中核新能核工业工程有限责任公司 山西太原 030012
摘要：污水田下土地处理工艺具有投资较少、流程简单、运行成本低、处理效果稳定、管理维护方便等优点，适合农村污水处理。本试验通过分析农村污水变化规律，探究工艺最佳运行参数，同时研究反冲洗对处理效果的影响，验证该工艺在农村污水处理方面的可行性与实用性。
关键词：污水田下土地处理；农村污水；生物脱氮；混凝除磷；应用
我国农村污水处理日益受到重视，要求从经济性、稳定性、适用性方面开发符合农村污水特点的污水处理工艺[1]。然而，常用的生态处理和生物处理技术都存在一定程度的缺点，因此可以将几种工艺组合形成新的污水处理工艺。污水田下土地处理工艺具有投资较少、流程简单、运行成本低、处理效果稳定、管理维护方便等优点，其应用研究在农村污水处理方面具有重要意义。本试验从工艺选择、生物脱氮运行条件优化、混凝剂的选择和最佳投加量、反冲洗时间和强度对出水效果的影响等情况，验证该工艺在农村污水处理方面的可行性与实用性。
1 山西某镇污水特点及污水处理厂现状
1.1 污水来源及特点
山西某镇污水以餐馆、商店以及居民日常生活产生的污水为主，污水COD浓度较低、C/N较低、TP浓度较高，且具有夏季污水量多、春季污水量少，夏季污染物浓度低、春季污染物浓度高的季节性变化规律。
1.2 污水处理厂现状
山西某镇污水处理厂建于2018年12月，设计处理规模500m3/d，设计出水标准化学需氧量、氨氮、总磷三项指标要达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准，其余指标要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。该污水处理厂每天实际处理量250~300m3，采用污水田下土地处理工艺，流程见图1。
图1 工艺流程图
2 试验方法及计划
2.1 试验方法
本次试验在系统连续运行的情况下，每周三进行一次取样，取样地点为集水池、中间水池和消毒池，同时测定水样的COD、氨氮、TN、TP、温度、pH、DO等指标。检测指标及检测方法如表1所示[2]。
2.2 试验计划
为研究田下污水土地处理工艺对农村生活污水的处理效果，验证该工艺在我国农村污水处理方面的适用性与可行性，本试验对该工艺进行运行规律分析、运行条件优化研究、稳定性优化研究。试验时间为2019年4月至7月，具体试验安排如下：
（1）农村污水产生规律研究试验。监测4月至7月污水厂进水水质水量变化情况，分析该地区污水季节性变化情况；每小时记录污水厂进水量，观察24小时污水量变化情况；综合分析该地区污水变化规律。
（2）生物脱氮效果优化研究试验。优化土地处理系统曝气量，对比在不同内回流比（100%、150%、200%）、厌氧段/好氧段水力停留时间（0/28.57、4.76/23.81、11.11/17.46）条件下，土地处理系统对污水氨氮、TN的去除率，确定系统最佳脱氮条件。
（3）混凝除磷效果优化研究试验。通过添加混凝剂来达到强化除磷的目的，比较不同浓度（0-100mg/L）的混凝剂以及投加方式对TP去除效率的影响，确定最佳混凝剂投加方式和投加浓度。
（4）系统稳定性优化研究试验。通过观察并记录土地处理系统不同反冲洗时间（0~15min）和不同反冲洗周期（1~3周）土地处理系统排泥情况，以及机械过滤器不同反冲洗周期（1~3d）除磷情况，优化该工艺的运行稳定性，确定最佳反冲洗时间和反冲洗周期。
3 工艺系统优化试验
3.1 生物脱氮效果优化研究
生物脱氮的机理为有机氮在氨氧化细菌作用下被转化为氨氮，氨氮被硝化细菌氧化为硝酸盐氮，最后硝酸盐氮在反硝化细菌的作用下被还原为氮气。本阶段试验探究了土地处理系统生物脱氮过程的两个主要影响因素：污水在缺氧段/好氧段水力停留时间以及内回流比对氨氮、TN去除率的影响，优化了系统运行条件，确定在土地处理系统1-4#曝气管阀门关闭、5-9#曝气管阀门开启、11-12#曝气管阀门关闭且系统内回流比200%条件下，氨氮去除率为56.5%、TN去除率57.4%，系统具有较好的生物脱氮效果。
3.2混凝沉淀与除磷效果优化研究
混凝处理就是通过投加混凝剂使废水中的胶体和悬浮态的污染物质形成絮凝沉淀，使其加快从污水中分离出来，从而提高污水的处理效率，改善出水水质。本阶段试验主要研究混凝处理对系统处理效果尤其是除磷效果的影响：通过分析污水厂进水特点，选择PAC作为本次试验和污水厂运行的混凝剂；比较前置投加和后置投加的出水效果，选择后置投加的方式；投加浓度为50mg/L，此时TP去除率86%，出水TP浓度0.2mg/L，总磷指标要达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准。不仅提高了整个系统的净化能力，还可以节省混凝剂使用量。
3.3 反冲洗条件优化研究
土地处理系统运行过程中由于生物膜增值和老化、沉淀物质堆积等问题，会出现系统水头损失增加、沟流现象加重、出水效果变差、滤池堵塞等问题。此时必须通过反冲洗来恢复系统的正常功能。但是，不恰当的反冲洗时间、反冲洗强度和反冲洗周期会影响系统运行。因此，必须确定最佳反冲洗条件，以保证系统连续高效运行、减少物质和能源消耗。本阶段试验探究了反冲洗对土地处理系统和机械过滤器处理效果的影响：该阶段试验在反冲洗强度确定的情况下，通过研究反冲洗时间和反冲洗周期对土地处理系统和机械过滤器处理效率的影响，确定了土地处理系统在气冲时间15 min、反冲洗周期15天条件下有较好的处理效果，以及机械过滤器气冲5min、气—水联合反冲10min、水冲10min、冲洗周期2天的最佳运行条件。
4 结论
综上所述，污水田下土地处理工艺采用A/O工艺与土地处理系统相结合的方式。相比于传统的土地处理系统，该工艺同时具有两种工艺的优点，在脱氮除磷方面的能力有了较大提升，化学需氧量、氨氮、总磷三项指标要达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准，其余指标要满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准A标准。总之，污水田下土地处理工艺具有基建和运行成本低、运行稳定、操作简单、处理效果好等优点，在农村污水处理方面有较强的可行性与实用性。
参考文献
[1]张文广.农村生活污水处理技术分析[J].绿色环保建材，2018（03）：42.
[2]李艳春.北方地区村镇生活污水处理工艺探讨[J].环境保护与循环经济，2016，36（10）：38-40.
论文作者:王子玥
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/26
标签：污水论文; 污水处理论文; 工艺论文; 系统论文; 土地论文; 效果论文; 混凝剂论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;