“一体化设备+人工湿地”农村污水处理设备

一、概述

根据广东省肇庆市地处山区、大分散、小聚居等特点，选择“一体化设备+水平潜流人工湿地”系统作为主要工艺开展农村生活污水连片整治工作，系统配套格栅沉砂池及污泥干化池，设计处理出水标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级B标准。经快速调试启动、稳定运行后，6个工程日处理规模合共为605吨，吨水处理成本为0.44元，所有设计指标均能完全满足设计标准，其中化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮等指标可达到一级A标准。经测算，“一体化设备+水平潜流人工湿地”系统仅为传统无动力人工湿地系统占地面积的一半左右，处理效果大幅提升之余，可有效降低农村土地占用面积。

为配套创建广东省优秀少数民族示范乡，顺应国家关于改善农村生活环境的相关政策，提高少数民族的生活水平及幸福指数，在国家及省环保专项资金的支持下，肇庆市开展了农村环境综合整治项目，以“一体化设备+水平潜流人工湿地”作为主要工艺，选取6个试点开展农村污水收集及处理工作，设计标准参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，出水排入附近水体，日常可作为农业灌溉用水使用。目前该农村连片污水处理工程已全部投入运行，工程所占面积仅为采用常规无动力工艺占地面积的约1/2左右[1,2]，处理水质全部可稳定达到设计标准，大部分指标甚至可达到城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

二、污水水量、水质及处理标准

1.1污水水量测算

本次工程共涉及6个行政村，服务人口共约5718人，根据《村庄整治技术规范》选择人均综合用水量指标法进行污水量预测。参考《广东省农村环境综合整治技术指引》分别对中心镇及各自然村两种情况进行测算，人均综合用水量指标取130L/d，污水排放系数取0.9，由此得出各村庄日均污水量。由于中心镇区域面积较大、较分散，污水处理率按85%计；示范村人口居住集中，污水处理率按90%计。中心镇污水收集率按85%进行计算，示范村按100%收集率计算，得出污水量预测。污水处理量总变化系数均取1.2，以此确定各村污水处理站工程建设规模。

1.2主要处理工艺按以往的工程经验，农村连片综合整治通常会选择以“水解酸化+人工湿地”为核心的无动力污水处理工艺，但随着农村空余土地越来越紧张，污水处理规划面积越来越小。“水解酸化+人工湿地”工艺由于占地面积过大，且无动力运行时容易发生堵塞、澭水、发臭等情况，一些缺点随着运行时间增加慢慢开始凸显。为此，结合下帅乡目前的排水系统现状情况，为在降低工程投资和运行成本的同时，达到提高村中绿地建设面积，确保污水的处理达标排放，选择以“一体化污水处理设备+人工湿地”组合处理工艺作为本次连片综合整治的主体技术。

主要工艺流程如下：

图1污水处理工艺流程

三、主要设备及构筑物设计参数

2.1格栅沉砂池

格栅沉砂池均采用钢混结构。其中，日处理量为450吨的中心镇污水处理厂格栅池尺寸（L×B×H）为：4.5×0.6×1.0m；日处理量为30及35吨的其他村污水处理系统格栅池尺寸（L×B×H）为：2.5×0.5×1.0m。为避免雨水影响及保障农村儿童活动安全，格栅池顶设置不锈钢栅栏及有机玻璃盖板，分别上锁，以便于日常清渣。池内设置竖条式人工格栅，粗细各一道。粗格栅栅条间隙20mm，细格栅栅条间隙5mm，安装宽度与格栅沉砂池内尺寸一致，安装角度75°。

2.2一体化污水处理设备

一体化污水处理设备是本工程的核心处理单元，工艺为“厌氧-缺氧-接触氧化法”，分别由三个单元组成：生化池（厌氧池、缺氧池、接触好氧池）；二沉池；清水池。为保证结构稳定、避免腐蚀，整体以304不锈钢建造。一体化设备根据农村生活污水的特点进行了优化，设备尺寸紧凑、配套污水提升泵、曝气风机及污泥回流泵等注重节能，耗电量低，设备结构尽可能避免复杂，以减少在少数民族地区将来运行维护时可能出现的故障及麻烦。

①生化池

生化池采用A/A/O工艺，厌氧段、缺氧段无填料，好氧段采用接触氧化工艺，悬挂立体弹性填料，填料高度1.5m。以日处理量为30吨一体化设备为例，好氧段设置GD63-25型管道泵为混合液回流泵，将好氧池污泥回流至缺氧池以提升脱氮效果，回流比150%，设置HC-25S型回转式鼓风机进行曝气，气水比：10:1。A/A/O工艺中，厌氧段停留时间：1h；缺氧段停留时间：2h；好氧段停留时间：5h；总水力停留时间：8h。好氧段污泥负荷：0.7kg－BOD5/(m3填料·d)，有效水深：2.0m。

②沉淀池功能：将接触氧化池的混合液泥水分离，污泥部分回流至厌氧池。表面负荷：1.50m3/(m2·h)，有效水深2.0m，水力停留时间：2h。污泥干化池后利用剩余空间设置清水池。

2.3污泥干化池

设污泥干化池对一体化设备的剩余污泥进行干化，剩余污水回流至格栅沉淀池。污泥干化池内填充碎石及砂滤料，由下往上分别为：碎石（粒径30-40mm），厚200mm；碎石（粒径10-20mm），厚100mm；碎石（粒径5-10mm），厚100mm；砂滤料（粗砂），厚100mm。日常不使用时以有机玻璃加盖，上锁。

日处理量为450吨的污泥干化池尺寸（L×B×H）为：6.0×3.0×1.2m，日处理量为30及35吨的污泥干化池尺寸（L×B×H）为：1.5×1.5×1.2m。

2.4人工湿地

经一体化设备处理后的尾水基本上可达到设计要求。为确保污水处理效果，增加一座表面流人工湿地系统，进一步降低污水中有机物、SS、氨氮及总磷浓度，通过人工湿地的过滤作用澄清出水，最后排入附近水体。人工湿地内填充石灰石填料，种植根系发达、净化能力强的植物，选择再力花、风车草及美人蕉作为主要湿地植物。设计水力负荷：q=1.5m3/(m·2d)，设计水面坡度：

0.05%～0.1%。碎石填料粒径：20～40mm，湿地高度：1.3m，填料高度：1.0m。布、出水方式为：穿孔管上部布水，穿孔管下部布水。

四、工程调试

农村污水处理设备建成后先对生化池的微生物进行培养。目前常采用的培养方法有间歇直接培菌法、连续直接培菌法和活性污泥接种培菌法。结合下帅乡连片污水处理工程污水处理量少、工期紧、调试期间平均气温较低（约10~15℃）等实际情况，本工程调试工作采用活性污泥接种培菌法进行快速调试，调试时间约25天。具体调试步骤如下：

①往各村污水处理设施中通入生活污水将一体化设备充满水后关闭进出水阀门，共取怀集县城生活污水处理厂活性污泥1吨（含水量约80％），投放至各村一体化污水处理设备好氧池中，通过硝化液回流系统及污泥回流系统接种至缺氧池及厌氧池。

②往一体化污水处理设备中投加葡萄糖、尿素和磷肥，使活性污泥培养期间一体化设备中污水BOD5浓度为120mg/L，BOD5∶N∶P=100∶5∶1。连续闷曝15天，待好氧段中填料上附着足量生物膜后，打开进出水阀门，通入生活污水处理，对出水口各项水质指标进行检测直至出水达标，调试完成。

        五、实际运行效果及注意事项

2019年年初，农村污水处理设备全部调试完成，进入实际运行阶段。初期24小时运行，格栅池内提升泵通过液位控制启停。后发现下帅乡到晚上22:00至早上6:00时间段几乎无任何污水排放，运行时间更改为每天16小时。经一个月的试运行之后，运行效果稳定，各项主要指标全部达到设计标准。

        六、运行成本

本工程日常主要运行成本组成包括电费及人工费，无药剂费支出。每月电费支出约为5000元，在当地聘请兼职现场维护人员一名，主要负责现场巡查、设备维护、池体清洁等工作，月工资为3000元。每月全部费用为8000元，月污水处理量为18150吨，折合吨水处理成本为0.44元。

七、总结

1、农村连片综合整治中采用“一体化设备+水平潜流人工湿地”工艺可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，部分指标可达到一级A标准；

        2、“一体化设备+水平潜流人工湿地”占地面积紧凑，不受高程限制，布置灵活，维护简单，经优化后吨水处理成本仅为0.44元，十分适用于农村生活污水处理；

        3、可根据农村生活污水处理的特点灵活调整运行时间，以进一步节省运行成本及提高运行效率。

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