EV生化、生态组合净化技术处理农村生活污水的应用

李剑敏，朱 杰，卞金良

(江阴市环境监测站，江苏 无锡 214431)

·控制技术·

EV生化、生态组合净化技术处理农村生活污水的应用

李剑敏，朱 杰，卞金良

(江阴市环境监测站，江苏 无锡 214431)

采用EV生化、生态组合净化技术处理农村生活污水，对工艺的运行效果、污染物的去除途径及温度对污染物去除率的影响进行了研究分析。一年的观测结果表明，该工艺结合了生物技术和生态工程的优点，能有效去除生活污水中的有机物、氮、磷和粪大肠菌群，且处理效果稳定。温度对有机物、总磷的去除效率影响较小，对总氮、氨氮去除效率影响较大，在冬季低温条件下，总氮、氨氮去除率有所下降。

生化、生态组合技术;农村生活污水处理;温度;去除效果

张家港河是无锡和苏州之间的重要跨界河流，也是穿越“引江济太”清水通道——望虞河的主要支河。长期以来，工业、农业和生活污染直接影响了无锡和苏州之间生态补偿断面的水质。

据2007年第一次全国污染源普查资料和近两年江阴市环保局统计数据，张家港河(江阴段)COD、氨氮、总氮、总磷的入河量中，生活源所占比例分别达到40%，48%，35%和39%［1］。针对农村生活污水面广量大、收集困难的特点，2009年，江阴建成了18个分散式农村生活污水处理工程，笔者研究的EV生化、生态组合净化技术便是其中一处典型工程。2009年10月起，江阴市环境监测站对该项工程开展了为期一年的监测研究，以期为今后江阴乃至太湖流域农村生活污水的治理提供直接的理论依据和实践经验。

1 工程概况

1.1 工程背景

华士镇位于江阴市东部张家港河沿岸，是江苏省重点中心镇之一，综合实力位居全国百强乡镇前列，并涌现出了华西村等一批先进典型。陆桥社区是该镇一处较大的农村集中居住点，约有850户农户，社区生活污水直接排入张家港河，对水体造成了污染。2008年，市、镇两级政府着手建设陆桥社区生活污水处理工程，改雨污合流排水系统为截流式合流系统，截流全部生活污水和部分初期雨水进行处理。工程采用EV生化、生态组合技术，总投资500万元(污水管网350万元)，占地6 000 m2，2009年3月投入运行，日处理水量200 t。

1.2 工艺流程及特点

社区生活污水由管网汇集，经格栅滤除较大的固体杂物后进入集水池，通过潜污泵提升至EV生化、生态组合净化系统进行处理。工艺流程为“污水管网→格栅→集水池→EV生化、生态复合池→组合净化池→排放”，工程总体布局见图1。

图1 工程总体布局

EV生化、生态复合池是中心水深3.5 m的深水塘，水面上建有环形生态浮岛，采用环保填料作载体，镶嵌种植菖蒲、水芹、茭草、茨菰、水生鸢尾、梭鱼草和千屈菜等挺水植物。浮岛下设置潜水推流生化处理机，可根据污水水质、水量调整开启的台数。当生化处理机开动时，可向水中充氧，使污水与环保填料充分接触，利用异养型微生物高效处理污水中的污染物。EV生化、生态复合池中浅滩湿地部分均种植芦苇、菖蒲、水生鸢尾、水芹和梭鱼草等挺水植物。对浅水区及浮岛植物进行精心选配，可实现自然生态系统的多物种自我演替，从景观上做到三季有花，四季有绿。

EV生化、生态复合池出水通过管道自流进入组合净化池和组合净化沟。组合净化池、组合净化沟是利用现有的废弃沟、塘、洼地加以改造的人工湿地，可以长期保持深度除磷和去除悬浮物的效果。湿地水深0.4～1.5 m，镶嵌种植挺水植物和沉水植物，适当种植一些菱、莲藕等浮水植物，可常年保持水体的净化功能。

1.3 进水水质变化特点

研究表明，农村生活污水主要来自洗涤、沐浴和部分卫生洁具排水，其特点是有机物和氮、磷等营养物含量较高，日变化系数大(3.5～5.0)，一般不含有毒物质，污水中还含有合成洗涤剂以及细菌、病毒、寄生虫卵等［2，3］。本工程建有集水池，对水质起到了调节匀质作用，进入生化、生态处理系统的水质短期内较为稳定。年内，各项污染物指标体现出不同的变化趋势。阴离子表面活性剂(LAS)、悬浮物(SS)未见明显的季节变化，其余污染物指标有较为显著的季节变化，4—9月污染物浓度较低，10—3月污染物浓度较高。水中氮的主要存在形态为氨氮，占总氮的比例平均为81.18%，总汞、六价铬、总铅等污染物未检出。进水水质指标见表1。

表1 进水水质指标

2 工程运行效果分析

一年的观测结果显示，EV生化、生态组合净化技术处理农村生化污水有较为显著的效果。COD、BOD5、总氮、总磷、氨氮、LAS、SS、石油类、动植物油、粪大肠菌群的年均去除率都达到60%以上。出水水质指标按《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)评价:pH、总氮、石油类、动植物油、LAS达到一级A标准;BOD5、总磷达到一级B标准;氨氮质量浓度范围0.084～11.4 mg/L，8 mg/L以上的数据出现在冬季(水温≤12℃)，也达到一级B标准;COD质量浓度最大值为61 mg/L，出现在2010年2月，全年仅有1次超标，其余均达到一级B标准;SS和粪大肠菌群达到一级B标准的数据分别占81%和85.7%。出水水质指标见表2。

表2 出水水质指标

2.1 污染物去除效果分析

EV生化、生态组合净化技术是生化技术和由水生植物、动物、微生物等构建的生态净化系统有机结合的高效水污染治理系统，对农村生活污水中大部分特征污染因子有较高的去除率。COD、BOD5、总磷、总氮、氨氮、SS、LAS、石油类、动植物油的年均去除率分别达到 76.98%，91.59%，87.18%，79.89%，86.48%，68.42%，93.39%，78.95%，84.85%，粪大肠菌群去除率大于99%。污染物去除率统计结果见表3。

表3 污染物去除率统计结果

图2为污染物进出水浓度和去除率的月变化规律。由图可见，进水浓度全年波动较大，出水浓度比较稳定，说明EV生化、生态组合工艺有较好的耐污染负荷冲击能力，出水浓度受进水浓度影响较小。出水水质中总氮、氨氮在冬季出现显著的高峰，COD、BOD5、石油类、动植物油、总磷、SS、LAS、粪大肠菌群等指标在全年的分布较为均匀，没有明显的季节变化。由于人工湿地中植物碎屑未及时打捞干净，SS在2010年1月出现了出水浓度高于进水浓度的现象。全年中，LAS和粪大肠菌群的去除效果最为稳定，LAS去除率在 87.14% ～97.67%之间，粪大肠菌群的去除率均大于99%，SS去除率波动最大，甚至有负值出现。

2.2 污染物去除途径分析

在EV生化、生态复合池中，生态浮岛以弹性填料作为载体，浮岛上种植的植物根系具有较大的比表面积且深入水中，不仅对污染物具有拦截吸附作用，还为微生物生长提供了良好的栖息地，能更好地降解水中有机污染物［4］。因此，COD、BOD5、LAS、SS、石油类、动植物油等污染物在复合池已大部分被去除，去除率分别为 61.9%，83.95%，88.51%，47.37%，68.42%，69.70%。氮的去除主要依靠微生物的硝化、反硝化作用，磷的去除主要依靠生物迁移和污泥的沉积，总氮、氨氮、总磷的去除率分别为32.97%，43.22%，42.58%。

组合净化池、组合净化沟由3个串联的人工湿地构成，通过EV生化、生态复合池预处理的污水流经2个表面流湿地后，再进入垂直流湿地进一步深化处理。由表4可见，人工湿地有较好的脱氮、除磷效果，总氮、氨氮、总磷的去除率分别为46.92%，43.26%，44.59%。普遍认为，人工湿地的脱氮途径有以下几种:植物和其他生物的吸收作用、微生物的硝化和反硝化作用、介质的吸附沉淀作用、氨气的挥发作用。其中微生物的硝化和反硝化作用是湿地脱氮的主要途径［5，6］。进入人工湿地中的磷主要有可溶性磷、颗粒态磷和有机态磷，人工湿地通过基质、水生植物以及微生物的共同作用，实现对污水中磷的有效去除。基质对磷的吸附沉淀作用是人工湿地除磷的主要途径［6，7］。

表4 各工艺段污染物去除率统计结果

图2 污染物进出水浓度和去除率月变化规律

2.3 温度对污染物去除效果的影响分析

EV生化、生态组合净化系统中，有机物主要依靠系统内部微生物吸附降解、植物吸收及填料物理化学作用去除，SS通过过滤、沉淀及吸附等作用去除［8，9］，总磷通过生化污泥的硝化沉积和基质的吸附沉淀作用去除，温度对上述污染物的去除效果影响较小。氮的去除以微生物的硝化和反硝化作用为主，由于硝化反应的适宜温度为20～35℃，反硝化反应的适宜温度为20～40℃，因此，在冬季低温条件下，总氮和氨氮的去除率有所下降(图3)。

图3 总氮、氨氮去除率与水温的相关性

3 结论

(1)EV生化、生态组合净化技术对农村生活污水有良好的处理效果，COD、BOD5、总磷、总氮、氨氮、SS、LAS、石油类、动植物油的年均去除率分别达到 76.98%，91.59%，87.18%，79.89%，86.48%，68.42%，93.39%，78.95%，84.85%，粪大肠菌群去除率大于99%。

(2)LAS和粪大肠菌群的去除效果最为稳定，LAS去除率在87.14% ～97.67%之间，粪大肠菌群的去除率均大于99%。SS去除率波动最大，因湿地中枯死的植物不能及时收割打捞等原因，甚至出现出水浓度高于进水浓度的现象。

(3)EV生化、生态复合池兼具生物接触氧化和生态浮岛滤床的性能，能有效去除污水中大部分有机物和部分氮、磷，减轻了湿地的污染负荷，同时也解决了湿地易堵塞的问题。由表面流湿地和垂直流湿地组成的复合型人工湿地，通过微生物降解、植物吸收和基质的吸附沉淀作用，进一步去除氮、磷和有机物，使水质得到净化。

(4)温度对有机物、总磷的去除效率影响较小。总氮、氨氮去除效率受温度影响较大，在冬季低温条件下，去除率有所下降。

(5)虽然该工艺对农村生活污水有较好的处理效果，但出水水质指标中COD、SS、粪大肠菌群不能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准，且工程占地面积较大，这是其推广应用中的最大限制因素。

(6)农村生活污水处理工程普遍存在重建设轻管理的现象。工程运行一年中，由于操作不当，造成了部分时段处理效果不佳，随着运行时间的延长，湿地的维护管理问题将日益显现。因此，应该制定详细的技术手册来指导工程的规范运行。

［1］ 王飞儿.江阴市张家港河河道综合整治规划［D］.杭州:浙江大学，2010.

［2］ 刘晋.生物生态组合技术处理农村生活污水研究［D］.南京:东南大学，2006.

［3］ 张增胜，杨耀芳，徐功娣，等.农村生活污水分散处理技术研究进展［J］.污染防治技术，2008，21(6):65-67.

［4］ 张文艺，姚立荣，王立岩，等.植物浮岛湿地处理太湖流域农村生活污水效果［J］.农业工程学报，2010，26(8):279-284.

［5］ 赵桂瑜，杨永兴，杨长明.人工湿地污水处理系统脱氮机理研究进展［J］.四川环境，2005，24(5):64-67.

［6］ 曹杰.人工湿地对农村生活污水的处理效果研究［D］.杭州:浙江大学，2007.

［7］ 赵艳，金辉.人工湿地系统除磷研究动态［J］.广州环境科学，2005，20(2):1-5.

［8］ 陈俊，石瑛.人工湿地中总悬浮物的去除机理研究［J］.江西蓝天学院学报，2007，2(4):21-24.

［9］ 余志敏，袁晓燕，崔理华，等.复合人工湿地对城市受污染河水的净化效果［J］.环境工程学报，2010，4(4):741-745.

An Application of the Treatment of Rural Domestic Sewage by Combined EV-biochemical and Ecological Technology

LI Jian-min，ZHU Jie，BIAN Jin-liang
(Jiangyin Environmental Monitoring Station，Wuxi，Jiangsu 214431，China)

Operational efficiencies，removal mechanism and the effect of temperature on removal efficiency for pollutants were studied by combined EV-biochemical and ecological technology for treating rural domestic wastewater.The results of one-year monitoring showed that the process，combined the advantages of biotechnology and ecological engineering，could remove organic matters，nitrogen，phosphorus and fecal coli-group efficiently and stably.Temperature had a significant effect on removal efficiencies of total nitrogen and ammonia nitrogen，whereas influenced organic matters and total phosphorus nonsignificantly.Therefore，the removal efficiencies of total nitrogen and ammonia nitrogen declined under the low temperature in winter.

combined biochemical and ecological technology;treatment of rural domestic sewage;temperature;removal effect

X52

A

1674-6732(2011)-05-0046-05

10.3969/j.issn.1674-6732.2011.05.013

2010-12-21;

2011-01-13

李剑敏(1970—)，女，高级工程师，本科，从事环境监测管理工作。

(本栏目编辑 周立平)