劉微微

(上海韻水工程設(shè)計有限公司，上海 201707)

0 引 言

上海市的新農(nóng)村建設(shè)立足于國際大都市郊區(qū)的定位和特點，在功能、風格、設(shè)施等方面著眼于人與自然和諧相處，凸顯海派風格、都市風格和江南水鄉(xiāng)風格。以改善農(nóng)民生活質(zhì)量為前提，制定科學合理的發(fā)展規(guī)劃及公用設(shè)施、村民住房、環(huán)境建設(shè)等基本標準，確保新農(nóng)村建設(shè)健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。長期以來，郊縣農(nóng)村生活污水由于沒有市政管網(wǎng)的覆蓋，主要為經(jīng)簡易化糞池處理后就近排入河道，其水質(zhì)未達到排放標準，對水環(huán)境造成不同程度的不良影響。

自2000年以來，上海市已連續(xù)實施以三年為一輪的4輪環(huán)保行動計劃，在環(huán)境綜合整治方面取得顯著的成效，大大改善了農(nóng)村居民的居住環(huán)境以及周圍河道的水質(zhì)。根據(jù)上海市2015-2017年環(huán)境保護和建設(shè)三年行動計劃——水環(huán)境治理與保護專項實施計劃，為進一步鞏固前期農(nóng)村生活污水治理的成果，計劃2018年進行新一輪的農(nóng)村生活污水治理工程。本文以奉賢區(qū)水環(huán)境治理與保護專項實施計劃中的農(nóng)村生活污水改造項目為例，對MBR以及MBR+人工濕地組合工藝在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用進行研究，分析其凈化效果以及在農(nóng)村生活污水中應(yīng)用的適應(yīng)性。

1 研究區(qū)概況

奉賢區(qū)莊行鎮(zhèn)是上海市新農(nóng)村建設(shè)試點鎮(zhèn)，自2009年以來，部分村已實施了地埋式土壤滲濾系統(tǒng)、MBR(膜生物反應(yīng)器)和納管到市政管網(wǎng)等工程，解決了部分村民農(nóng)村生活污水集中處理問題，加之農(nóng)村水環(huán)境綜合治理工程，大大提高了農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量。本文以2018年新一輪農(nóng)村生活污水治理工程中莊行鎮(zhèn)馬路村、張?zhí)链?、浦秀村為例，研究MBR和MBR+人工濕地兩種工藝在農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用，分析兩種工藝的凈化效果，具體情況見表1。

表1 污水處理情況統(tǒng)計表

2 研究區(qū)水質(zhì)狀況

本工藝處理對象以居民生活污水為主，污水主要來源于村內(nèi)居民日常生活排放的衛(wèi)生間糞便沖洗水、淋浴水、廚房污水以及日常清洗廢水等[1]。農(nóng)村生活污水中，污染物以有機物為主，含纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等，還含有氮、磷等無機鹽類，基本上不含有重金屬和有毒、有害物質(zhì)，污水的可生化性好[2]。

雖然未取得本項目區(qū)域內(nèi)農(nóng)村居民生活污水的實測數(shù)據(jù)，但是奉賢區(qū)已實施多年農(nóng)村生活污水處理工程，已經(jīng)積累了一定量的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，所以本文參考近幾年奉賢區(qū)農(nóng)村生活污水處理工程的進水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)作為設(shè)計依據(jù)。見表2。

表2 設(shè)計進水水質(zhì)一覽表 /mg·L-1

3 處理工藝

3.1 平板膜——MBR處理工藝

考慮項目區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟基礎(chǔ)和管理水平的現(xiàn)狀，對于規(guī)模相對較大且人口相對集中的自然村，采用平板膜——MBR處理工藝，流程見圖1。

圖1 平板膜-膜生物反應(yīng)器農(nóng)村污水處理工藝流程圖

農(nóng)村生活污水進入化糞池，在池內(nèi)停留約1～2 d，通過沉淀和消化的作用，主要去除污水中的懸浮性固體污染物、COD，TN、TP也會有一定的削減?；S池出水經(jīng)新建污水收集管網(wǎng)收集后進入格柵井，格柵井的主要功能是均衡水量和水質(zhì)，同時在其前端設(shè)置粗細格柵，攔截水中粗大的懸浮物和漂浮物，保護提升泵和后續(xù)工藝的正常運行。

污水通過格柵井進入沉渣池，再到平板膜-膜生物反應(yīng)器一體化設(shè)備處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由反應(yīng)池體、平板膜MBR組件、曝氣風機、膜出水泵、除磷加藥等部分組成。缺氧池主要使有機物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，主要去除總氮，提高污水的可生化性；將具有獨特結(jié)構(gòu)的浸沒式膜組件置于曝氣池中，經(jīng)好氧曝氣，主要讓活性污泥進行有氧呼吸，進一步使有機物分解為無機物；膜池主要為氨氮的硝化，實現(xiàn)水泥分離，減小出水懸浮物濃度，同時也去除大幅的細菌和病毒；生態(tài)除磷池主要去除總磷；MBR系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)排泥泵泵入MSTD池，MSTD池主要在污泥濃縮的同時實現(xiàn)污泥消化，使剩余污泥排放量大幅減少；設(shè)備房放置水泵、風機、加藥裝置、電控柜等。

3.2 人工濕地

人工濕地作為對有機物凈化效果好、對脫氮除磷效果優(yōu)的處理技術(shù)，在污水處理上被廣泛應(yīng)用。結(jié)合口袋公園的同步建設(shè)，本次馬路村13號、14號以及浦秀村13號處理站后再設(shè)置一定面積的人工濕地。人工濕地配合美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，作為口袋公園景觀之一，后期養(yǎng)護由村負責，濕地植物一年收割一次。

濕地斷面寬8 m，其中生物除磷填料池寬1.5 m，濕地池寬6.14 m，池壁厚120 mm；斷面高0.82 m，底板厚200 mm，池高0.62 m。主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，碎石填充層150 mm，陶粒填充層250 mm，細土填充層150 mm，上部為濕地作物種植，濕地斷面圖見圖2。濕地作物主要采用菖蒲、美人蕉、麥冬草混種，其中菖蒲、美人蕉占據(jù)濕地上部空間生長，麥冬草占據(jù)下部空間。利用濕地內(nèi)的微生物和植物對水中微生物進行進一步的吸附[3]。

4 結(jié)果與分析

4.1 水質(zhì)處理指標

根據(jù)《上海市污水處理出水水質(zhì)暫行規(guī)定》(滬水務(wù)[2017]1077號)中規(guī)定的標準執(zhí)行，對于III類及以上水質(zhì)控制區(qū)，處理尾水應(yīng)達到規(guī)定中的一級A標準；對于其他地區(qū)，處理尾水應(yīng)達到規(guī)定中的一級B標準[4]。根據(jù)奉賢區(qū)各鎮(zhèn)建設(shè)的要求，處理尾水應(yīng)達到一級B標準。見表3。

表3 上海市農(nóng)村生活污水處理工程出水水質(zhì)評價標準

4.2 運行效果

4.2.1 MBR工藝出水水質(zhì)分析

對馬路村、張?zhí)链濉⑵中愦逍陆∕BR工藝處理效果，選取氨氮(NH4+-N)、總氮(TN)、懸浮物(SS)、化學需氧量(CODCr)、陰離子表面活性劑(LAS)、動植物油、總磷(TP)幾項指標，對比標準值，分析系統(tǒng)對污染物的去除效果，結(jié)果見圖3-圖6。

圖3 馬路村凈化效果

圖4 張?zhí)链鍍艋Ч?9月20日)

圖5 張?zhí)链鍍艋Ч?11月20日)

圖6 浦秀村凈化效果

由圖3-圖6可知，該處理工藝均達到上海市農(nóng)村生活污水處理工程出水水質(zhì)評價標準一級B標準，通過該系統(tǒng)，基本可以削減該部分污染負荷。有個別點位的總氮和懸浮物的出水濃度略高，主要由于進水水質(zhì)、水量的不穩(wěn)定，以及污水在系統(tǒng)中水力停留時間較短，整個系統(tǒng)作用時間不夠，截留作用不夠大，但仍對污染物有很大的去除效果，依然滿足出水水質(zhì)標準要求。

4.2.2 工藝不足問題

MBR工藝暫時運行時間較短，初期出水水質(zhì)較好，后期隨著氣候變化，需時刻監(jiān)測水質(zhì)的變化情況，調(diào)整進水水質(zhì)的水量，來穩(wěn)定MBR工藝的出水水質(zhì)。因MBR處理工藝出水水質(zhì)較好，人工濕地對有機物的進一步去除率較低，暫時人工濕地主要體現(xiàn)在口袋公園的景觀效果上，后期需進一步監(jiān)測MBR+人工濕地組合系統(tǒng)的處理效果。

4.3 效益分析

MBR工藝與傳統(tǒng)污水處理方法具有很大區(qū)別，由于膜的存在大大提高了系統(tǒng)固液分離的能力，從而使系統(tǒng)出水水質(zhì)和容積負荷都得到大幅度提高。由于膜(孔徑0.1 um)的過濾作用，微生物被完全截留在膜生物反應(yīng)器中，實現(xiàn)了水力停留時間與活性污泥泥齡的徹底分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥法中污泥膨脹問題。

本系統(tǒng)生活污水處理出水可作為中水用于灌溉用水，不僅節(jié)約了水資源，而且氮磷含量相對較高，可節(jié)省肥料。

作為因地制宜的小型污水處理系統(tǒng)，污水處理技術(shù)運行費用較低，改變了傳統(tǒng)污水處理模式將生活污水與工業(yè)污水統(tǒng)一輸送至污水處理廠，需要大量污水泵站接力，消耗大量動力消解污染負荷。

柔性膜占地小、曝氣量低的特點，使能耗和后期運行維護費用大大降低。

本系統(tǒng)的實施，將污水糞便全部收集處理，出水達標排放，結(jié)合水系整治，將大大改善農(nóng)民的環(huán)境問題，改善農(nóng)村的村容村貌，提高衛(wèi)生、生活水平，保護人民身體健康，促進社會穩(wěn)定。

污水直接入河，給河道水環(huán)境造成極大威脅。采用生活污水分散處理的方式能使污水被就地處理和消耗掉，排入河道的出水符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)和《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838-2002)中規(guī)定的水環(huán)境保護要求，不給河道增加污染源，減輕河道水環(huán)境容量的壓力，有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。水環(huán)境、水生態(tài)和水景觀的改善將促進本地區(qū)資源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié) 論

針對莊行鎮(zhèn)3個村不能納管農(nóng)戶，采用平板膜-膜生物反應(yīng)器工藝技術(shù)進行生活污水處理，經(jīng)運行管理，MBR能有效攔截污染負荷，其出水水質(zhì)能夠符合《上海市污水處理出水水質(zhì)暫行規(guī)定》(滬水務(wù)[2017]1077號)中一級B標準。部分系統(tǒng)末端增加人工濕地處理技術(shù)，進一步攔截削減入河污染負荷，同時濕地景觀還美化了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境[5]。但該系統(tǒng)還會受進水水質(zhì)、水量以及氣溫、水力停留時間的影響，還需進一步優(yōu)化技術(shù)參數(shù)。但綜合其效益分析，本工藝技術(shù)占地省、技術(shù)先進、管理方便，可以為周邊難以納入市政污水管網(wǎng)的污水處理提供工藝示范。同時該工藝可以有效改善周邊河浜的水體水質(zhì)，易于與新農(nóng)村建設(shè)理念相結(jié)合，打造美麗鄉(xiāng)村，促進村鎮(zhèn)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，易于推廣使用。