了有一定欣賞價(jià)值且成活率較高、耐污力較強(qiáng)、根系興旺的3種濕地植物,即菖蒲、美人蕉和傘草。依據(jù)濕地管網(wǎng)推流特征,濕地前1/3段種植菖蒲,中部1/3段種植美人蕉,后1/3段種植傘草,種植時(shí)均勻株高為30cm~40cm,種植間距均為20cm×20cm

     

      2.3 排水溝改造

     

      人工濕地的出水直接排入一小河溝,該河溝長(zhǎng)約70m,均勻水深缺乏30cm,流速遲緩,河溝水流最終匯入同一灌溉渠道。前期勘察發(fā)現(xiàn)該河溝水質(zhì)純凈,渣滓腐葉漂浮,蚊蠅滋生,水體呈輕度黑臭。因而,河溝的改造首先采取清淤和渣滓打撈措施。其次,岸坡固土植物種植,選取了美人蕉、千蕨菜和梔子花三種走根較快且具欣賞性的植物。最后,溝底植物的種植,選擇了金魚藻,以增加水體復(fù)氧才能,重建水下生境。

     

      2.4 組合工藝運(yùn)轉(zhuǎn)方式設(shè)置

     

      小區(qū)所處地域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)潮濕氣候區(qū),年均氣溫15.2℃,四季清楚,夏季最熱為7-8月,均勻氣溫約15℃,最高氣溫約28℃。冬季最冷為1-2月,均勻氣溫為4.6℃,均勻最低氣溫約1℃。由于溫度對(duì)整個(gè)工藝的影響較大,特別是水溫對(duì)“A2/O”生物工藝酶促反響速率和微生物代謝速率的影響,以及氣溫對(duì)濕地植物生長(zhǎng)的影響,因而總體來說夏季的處置效果優(yōu)于冬季。經(jīng)過前期重復(fù)測(cè)試,本工藝流程分別針對(duì)冬、夏時(shí)節(jié)設(shè)置了不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式,以盡可能保證穩(wěn)定的出水效果。

     

      經(jīng)“A2/O”生物工藝處置后的污水,由爬動(dòng)泵加壓經(jīng)過穿孔布水管引入濕地。濕地的進(jìn)、出水均由PLC時(shí)控計(jì)及電磁閥實(shí)施控制。剛種植的濕地植物需經(jīng)一段時(shí)間的緩苗,之后組合工藝中各環(huán)節(jié)依照序批式方式運(yùn)轉(zhuǎn)。

     

      (1)冬季:采取進(jìn)水-厭氧3h-兼氧4h-好氧5h-人工濕地10h-出水-濕地空床2h-下一個(gè)周期。

     

      (2)夏季:采取進(jìn)水-厭氧3h-兼氧4h-好氧3h-人工濕地14h-出水-下一個(gè)周期

     

      “A2/O”工藝好氧段采用變頻羅茨風(fēng)機(jī)供氧,依據(jù)DO儀表指數(shù)反應(yīng)供氧量。此外,在濕地運(yùn)轉(zhuǎn)中,嘗試采用進(jìn)水-反響-排水-空床的方式(特別冬季),一是使床體飽和浸潤(rùn)面產(chǎn)生周期性變化,將大氣中的氧吸入地基質(zhì)內(nèi),以改善濕地內(nèi)的氧環(huán)境,從而強(qiáng)化濕地對(duì)有機(jī)物及氨氮的去除。二是由于冬季濕地植物中止生長(zhǎng)以至枯萎,造成人工濕地的凈化才能降低,因而,設(shè)置生物前處置工藝流程時(shí)間要多于夏季,以補(bǔ)償?shù)蜏貪竦毓τ玫娜狈Α?/font>

     

      三、組合工藝建立效果

     

      3.1 組合工藝運(yùn)轉(zhuǎn)效果

     

      本組合工藝工程完成后,前段“A2/O”生物處置工藝即可開端運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)過前2個(gè)月的運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試(包括充氧效率、泥水回流比、回流泵參數(shù)、MLSS濃度比等),該段工藝出水水質(zhì)較穩(wěn)定。后段人工濕地在植物繁育茂密的第3個(gè)月后出水水質(zhì)較為穩(wěn)定。該組合工藝正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,小區(qū)原來存在的主要水環(huán)境問題均得到處理,小區(qū)水體不再分發(fā)惡臭、濕地植物茂盛,排水正常、小區(qū)屋后排水溝水體變得明澈,大大改善了小區(qū)及周邊河溝的生態(tài)環(huán)境,工程運(yùn)轉(zhuǎn)效果明顯。

     

     

      3.2 水樣水質(zhì)狀況

     

      組合工藝正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,每月對(duì)進(jìn)、出水實(shí)施采樣監(jiān)測(cè),其中出水樣采集2個(gè):“A2/O”工藝出水(A)、人工濕地出水(B),主要對(duì)pH、CODcr、BOD5NH3-N、SS、TP6項(xiàng)指標(biāo)實(shí)施調(diào)查,水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表4。

     

      經(jīng)過表4水樣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)明,將該組合工藝用于鄉(xiāng)村生活污水處置,出水效果明顯。前段“A2/O”生物工藝出水指標(biāo)均到達(dá)了«城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范»一級(jí)B規(guī)范,其中除NH3-N去除率為66%外,其他幾個(gè)指標(biāo)均到達(dá)了80%的去除率。然后段人工濕地處置則將污染物去除率進(jìn)一步提升,出水根本能到達(dá)一級(jí)A規(guī)范,特別是BOD5、SSTP三個(gè)指標(biāo)去除率到達(dá)了90%以上,標(biāo)明將人工濕地用于“A2/O”生物前處置措施之后能進(jìn)一步有效提升污染物的去除率。關(guān)于脫氮除磷方面,人工濕地的作用也較明顯,NH3-N去除率由66%提升79%TP去除率由80%提升90%。

     

      四、問題及倡議

     

      4.1 “A2/O”生物前處置工藝

     

      4.1.1 污泥收縮

     

      在“A2/O”生物處置工藝中,有可能發(fā)作污泥收縮的問題,而污泥收縮分為絲狀菌收縮和非絲狀菌收縮兩類。當(dāng)水溫較低,且污泥負(fù)荷較高時(shí),則容易發(fā)作非絲狀菌收縮,這種狀況下細(xì)菌由于吸附了大量的有機(jī)物,使其沉淀緊縮難度增加,但這并不是壞事,由于當(dāng)非絲狀菌收縮時(shí)污泥尚具有較好的生化處置效能,出水質(zhì)量也能保證,但是一旦絲狀菌收縮發(fā)作,則會(huì)影響出水效果,因而應(yīng)防止絲狀菌收縮現(xiàn)象的發(fā)作。絲狀菌收縮現(xiàn)象以污泥鏡和出水水質(zhì)作為判別根據(jù),倡議可采用投加鐵鹽、鋁鹽等混凝劑的措施來加強(qiáng)污泥沉降性,以保證出水水質(zhì)。亦可在回流渠中投加過氧化氫,以突破絲狀菌構(gòu)造,快速降低SVI值,但以上辦法僅只作為暫時(shí)應(yīng)急采用,并不是處理污泥收縮的基本性方法。長(zhǎng)期有效措施則倡議動(dòng)態(tài)監(jiān)控“A2/O”各池中的DO濃度,以確保污泥混菌一直處于交替缺氧-好氧狀態(tài),使有機(jī)物濃度能堅(jiān)持周期性變化,這樣才是避免污泥收縮的基本措施。

     

      4.1.2 O(好氧池)曝氣

     

      由于潛流人工濕地內(nèi)的厭氧狀態(tài)是造成脫氮效果差和胞外聚合物積聚的重要緣由,因而,經(jīng)過前端好氧池曝氣水體增氧來改善濕地的氧化環(huán)境是提升其脫氮效果的重要措施之一。該辦法已在相關(guān)研討中得到印證,Chazarenc等在程度潛流人工濕地中采用了濕地前端曝氣辦法,提升了總氮的去除率,同時(shí)減少了梗塞物(主要是有機(jī)物)的積聚,使?jié)竦厍岸宋⑸锏臄?shù)量大大增加。但同時(shí)要留意曝氣強(qiáng)度和碳源問題,以防反硝化強(qiáng)度不夠造成硝酸鹽過量積聚。

     

      4.2 人工濕地工藝

     

      4.2.1 濕地空床時(shí)間

     

      本項(xiàng)目中冬季增加人工濕地空床時(shí)間主要是為了加強(qiáng)濕地的自然復(fù)氧才能。經(jīng)過調(diào)控濕地運(yùn)轉(zhuǎn)方式,采取進(jìn)水-滯留-排水-閑置的方式運(yùn)轉(zhuǎn),使人工濕地的復(fù)氧主要包括植物根系泌氧、大氣擴(kuò)散輸氧、排空霎時(shí)濕地飽和浸潤(rùn)面變化產(chǎn)生負(fù)壓力吸入氧氣,濕地空床期間由于床體與大氣中的氧氣存在濃度梯度而產(chǎn)生的對(duì)流輸氧。有研討標(biāo)明,恰當(dāng)?shù)卦黾涌沾矔r(shí)間能提升人工濕地的復(fù)氧量,提升濕地內(nèi)部微生物的數(shù)量與活性,從而加強(qiáng)對(duì)污染物的去除效果。但目前該類研討較少,由于空床時(shí)間會(huì)直接影響植物的生長(zhǎng),因而,目前只是做了初步嘗試,還應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)人工濕地最佳空床時(shí)間的探究,以及空床時(shí)間對(duì)濕地脫氮除磷效果和植物生長(zhǎng)指標(biāo)的研討。

     

      4.2.2 基質(zhì)的粒徑及級(jí)配

     

      本項(xiàng)目中人工濕地類型屬于程度潛流,因而在如何減少短流和死區(qū)等方面做了一些探究。由于不同基質(zhì)的吸附性能存在明顯差別,且基質(zhì)的孔隙率、浸透系數(shù)、含水率、化學(xué)成分等也直接影響著人工濕地梗塞狀況的開展。粒徑較大的基質(zhì),其孔隙大,能夠有效地避免梗塞的發(fā)作。粒徑較小的基質(zhì),其外表積大,有利于增加濕地中微生物的數(shù)量。應(yīng)依據(jù)不同基質(zhì)粒徑下的流體特性,采取合理的基質(zhì)級(jí)配,改惡人工濕地內(nèi)流場(chǎng)散布,這樣不但能減少濕地內(nèi)的短流和死區(qū),也能改善基質(zhì)不同深度上的氧化復(fù)原狀態(tài),以減緩梗塞的發(fā)作。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基質(zhì)粒徑與級(jí)配,在運(yùn)轉(zhuǎn)了6個(gè)月后效果良好,未發(fā)作梗塞現(xiàn)象。

     

      4.2.3 濕地植物

     

      在濕地植物的選擇和配置方面,倡議選擇耐污力強(qiáng)和凈化力強(qiáng)的濕地植物。濕地植物的耐污才能、凈化才能、吸收污染物類型等有所不同,要依據(jù)污水類型和污染水平,選擇適宜的濕地植物。在本項(xiàng)目中運(yùn)轉(zhuǎn)第4個(gè)月發(fā)現(xiàn)傘草的耐污力較弱,由于前段生物工藝呈現(xiàn)過流程調(diào)試,濕地進(jìn)水污染負(fù)荷較高,傘草呈現(xiàn)了大片倒伏死亡的狀況,因而,后期濕地又補(bǔ)種了再力花和梔子花等走根較快的本地植物。因而,人工濕地倡議要選擇抗性強(qiáng)的植物。

     

      一旦前段工藝呈現(xiàn)毛病,人工濕地植物會(huì)接受較高的污染負(fù)荷,因長(zhǎng)期接觸濃度較高的污水,同時(shí)污水容易滋生細(xì)菌,易發(fā)作病蟲害,所以要選擇一些抗逆性強(qiáng)(包括抗病蟲害才能、耐鹽性、耐高溫性以及耐寒性等)的濕地植物,保證生長(zhǎng)穩(wěn)定、易于管理,有利于污水凈化。

     

      五、結(jié)論與瞻望

     

      (1)本項(xiàng)目采用了“A2/O生物前處置-人工濕地工藝處置鄉(xiāng)村社區(qū)生活污水,效果明顯、流程控制煩瑣、運(yùn)維費(fèi)用較低、出水較穩(wěn)定。污水中CODcr、BOD5、NH3-NSS、TP總的去除率分別能到達(dá)86%94%、79%、95%、90%。各指標(biāo)出水水質(zhì)根本能到達(dá)«城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范»(GB18918-2002)的一級(jí)A規(guī)范。濕地出水可直接回用于農(nóng)田灌溉、畜禽飼養(yǎng)、漁業(yè)養(yǎng)殖等,示范效果明顯。

     

      (2)本組合技術(shù)前期投入主要集中在池體改造、工藝流程改造、人工濕地重構(gòu)等方面,一旦流程肯定,經(jīng)過時(shí)控器和PLC控制,后期可完成自動(dòng)控制,運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)煩瑣。日常運(yùn)維費(fèi)則主要包括電費(fèi)、少量藥劑費(fèi)和人工費(fèi)等。項(xiàng)目的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益較明顯,運(yùn)轉(zhuǎn)后受益大眾反映良好。

     

      (3)目前各地已有一些人工濕地與其它生物工藝相分離的工程案例,如好氧+人工濕地工藝處置屠宰場(chǎng)廢水,“A/O+鋁污泥填料人工濕地組合工藝處置鄉(xiāng)村生活污水,增強(qiáng)型化糞池/潛流人工濕地組合工藝處置鄉(xiāng)村生活污水等,均獲得了一定的效果,但是組合工藝的研討更多的是注重實(shí)效性和應(yīng)用性,而對(duì)后端濕地植物詳細(xì)的凈化過程并不非常分明。因而,在將來的研討中,技術(shù)人員應(yīng)注重以下兩個(gè)方面:一是如何完成組合工藝的長(zhǎng)效脫氮除磷以及濕地長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的污染物去除機(jī)理和去除動(dòng)力模型二是。增強(qiáng)濕地植物在冬季如何堅(jiān)持其原有的去污才能方面的研討,使構(gòu)建的人工濕地盡可能全年堅(jiān)持其原有設(shè)計(jì)凈化才能。

     

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