混合工艺处理农村生活污水试验研究

摘要: 针对农村生活污水产生量大、分散、不便于管理等特点，并结合农村的实际情况，提出了“ABR + 人工湿地”组合工艺处理农村生活污水的新思路，采用ABR 与人工湿地相串联运行的方法对实际农村生活污水进行处理，试验结果表明，“ABR + 人工湿地”组合工艺对农村生活污水具有较好的处理效果，对于有效解决农村水污染问题具有重要的实际意义。

关键词: 农村生活污水; ABR 工艺; 人工湿地; 污水处理

中图分类号: X703．1 文献标识码: A 文章编号: 1672-643X(2012) 06-0158-02

Experiment of comprehensive technology in treatment of rural domestic wastewater

HE Zhanfei1，CHEN Yuanyuan2，XUN Fangfei3

Abstract: Aimed at the characteristics of large，scattered，unconvenient manageable of rural domestic wastewater，and combined with the actual situation of rural areas，the paper proposed“ABR + Constructed wetland”integration process for treatment of rural domestic sewage with new ideas，ABR with constructed wetland was adopted to treat the actual rural domestic sewage in serines running．the test results show that “ABR + Constructed wetland ”integration process has good treatment effect on rural sewage treatment，and important practical significance for effectively solving the problem of rural water pollution．

Key words: rural domestic wastewater; ABR technology; constructed wetland; wastewater treatment

0 引言

农村生活污水作为农业面源污染的一个重要组成部分，以产生量大、分散、不便于管理等特点一直没有得到有效的控制和治理。近年来农村生活污水无序排放已成为农村环境污染的重要污染源，造成农村河道水体变黑发臭、蚊蝇孽生，生活污水中的病菌虫卵引起疾病传播，使广大群众的身体健康受到极大的影响［1］。国内传统的污水处理工艺由于投资大、能耗高、运行费用高、管理难度大等原因，难以在农村推广应用［2-4］。

1 试验材料与方法

1．1 试验装置

本次试验选用的厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor，简称ABR) 由有机玻璃制成，尺寸为70 cm×20 cm×40 cm，有效容积30 L，共分为5 格，整个装置采用厌氧密闭方式，进水方式采用蠕动泵控制，水温采用水浴方式控制，ABR 构造示意图见图1。人工湿地反应器(Constructed Wetland Reactor)尺寸为100 cm×50 cm×80 cm，采用轻质陶粒滤料代替土壤或者砂石作为基质，填装高度为50cm，选取芦苇作为湿地植物均匀种植。ABR 与人工湿地串联运行，其中人工湿地作为二级处理在自然温度条件下运行，工艺流程如图2 所示。

1．2 试验水质

本试验用水为实际农村生活污水，其水质指标见表1。

1．3 分析项目及测试方法

根据农村生活污水的特点及试验内容的需要，确定水质测试项目及相应的分析方法见表2。

图1 ABR 池构造示意图

图2 ABR-人工湿地组合工艺流程示意图

表1 试验用水(生活污水) 水质指标  mg/L

表2 实验分析项目及实验方法［5 -6］

2 结果与讨论

2．1 HRT 对系统的影响

2．1．1 HRT 对ABR的影响

本次试验ABR 进水浓度控制在350 mg/L左右，改变HRT (Hydraulic Retention Time，即水力停留时间，简称HRT) ，从24 h逐渐降低到6 h，分别考察了不同HRT 对ABR 运行性能的影响，试验结果如图3 所示。

由图3 可知，CODCr的去除率随着HRT的降低而有所上升，主要是因为较短的HRT 可以增大水流速度，增强底物与污泥的混合程度，缓解后部格室基质不足的状况，当HRT 降低为6 h 时，CODCr去除率下降较为明显，分析原因主要是因为污泥与污水接触时间短，基质没有被微生物充分利用，且由于水流速度快，出现了轻微的污泥流失。HRT 在8 ～ 12 h时，CODCr的去除率变化不显著，从经济性角度考虑，将8 h 作为ABR 最佳水力停留时间。经连续两周培养，发现ABR 格室开始有气泡产生，且CODCr去除率稳定在80%左右，说明ABR 达到稳定运行。

2．2．2 HRT 对人工湿地的影响

本次试验人工湿地HRT 由7d 逐步减少为1 d，考察不同HRT 人工湿地对CODCr去除率的影响。由图4 可知，当HRT由7d 逐步减少为4d 时，CODCr去除率变化不明显，当HRT 由4d 逐步减少为1d 时，CODCr去除率呈明显下降趋势，从经济性角度考虑，将4d 作为人工湿地最佳水力停留时间。经过连续4 周培养，芦苇生长旺盛，且CODCr去除率稳定在50%左右，说明人工湿地达到稳定运行。

2．2 ABR-人工湿地系统稳定运行阶段

ABR-人工湿地系统达到稳定运行后，整个系统对CODCr去除率稳定在90%左右，对SS的去除率稳定在95% 左右，对氨氮的去除率稳定在65% 左右，说明ABR-人工湿地系统对农村生活污水具有较好的处理效果。ABR-人工湿地系统对生活污水中的CODCr、SS 和氨氮的去除效果如图5 所示。

图3 不同HRT情况下ABR中CODCr去除效果变化

图4 不同HRT情况下人工湿地中CODCr去除效果变化

图5 ABR-人工湿地系统对生活污水的去除效果

氨氮去除效果不高的原因: 厌氧环境下，该系统ABR 反应器水体中的有机氮通过厌氧菌发生氨化作用，使有机氮转化为氨氮，而氨氮在厌氧条件下由于缺少电子受体，无法进行硝化反应，因而ABR 对氨氮的去除效果不佳。因此试验中生活污水中的氨氮主要通过人工湿地的水生植物吸收、微生物的硝化和反硝化等途径去除。

3 结论和建议

(1) “ABR-人工湿地系统”处理农村生活污水是可行的，经过处理后的农村生活污水中CODCr、NH₄⁺-N、SS 等污染物排放浓度可满足《污水综合排放标准》GB8978-1996中表4 中一级排放标准。

(2) 该组合工艺具有以下特点: 投资低、能耗和运行成本低、管理简单; 废水中CODCr、SS 去除效率高，耐冲击负荷能力强，剩余污泥量少。

参考文献:

［1］周正伟，吴军，夏金雨，等．我国南方农村生活污水处理技术的研发现状［J］．山东建筑大学学报，2009，24(3) :261-266．

［2］陈俊敏，贾滨洋，付永胜．表面流人工湿地用于农家乐旅游设施污水处理的试验研究［J］．农业环境科学学报．2006，25(增刊) : 191-193．

［3］刘大银．ABR 反应器处理生活污水的研究［J］．华中师范大学学报(自然科学版) ，2003，37(4) : 514-517．

［4］付融冰，杨海真，顾国伟．潜流人工湿地对农村生活污水氮去除的研究［J］．水处理技术，2006，32(1) : 18-22．

［5］奚旦立，孙裕生，刘秀英，等．环境监测［M］(第三版)．北京: 高等教育出版社，2007: 553-567．

［6］《水和废水监测分析方法》编委会，水和废水监测分析方法［M］．(第三版) 北京: 中国环境科学出版社，1998:253-266．

作者简介：何占飞(1982-) ，男，石家庄人，硕士，工程师，从事水污染控制及环境评价工作。