浅谈微动力生物生态集成工艺

于桥水库作为引滦入津系统中的调蓄型水库和饮用水源地, 担负着天津市区人民的生活饮用水和工业用水供水的任务, 是天津市“水源生命线”的中枢。但是随着近年来经济的发展, 于桥水库水质日益恶化, 水库水污染防治和水环境保护迫在眉睫。微动力生物生态集成工艺是污水处理的一项新技术, 本文根据于桥水库穿芳峪小流域村落污水治理浅谈一下这一技术工艺。

1 工程概况

工程所在的穿芳峪流域位于天津市蓟县城东4km处于于桥水库北岸。由于周边村落产生的禽畜粪便、垃圾等固体废物基本上都没有经过无害化处理, 直接露天堆放于街边墙外或随意排放, 因此降水径流产生的污水排入水库。由于各村庄目前基本完成了厕所改造, 冲厕、洗澡进入三个化粪池, 经渗漏、浇地使用很少排放基本不产生径流。禽畜污水的产生主要来源是冲洗污水本次治理区域禽畜养殖不集中, 多以村户为单元, 养殖设施不健全, 因此, 禽畜养殖污水主要来源是养猪粪尿和冲洗污水, 年污水量为3000m3。根据调查春夏季头几场降水产生的村落地表径流为390m3。合计为3390m3。

2 微动力生物生态集成工艺

微动力集成工艺采用以人工湿地技术为核心, 并与沉砂过滤、厌氧生物生物滤池、太阳能曝气技术相结合的微动力生物集成技术对村落污水及分散式养殖废水进行治理。

2.1 沉砂拦污池

生活污水及分散养殖废水经沟渠汇集后, 水体中往往夹带有一定量的泥沙和漂浮物, 如直接进入人工湿地或厌氧微生物滤池, 容易造成后续工艺的堵塞, 影响系统正常运行。因此, 生活污水及分散养殖废水在进入人工湿地及厌氧微生物滤池前, 需要拦截污水中夹带的泥沙和漂浮物。

沉砂拦污池由三个相互连通的密封沉淀池组成, 夹带泥沙, 漂浮物的生活污水及含有粪便的废水由进水管进入第一池依此顺流至第三池。

2.2 厌氧生物滤池

生活污水及养殖废水中高分子有机物浓度较高, 而且氮、磷等污染物多以有机氮和有机磷形式存在于水中 (如蛋白质类、尿素、生物细胞体等) , 不利于后续湿地系统快速分解, 需要通过厌氧环境将高分子有机物降解为低分子有机物、将有机氮降解为无机氮、有机磷降解为无机磷等, 以提高后续湿地处理系统对污染物的去除效率。

厌氧生物滤池是装有填料的厌氧生物反应器, 在滤料表面有以生物膜形态生长的微生物群体, 在滤料的空隙中则截留了大量悬浮生长的微生物, 废水通过滤料层时, 有机物被截留, 吸附及代谢分解, 最后达到稳定化。同时, 厌氧微生物滤池的密闭厌氧环境, 蛋白性有机物通过厌氧发酵而分解, 并产生氨等物质, 具有杀灭寄生虫卵及病菌的作用。

2.3 太阳能曝气

生活污水及养殖废水中溶解氧含量极低, 经厌氧生物滤池处理后, 水中溶解氧含量进一步降低, 处于严重亏氧状态, 不利于后续湿地处理系统中好样微生物的分解。为提高后续湿地处理系统中好氧微生物的分解。为提高后续湿地处理工艺中好氧微生物的活性, 需通过人工措施增加污水中的溶解氧的含量。太阳能曝气机的主要原理是通过太阳能转换装置将太阳能转换为电能, 为曝气机充足能源, 这样有效利用了太阳能为水体进行增氧避免了资源的浪费和环境的污染。

2.4 人工湿地

人工湿地处理单元由人工基质、水生植物和附着在基质及植物根区的微生物组成, 是一种独特的“基质—植物—微生物”生态系统。人工湿地采用波式流人工湿地, 该系统中, 植物扎根于基质床的表层, 植物根系和填料为微生物提供附着的载体, 同时植物根系为微生物提供氧源, 在靠近根区的填料层形成好氧区, 而在远离根区的填料层形成厌氧区或兼氧区, 水体以波浪式流经填料表层和底层时, 反复经过好氧、厌氧以及硝化的过程, 从而实现对有机污染物的和氮磷的高效去除。与自然湿地相比, 波式流人工湿地在相同的面积条件下处理能力大幅度提高, 能够克服天然湿地比较脆弱的缺点, 具有负荷率高, 占地面积小、效果可靠、耐冲击负荷等优点, 而且水流在填料表层以下流动, 不宜滋生蚊蝇。湿地表面种植水质能力强、景观效果好的水生植物, 在净化的同时, 起到良好的景观效果。

3 微动力生物生态集成技术运行方式

工程总体布局上采用分散式布置。全部工程由沉砂拦污池厌氧生物滤池太阳能增氧和人工湿地等四项目工程组成。

整个工程运行方式采用串联的方式。上游生活污水及分散养殖废水经过现有沟渠汇集后自然进入第一级人工湿地, 出水进入现有坑塘内, 与下游渠集的生活污水及分散养殖废水一起, 沿沟渠再自流进入沉沙拦污池, 沉砂拦污池出水自流进入厌氧生物滤池, 厌氧生物滤池出水自流进入坑塘内, 经太阳能曝气装置增氧后, 再自流进入二级人工湿地内, 人工湿地出水自流入于桥水库。

3.1 沉砂拦污池

采用半地下式, 水处理规模500m3/d, 水力停留时间8小时, 总有效容积180m3, 池有效深度2.0m, 池底面积90m2。

3.2 厌氧生物滤池

厌氧生物滤池采用升流式, 为半地下长方形池, 水处理能力500m3/d, 水力停留时间12小时, 孔隙度按50%设计, 池有效容积为500m3, 池有效深度为4.25m, 占地面积125m2。

3.3 太阳能曝气池

太阳能曝气池利用现有沟渠开挖, 曝气水力停留时间6小时, 水处理规模为500m3/d, 池内有效容积为125m3, 水深为1.5m, 底面积为84m2, 池水面高程为20.1m, 底部高程为18.6m, 边坡1∶1, 生态带护坡。池内安装太阳能曝气装置一套, 功率10kw。

3.4 人工湿地总面积为9873m2, 共分两级

一级人工湿地总面积为902m2, 形状按坑塘现有边界设计为不规则多边形, 平均宽度为21m, 长度为43m。

二级人工湿地利用沟渠进行建设, 总面积为8935m2, 形状为不规则的多边形, 平均宽度为38.5m左右, 长度为231.8m。

在微动力生物生态集成工艺运行中监测进水水质CODcr:300mg/L, TN:97mg/L, TP:14mg/L的条件下, 经微动力生物生态集成技术处理后:出水水质能达到CODcr:2 6.4 m g/L, T N:1.6 m g/L, T P:0.2 7 m g/L。符合《中华人民共和国地面水环境质量标准》GB3838-2002。

4 微动力生物生态集成技术综述

微动力生物生态集成技术工艺属人工模拟自然净化系统, 通过系统中水的流动, 水体中动植物、微生物、基质的相互协调作用, 激发水体本身的自净能力, 从而达到对污染物的有效去除。坑塘本身有定量的存水, 水体流动由重力提供, 具有多排多净少排少净的特点, 系统本身也可以产生景观、经济效益。但是工程属初次运行使用, 需要不断调整改善才能使系统更加完善。

摘要：本文通过介绍于桥水库穿芳峪小流域村落污水治理简要介绍了微动力生物生态集成工艺技术在污水处理中的应用。

关键词：微动力生物生态集成,人工湿地