“升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺在农村生活污水处理中的应用效果研究

摘 要：以鲤塘村新进二社农村生活污水巩固提升工程为依托，对“升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺在农村生活污水处理中的应用效果进行研究，旨在探索改善农村人居与自然环境的污水处理工艺。

关键词：升流式生物接触氧化；香根草浮岛；农村生活污水

中图分类号：X799.3 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）17-135-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.17.029

0 引言

从因地制宜、系统集成处理等理念出发，选择“升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺作为污水处理站点的主要处理工艺［1］。该工艺的特点是利用生物膜上汇集的多种微生物所形成的稳定生态系统及香根草发达的根系对污染物进行深度处理，从而使生活污水达标排放。

1 工程项目简介

在鲤塘村新进二社农村生活污水巩固提升工程实施前，新进二社没有专门的污水收集、处理系统，其污水通过房前屋后的沟渠排入鲤塘一涌、二涌，造成生态污染。该项目为鲤塘村新建污水收集管网与处理系统，主要建设内容包括DN300双壁波纹管656 m、DN200PVC管1 266 m、污水处理站点1座（设计规模50 m3/d），排水体制为雨污分流制。

2 “升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺

2.1 工艺简介

“升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺（图1和图2）主要由生化反应系统、香根草浮岛系统组成，该组合能有效应对浓度较高的生活污水［2］，污染物得到大幅降解［2］。此外，出水中富含溶解氧，这对整治排入的受纳水体极为有利。

2.2 工艺流程

“升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺流程如图3所示。

2.3 工艺说明

2.3.1 升流式生物接触氧化系统

升流式接触氧化池剖面示意图如图4所示。污水经格栅拦渣、厌氧调节后进入生物接触氧化池底部，水流在氧化池内向上流动。生物接触氧化池内设置曝气装置，选用曝气机为复叶液下曝气机，采用复合结构组合叶轮，在高性能、低转速驱动系统带动下将水和空气从上部吸入紊流室，水流、空气在紊流室剪切、粉碎、乳化，使氧分子从气相迅速扩散到液相，实现气、水充分混合。细小密集的空气泡向上流动带动池中污水，使其以一定流速流经填料。生物接触氧化池内装满挂膜料，同时投加微生物菌种进行驯化和调试，微生物菌种吸附在填料上形成生物膜，污水中有机物在随水流动过程中与生物膜发生接触而被吸附，在较短时间内消除水体黑臭，去除或减少水体中的COD、BOD、H2S等污染物质，同时也使好氧微生物快速生长繁殖，充分发挥代谢、降解作用，为后续处理带来生物活性。其优点是生物膜上汇集多种微生物，形成稳定的生态系统和食物链，耐水冲击能力较强；升流式设计能提高氧利用率，节约能耗，且能保证生物膜活性；微生物附着在生物膜上，产泥量小，不需要污泥回流，剥落和生长可以自动保持平衡，维护管理方便。

2.3.2 香根草浮岛系统

香根草浮岛系统平面图如图5所示。生物接触氧化池的出水端进入香根草浮岛系统。香根草是禾本科多年生粗壮草本植物，高可达2.5 m，中空，叶鞘无毛，顶生叶片较小，主要分布在我国江苏省、浙江省、福建省、台湾省、广东省、海南省及四川省。

香根草浮岛系统由集水池、过滤池、浮岛池组成，主要作用是利用香根草根系（如图6）发达的特点，对前端生化处理的出水进行深度处理，是实现水质达标的保证。该项目的具体做法是将香根草种植在亲水浮盘上构成香根草植物浮岛，充分利用植物根系吸收剩余微量污染物，促进水生植物、水生动物、微生物的协作平衡，由此形成水下拦截系统，完整过滤、吸附和拦截多余的COD、氨氮、总氮、总磷及悬浮物。经测试表明，1 m2的浮岛池能提供5～8 m2的根系表面积，对低浓度废水中氨氮、COD、BOD和油脂的去除率分别为97.1%、71.5%、73.7%和89.8%，对总氮、总磷的吸附率达到91.2%、96.7%，对COD和氨氮的最高处理浓度分别为1 800 mg/L、700 mg/L［3］。

3 污水处理站点建设费用

工程费用组成主要包括预处理系统、生物接触氧化系统、香根草浮岛系统及附属的自动控制系统等，主要建设费用组成见表1。

4 项目实施情况

4.1 项目实施前

项目实施前，农业部门对鲤塘一涌、二涌进行了多次污染治理和环境整治，虽然效果显著，将河涌水质由劣Ⅴ类提升为Ⅳ类，但源头的污染——新进二社的生活污水仍然直排进入河涌，产生生态污染问题。新进二社之前没有污水收集、处理管网，因此村民的生活污水都是排入房前屋后的沟渠，不仅污染了河涌水质，也导致了农村人居环境的恶化。

4.2 项目实施过程

4.2.1 村民关系协调

促使村民理解工程的建设目的，旨在改善人居环境和自然环境，并使村民积极配合工程建设，施工方与村民的关系良好。

4.2.2 用地选址协调

污水处理站点的选择几经周折，最终确定在鱼塘的塘基中央，避免了农村有效土地占用的问题。鱼塘业主也积极配合，主动降低鱼塘水位，方便施工。

4.2.3 村民苗木协调

站点施工需要建设用于设备、材料运输的临时便道，会占用村里部分田地。在有关领导的协调下，施工队伍与村民就赔偿条件达成共识，使施工过程顺利进行。

4.3 项目实施后

4.3.1 技术性结果

项目试运行60 d后，微生物挂膜成功，出现绿色丝藻菌。处理的污水水质清泽透明、无异味，4次检测出水水质均达到一级标准，处理效果显著。说明工艺设计合理，施工完善。

4.3.2 人居环境整治效果

项目实施后，村寨环境改善较大，村内不再有污水横流、臭气熏天的状况，受纳水体的河涌也清澈透明，村民的生活质量得到了较大提升。

4.3.3 政府、群众关系

由于治理效果显著，村民十分满意，政府形象和公信力得到提高，党政群关系得到实质性巩固。

5 水质检测情况

5.1 第1次检测

处理站点运行一周后，施工单位初步检测（自检）运行情况，COD、总氮、悬浮物及氨氮处理率都在70%以上，说明设备运行正常；而总磷的处理率偏低，说明香根草浮岛的作用还没有充分发挥（冬季植物生长缓慢），但所有检测指标均达到广东省《农村生活污水处理排放标准》（DB 44/2208—2019）中的一级标准（见表2）。

5.2 第2次检测

运行3周后，由区水务局抽检，检测结果（见表3）表明，COD和氨氮的去除率分别为87.2%和90.4%，均达到一级标准，说明该工艺对农村生活污水的处理效果是显著且可行的。但此次检测并未对总氮、总磷及悬浮物进行检测。

5.3 第3次检测

随着调试运行时间的延长，第4周委托第三方机构进行正常检测，而取水时恰逢村寨的食堂冲洗排水，因而进水口的污染物浓度受到影响，所有指标偏低。但检测数据（见表4）显示，污水处理后的各项指标达到一级标准（见表4）。

5.4 第4次检测

试运行50 d后，委托第三方机构进行第4次检测，此时香根草根系长度在30 cm以上。检测结果（见表5）显示，主要指标COD、氨氮、总氮、总磷的去除率均在85%以上，水质再次达到一级标准。说明设备已经正常运行，激活的微生物开始产生活性淤泥，香根草根系也开始发挥过滤与吸附作用。

6 研究总结

目前，广东省农村生活污水处理大多采用一体化污水处理设施或“厌氧+人工湿地”技术，虽然具有一定的处理效果，但缺点也比较明显，一体化污水处理设施的建设、运行费用较高，“厌氧+人工湿地”技术则存在占地面积大、处理标准低等问题，特别是在暴雨过后，泥沙的冲击过大，往往导致人工湿地的负荷超标，从而出现板结和堵塞现象，处理效果下降，进而导致出水不达标［4］。而近年来，随着农村污水管网及雨污分流改造的愈加完善，污水处理站点进水浓度进一步提高，人工湿地的短板愈加明显。因此，该项目放弃了高成本的一体化污水处理设施和占地较大、效率较低的人工湿地，选用“升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺，不仅节约了建设成本，而且治理效果显著，达到广东省《农村生活污水处理排放标准》（DB 44/2208—2019）中的一级标准，这说明项目的设计是合理、可行的［5］。

7 展望

“升流式生物接触氧化+香根草浮岛”工艺是对国内农村生活污水巩固提升的改良，对农村生活污水与养鱼塘废水处理具有较好的处理效果，可在集中村落进行综合性应用，在广东省农村生活污水巩固提升工程中，具有推广应用价值。

参考文献：

［1］梁祝，倪晋仁.农村生活污水处理技术与政策选择［J］.中国地质大学学报（社会科学版），2007（3）：18-22.

［2］马博英，徐礼根.供氮水平对香根草光合特性和抗氧化酶活性的影响［J］.园艺学报，2007（2）：469-472.

［3］刘艳，黄乔乔，马博英，等.高温干旱胁迫下香根草光合特性等生理指标的变化［J］.林业科学研究，2006（5）：638-642.

［4］白磊磊.农村生活污水处理实用技术研究［D］.成都：西南交通大学，2011.

［5］赵迎迎.生态节能型农村生活污水处理技术研究［D］.南昌：南昌大学，2012.