集约式小型污水处理设备在村污水治理中应用及设计案例分析
黄好通
[摘要]农村污水处理存在处理规模小，征地难，资金有限及缺乏专业运行人员等特点，集约式小型污水处理设备通过集成机械结构设计，可以广泛应用于分散式农村污水处理。分析了集约式小型污水处理设备的特点和设备放置方式的选择，同时介绍了设计案例分析，为分散式农村污水处理的治理提供参考。
[关键词]农村污水;集约式小型污水处理设备;污水治理
文章编号：2095-4085（2019）06 -0021 -03
农村生活污水具有污水量小，比较分散，水量变化大，污水浓度低且变化大，可生化性好等特点。现状我国农村污水处理具有以下特点。处理规模小，征地难，资金有限及缺乏专业运行人员。随着“美丽乡村”和“乡村振兴”战略的推进，为从根本上实现农村人居环境明显改善，农村生活污水治理势在必行。
用于农村污水的处理技术主要有化粪池，土地处理，湿地处理，活性污泥法和生物膜法。集约式小型生活污水处理设备将一种或多种不同技术单元进行科学集成后，可以实现工厂化整体制作或者能实现现场安装的污水处理装置。一般处理能力在500m3/d以内，处理工艺主要是A/O法及A2/0法以及接触氧化法等，适用于处理量小，分散广，难以集中收集处理的分散式农村污水处理。
1集约式小型污水处理设备的特点
1.1占地少，节省土地
集约式污水处理设备通过集约式机械结构设计，将主要处理单元集约成一体，节约各处理单元的空间，占地面积小。集约式小型污水处理设备放置在地表，也可以放置在地下。地下式设备埋于地表下，设备的上部可以浮动作为广场或者绿化，因此地下式不占地表面积，相比地上式更加节省土地。
1.2易于安装，造价低，运行费用低
集约式污水处理设备可以实现工厂化整体制作或者能实现现场安装，一般设备采用内涂玻璃钢结构，抗老化耐腐蚀及质量轻的特点，全套装置施工简单，施工工期短，造价低。同时设备能耗小，且可以实现无人值守，整体运行费永刚较低。
1.3运行安全可靠，运营操作简便
集约式污水处理设备所有的设备均可实现自动化精确控制，正常运行时候基本不需要专人运行管理，运行安全可靠，仅需定期对设备进行维护和保养即可，运行操作简单，特别适合专业人员缺乏地区的污水处理，
2设备放置方式的选择
集约式小型污水处理设备放置在地表，也可以放置在地下。两种方式各有优缺點。将污水处理设备安装在地面上，必须配套建设保温房，因此占用一定的地表空间，同时噪音，臭气等对环境影响较大。优点是由于设备放置在地表，设备出现故障时候，检修方便，再者设备放置环境较好，使用寿命长，污水处理设备受环境因素影响较小，因此，应用相对广泛。
将污水处理设备放置于地下，称为地埋式污水处理设备。因为它可以埋在地下，设备上部覆土后可以作为广场或绿地，因此节约空间和土地。地埋式污水处理设备噪音小，臭味少，对环境的影响较小。但是由于它埋在地下，一旦设备故障，维修不方便，同时还要考虑设备的防冻及场地防洪等。地埋式污水处理设备对环境的适应性不强，这是最大的缺点，一般用于土地紧张，环境要求较高的地方。
3集约式污水处理设备设计案例分析
3.1案例概况
案例选择某新型农村社区的处理，主要处理社区居民的日常生活污水，处理规模为80m3/d，该污水可生化性好，较容易处理，进水主要指标如下：COD≤400mg/L， BODs≤220mg/L， SS≤220mg/，氨氮≤35mg/L，总磷≤3.5mg/L，pH为6-9。出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920- 2002）中绿化，冲厕用水的水质要求。
3.2工艺流程分析（图1）
根据进水水质特性分析和出水水质要求，确定选择以生物接触氧化为主体的工艺，具体处理工艺流程如下。
3.2.1各工段说明
（1）水力筛水力筛能的作用是为了防止后续水泵和管道堵塞，能够连续自动去除污水中大的悬浮物和漂浮物，减轻后续处理构筑物和设备的压力，确保正常运行。
（2） -体化设备及机械过滤器一体化设备包括调节水解池、缺氧池、生化池、沉淀池、中间池和中水池6个部分，配以机械过滤器及附件设备，可以完成污水的处理和中水的产生全过程，从而保证出水达标回用。
3.2.2占地情况
本工程位于地下车库，占地尺寸为6.5m×16.5m，约108m2。
3.3主要工段设计
（1）调节水解池调节水解池由池体、填料和布水、排泥系统组成。污水进入调节水解池主要有两个作用。第一，进行污水水量的调节和水质的均一。该项目的生活污水水量和水质在一天不同时段存在较大差异和变化，为使后续工段正常运行，减轻污水的高峰流量和浓度的负荷冲击，在水解调节池内将高浓度和低浓度的水进行调节混合，保证后续处理单位的进水水质和水量相对稳定，便于生化处理阶段的稳定运行。第二，利用生物的厌氧发酵的水解阶段，将固体物质厌氧发酵降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子。调节水解池把反应控制在酸化阶段完成之前，设计时水力停留时间短，效率高，同时提高了污水的可生化性。主要的设计参数：停留时间8.7h。
（2）缺氧池缺氧池半软性填料，在池内菌的作用下，利用调节区来水补充碳源，对回流硝化液进行反硝化脱氮，保证出水总氮达标，同时去除部分COD，节约好氧处理费用。主要设计参数：水力停留时间HRT=3.1h。
（3）生化池生化池污水处理的主体处理单元，生化池主要包含池体，填料，布水系统和曝气等部分。污水自缺氧池进入生化池底部，上向流动中污水与填料接触，微生物附着在填料载体上，接触过程中有机物被微生物吸附，氧化分解，部分转化为新的生物膜，污水得到净化[1] 。相对于生物滤池和其他生物膜法，生物接触氧化工艺兼具活性污泥的特性，可以灵活实现有机负荷的调节，并且克服堵塞现象。该工艺处理效果好，停留处理时间短。COD去除率可达70%～90%，污泥产生量少，污泥产率约为0.2kg-0.4kg干污泥/（lkgCOD去除），运行中可以避免污泥膨胀，无需污泥回流，从而出水水质的相对稳定。主要设计参数：水力停留时间为HRT=8.8h，BOD负荷：0.64kgBOD5/m3填料.d。
（4）沉淀池沉淀池进行好氧生化出水的固液分离。除去生化池中老化的生物膜等固体物质，属于生化处理的一个重要组成部分。沉淀池设计为斜管沉淀池，占地面积小，处理效果较好，比较适合于集约式小型污水处理设施。主要设计参数：表面负荷取1.Om3/m2.h。
（5）中间池收集沉淀池出水，以便将其提升至机械过滤器进行深度处理。主要设计参数：停留时间为40min。
（6）機械过滤器用于进一步去除沉淀后水中的细小悬浮杂质，改善出水水质，使其达到回用要求。主要设计参数：滤速v=6.6m/h。
（7）中水池过滤后的水储存于中水池中，加药消毒后回用或外排。
3.4各处理单元的处理效果
各单元处理效果见表1。
3.5运行成本及效益分析
（1）运行费用运行费用主要包含电费，药剂费用及维护工人员工资等，单位处理成本约2.4元/t（含再生水供水电耗）。
（2）效益分析工程建成运行后，每年可减少向周围环境排放污染负荷为COD= 10.22t，BOD5=6.13t，SS =6.13t。污水处理后完全达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》的标准，再生利用，每年可节约水资源29200t，水费以2.9元/m3计，年可节约水资源费为8.47万元。可减少农村生活污水未经处理对周围水系的影响，为从根本上实现农村人居环境明显改善，保障了人民身体健康。
3.6综合评述
本工程采用了主体为生物接触氧化工艺集约型小型污水处理设备，工艺较为成熟和先进，工程中使用的设备比较节能，技术的先进性和系统运行的稳定性相结合，不仅降低了工程造价及运行费用，又能保障污水的处理效果，从而实现经济效益，环境效益和社会效益的统一。
4结论
农村生活污水具有污水量小，比较分散，水量变化大，污水浓度低且变化大，可生化性好等特点。集约式污水处理设备最大处理规模500m3/d，通过集约式集成机械结构设计，具有占地少，造价低，全自动运行，运行成本低，处理效果好，能满足出水水质要求，在分散式农村污水处理中具有广泛的引用前景。
参考文献：
[1]关学彬，林彰文，吕淑果，海南农村污水处理模式分析[J].环境保护与循环经济，2015，（09）：43-45.
