人工快渗工艺污水处理论文

摘要通过对渝东北地区10个区县210余座乡镇生活污水处理厂的实地调查研究，发现乡镇生活污水处理工艺具有多样性，主要为生物转盘、人工快渗、膜生物反应器以及梯田式多级人工湿地等。以下是小编精心整理的《人工快渗工艺污水处理论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

人工快渗工艺污水处理论文 篇1：

人工快渗—人工湿地—浮岛工艺处理农家乐生活污水

摘要：针对湖北省十堰市百二河沿途农家乐污水的水质特点，从当地水质规划要求出发，结合当地实际设计基于分散式生活污水处理方式的人工快渗-人工湿地-复合浮岛组合工艺对其进行处理。考察该组合工艺稳定运行过程中对化学需氧量（COD）、总氮（TN）、铵态氮（NH+4-N）和总磷（TP）的去除效果及各工艺对水体中污染物的去除贡献率。结果表明，该组合工艺对百二河流域周边农家乐生活污水处理效果较好，对COD、NH+4-N、TN、TP 的平均去除率分别为86.2%、88.3%、91.1%、89%，系统的抗冲击能力较强，出水的COD、NH+4-N浓度、TN浓度、TP浓度达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类标准，是一种较好的组合工艺。这为百二河流域地区处理农家乐生活污水提供了重要的借鉴和参考。

关键词：人工快渗；人工湿地；复合浮岛；生活污水；污水处理

收稿日期：2016-01-15

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（编号：2012ZX07205-002）。

作者简介：孙鹏（1987—），男，山东海阳人，博士研究生，主要从事水污染控制技术研究。E-mail：piaofeixue_sp@163.com。

通信作者：崔康平，男，博士，教授，主要从事水体污染控制研究。E-mail：cuikangping@163.com。湖北省十堰市百二河作为丹江口水库重要的汇水河流，其水质是否安全直接威胁到下游作为水源地的百二河水库及神定河的水质。由于该地区经济发展相对落后，居民环保意识不强，基础污水处理设施缺乏，导致百二河沿岸大量农家乐生活污水未经任何处理直接排入河道，同时，按照南水北调中线输水工程的水质要求，当前该地区执行的污水排放标准与水源区规划目标水质落差很大，该地区的水污染控制和水质保障形势非常严峻。因此，采取有效措施开发一种低成本生态处理系统治理分散的农家乐生活污水对于保障水质的安全十分必要。针对该地区农家乐生活污水的特点及单一的生态处理系统效率不高、抗冲击性较弱等问题，提出人工快渗-人工湿地-复合浮岛的组合处理工艺。人工湿地和复合浮岛都是目前生态处理技术领域的研究热点，具有造价低廉、运行费用低、维护简单并具有较好的景观效益等优点，已经被广泛应用在不同水体的治理当中[1-8]。但是由于生态处理的效果受到植物生长状况及气温等因素影响较大，因此对进水水质和水量的要求较高，而人工快渗处理系统（CRI）采用渗透性能良好的天然介质作为主要渗滤材料代替天然土层，提高了水力负荷的同时使系统抗冲击性更强、更稳定[9-10]。因此，将CRI和生态处理方法结合，实现优势互补，形成抗冲击强、处理费用低、处理效果好的协同处理新工艺，以期为更广大地区的水质改善提供实践经验和技术支撑。

1材料与方法

1.1试验工艺设计及水质

本研究采用人工快渗-潜流人工湿地（简称SSF）-表面流人工湿地（简称FWS）-复合浮岛（简称AFB）组合工艺进行农家乐污水处理。其中，人工快渗设计尺寸为6座2 m×1 m×2 m的处理池；潜流湿地设计尺寸为15 m×4 m×1.5 m，表面种植菖蒲、美人蕉；表面流湿地设计尺寸为15 m×4 m×1 m，水面种植水葱、再力花、梭鱼草等植物；复合浮岛设计尺寸为15 m×4 m×2.5 m，其上种植菖蒲、美人蕉、千屈菜等，下面悬挂有弹性填料和组合填料；设计的HRT为 7 d。组合系统中CRI按照湿干比1 ∶ 5交替运行，湿地系统和复合浮床则是连续运行。组合工艺流程见图1。

试验于2014年4—10月在十堰市百二河流域某地区沿岸中试基地进行。试验水体收集于百二河沿途农家乐生活污水，水质水量季节差异较大。本研究用水的进水质：化学需氧量（COD）130～310 mg/L，总氮（TN）、氨态氮（NH+4-N）、总磷（TP）浓度分别为15.6～28.5、9.8～19.1、1.4～5.2 mg/L。

1.2数据采集处理与分析

每月采集各处理单元出水水样4次，分析其中的COD、NH+4-N浓度、TN浓度、TP浓度等理化指标。水质指标TN、TP、NH+4-N浓度和COD的测定根据《水和废水监测分析方法》（第4版），TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，TP浓度采用钼酸铵分光光度法，NH+4-N浓度采用纳氏试剂分光光度法，COD采用重铬酸钾法。试验数据为“x±s”，采用Excel和SigmaPlot 12.5 软件进行处理分析。

2结果与分析

2.1水体中COD的变化

系统启动初期，水质波动较大，主要因为处理初期各部分处理单元内部微生物种类和数量不足，而微生物降解是去除污染物的主要方式。经过1个月左右的启动运行，各滤层介质中的微生物种类和数量趋于稳定，对污染物的降解作用大大增强，同时也提高了生物膜及介质内部的生物絮体对污染物的吸附和截留[11]，系统的出水水质达到稳定，开始连续正常运行。每月采集各处理单元出水4次，本次研究采用5月、8月、10月3个具有相对代表性的时间段进行各单元出水的水质分析。

污水中的COD可以通过微生物降解、植物根际截留、物理吸附等形式去除，其中以微生物降解为主[12-13]。其过程受水温、溶氧量、微生物种类和数量等因素影响，发生厌氧溶解、缺氧降解和好氧降解反应。系统进水的COD为163～260 mg/L，水质差异性较大，是由于农家乐经营特点决定的。夏天（8月）人流量最大，导致用水量最大，水质也最差，COD平均为260 mg/L，5月和10月则相差不大，人流量相差不大，此时气候处于转折节点，测得进水的COD平均为178、163 mg/L。由图2可知，出水的COD为21.67～28.33 mg/L，3个季节的出水均比较稳定，达到GB 388—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类标准。5月的去除率为84%，8月最高，达到91%，10月最低，为82.6%。可能是由于温度较低，微生物活性及植物活性均较其余月份低所致。对各处理单元进行分析可知，CRI对COD的去除贡献较大，去除率为51%～57%，潜流湿地去除率为11%～19%，表面流湿地为8%左右，复合浮床为12%左右。后续处理单元的植物和浮床生物膜均长势较好，复合浮床中填料的设置显著增加了系统内部微生物的数量和种类，强化了微生物与植物之间的协同作用，保证了系统出水的稳定性，最终得以达标排放。

2.2水体中氮素的浓度变化

氨氮以游离NH3和NH+4形式存在，是有机氮化物氧化分解的第1步产物，是水体受污染的一个重要标志，NH+4-N的去除主要通过挥发、吸附、植物吸收和微生物硝化作用去除。由图3可知，系统进水的铵态氮浓度为12.17～17.03 mg/L，最终出水浓度为1.43～1.77 mg/L。出水浓度达到GB3838—2002《地表水质量标准》的Ⅳ类标准。去除率最低为5月86.2%，最高为8月91.6%。CRI系统的湿干比为1 ∶ 5，具有较高的富氧效率，在基质内部落干期硝化细菌活性高，对铵态氮具有较高的去除效率，去除率为45%左右。然后进入潜流湿地，经过湿地内部微生物的硝化作用，去除率为22%左右，再经过表流湿地，去除率为13%左右，最后经过复合浮床系统达标排放。试验过程中，气候和季节的变化对表面流湿地影响最大，CRI和潜流湿地因其结构关系受影响较少。

氮素是水生生物必需的营养因素，也是研究认为引起水体富营养化的限制性因素之一[14]。污水中总氮主要以有机氮、铵态氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的形式存在。研究结果表明，水体中氮素的去除主要靠微生物的硝化-反硝化作用，而污水中参与氮循环的微生物大量附着在植物根系或者填料位点上，确保了硝化-反硝化的顺利进行[15-17]。由图4可知，试验初期进水的总氮浓度为18.83～23.33 mg/L，经过CRI、潜流湿地、表面流湿地和复合浮床的处理，最终出水浓度为1.6～1.9 mg/L，出水水质达到GB3838—2002《地表水质量标准》的Ⅳ类标准。整个处理过程中，CRI的处理效率最高，处理率为49.7%～55.4%，8月的处理效率高于5月和10月，这是由于5月和10月温度相对较8月低，微生物活性相对不强，同时，8月是湿地植物生长最旺盛的季节，植物体对氮素和磷素的吸收也是生态法处理过程中重要的环节，并且发达的根系也为微生物提供了丰富的附着位点，使得8月的处理效率最高。污水经过CRI处理后进入潜流湿地过程中，通过湿地植物的吸收和内部硝化菌的硝化-反硝化作用，TN浓度降低了16%左右，后经表流湿地和复合浮岛的进一步进化，最终出水达标排放。

2.3水体中TP的浓度变化

污水中磷常见的存在状态有磷酸盐（H2PO4-、HPO4-、PO43-）、聚磷酸盐和有机磷，聚磷酸盐在水中能逐渐水解成磷酸盐。去除污水总磷主要通过植物吸收、基质过滤、吸附、共沉、离子交换和微生物分解来实现。组合工艺对总磷的去除效果见图5，由图5可知，系统对总磷的去除率为 87%～92%，进水的总磷浓度为2.6～4.5 mg/L，水质水量随季节波动较大，经过各部分工艺处理，最终出水的总磷浓度为 0.34～0.37 mg/L，出水水质达到GB3838—2002《地表水质量标准》的Ⅳ类标准。其中，CRI系统对总磷的去除率最高，平均为43%，潜流湿地平均去除率为17%，复合浮岛的去除率为20%左右，表面流湿地去除率最低，可能是因为植物的枯枝落叶在水体中腐烂分解，将磷重新释放回到水体中。

2.4温度的变化

试验的组合工艺对污染水体的净化主要依靠微生物降解完成，而温度对植物的生长发育及微生物的新陈代谢有重要影响，温度的高低直接决定微生物活性的强弱和数量的多少。因此，在自然状态下温度与系统对污染物的去除率成正相关。温度较高时，微生物活性强，湿地植物和浮床植物代谢旺盛，对污水的净化效果明显比温度低时要好。有研究表明，当水温低于 9.2 ℃ 时，浮床植物美人蕉的生长基本处于停滞状态[18]。Brdjanovic对微生物与温度的关系进行了研究，结果发现如果温度变化时间较长，则系统内部的微生物群落就会为适应新环境而进行调整，其群落种类和数量均会发生变化[19]。Gao研究发现，异养细菌的生物量表现出明显的季节性变化[20]。由图6可知，8月温度最高，此时微生物活性最强，植物处于代谢旺盛季节，因此处理效率最高。5月比10月平均气温稍高一些，同时5月处于转暖时期，而10月则相反，气温转凉，因此5月系统的处理效率要优于10月。另外，系统运行过程中经历过几次较强的降雨、降温过程，经过检测虽然去除率有所下降，但都保持在80%以上的去除率，最终出水效果均达到Ⅳ类水标准，说明系统的抗冲击能力较强。

3结论

CRI/人工湿地/复合浮岛组合工艺对百二河沿途农家乐排放生活污水具有很好的处理效果，对COD、NH+4-N、TN、TP 的平均去除率分别为86.2%、88.3%、91.1%、89%，出水的COD、NH+4-N浓度、TN浓度、TP浓度达到了GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类标准。组合工艺运行过程中，各工艺对水体中污染物的去除贡献率不同。其中，CRI的去除率最高，对污染物的去除贡献最大，潜流湿地和复合浮岛次之，复合浮岛对磷的去除要优于潜流湿地，而潜流湿地对氮的去除则优于复合浮岛，表面流湿地受到环境影响较大，去除贡献率在组合工艺中最低。该组合工艺的抗冲击能力较强，出水水质稳定，同时运行维护费用低，管理方便，达到了当地对水质的较高要求，为百二河流域及其他地区处理农家乐生活污水提供了重要的借鉴和参考。

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作者：孙鹏 崔康平 许为义 王郑 陈鸿汉

人工快渗工艺污水处理论文 篇2：

乡镇生活污水处理现状分析与发展对策

摘要 通过对渝东北地区10个区县210余座乡镇生活污水处理厂的实地调查研究，发现乡镇生活污水处理工艺具有多样性，主要为生物转盘、人工快渗、膜生物反应器以及梯田式多级人工湿地等。污水处理厂处理规模普遍较小，73%以上的设计处理规模在1 000 m3/d及以下，且部分污水处理厂设计处理规模远大于实际处理规模;其污染物排放标准大多援引城镇污水处理厂污染物排放标准;同时，污水处理厂运行管理方面也存在着不同程度的问题。根据这些现状调查、分析及思考，对乡镇生活污水处理的发展提出了相应的发展对策。

关键词 乡镇生活污水处理;现状;发展对策

Key words Township domestic sewage treatment;Present situation;Development countermeasures

隨着国民经济的快速发展，居民的生活水平不断提高，人们对生存环境的关注也越来越密切。特别是城镇化进程加快后，居民由原来的分散居住逐渐变为集中居住，生活方式的改变导致一系列的环境资源问题，其中水资源的保护与持续利用已成为非常显著的环境资源问题。如何使有限的水资源能够持续利用，同时减少污染物对水体的污染，是一个亟需解决的问题。乡镇生活污水的集中处理既能解决环境污染问题也能节约水资源。目前，我国乡镇污水处理厂发展迅速，一定程度上解决了从“无”到“有”的生活污水处理过程。由于各地区的地势、人口规模及生活排污种类等差异较大，在实际处理的过程中还存在诸多问题亟待解决。笔者以渝东北地区为例，从多角度对乡镇生活污水处理现状进行分析，针对发现的问题对其发展前景进行思考，并提出一些对策。

1 乡镇生活污水处理现状

乡镇生活污水的来源主要有厨房、沐浴、洗涤和冲厕等[1]，其数量、成分、污染物浓度与乡镇居民的生活习惯、生活水平和用水量有关[2]。一般而言，乡镇生活污水水量日变化系数大，早晨、中午、傍晚污水排放量大，夜晚排放少;水质波动大，氮、磷等物质及细菌为主要的污染物，一般不含有毒污染物，可生化性强[3]。根据乡镇的住宅分布和地理位置等特点，污水主要以集中模式进行收集处理。乡镇污水处理规模一般小于20 000 m3/d[4]，农村生活污水的产生量比镇还要小很多，通常都是在1 000 m3/d以下，且多数仅有150～500 m3/d。污水处理技术一般有接触氧化法、氧化沟、生物转盘、人工快渗和人工湿地等。污水处理达标后通常用于农业灌溉或经过沟渠排入附近的受纳水体。

渝东北地区地处渝鄂川陕交界地带，是重庆的东北门户，同时位于三峡库区，是国家重点生态功能区、农产品主产区和长江流域重要生态屏障，水环境质量一直倍受关注。在《三峡及其上游水污染防治规划》等一系列专项规划实施和政府的大力推动下，渝东北地区建成了大批乡镇生活污水处理设施，逐渐改变乡镇人口集中区生活污水直排的现状，改善了乡镇居民的生活环境[5]。

2018年，对渝东北地区乡镇生活污水处理设施进行现状调查，共计调查10个区县210余座乡镇生活污水处理设施，调查的各区县具体的污水处理设施数量如表1所示。

2 污水处理设施运行状况分析

2.1 污水处理工艺

生活污水处理以降低污水中的悬浮物、有机物、氨氮、总磷、总氮等污染物为主要目的，采用物理和生物相结合的方法，经过过滤、沉降、生物消解反应除去水中污染物，达到净化污水水质的效果[6]。乡镇生活污水的污染成分多为氮、磷等物质及细菌，不含有毒及重金属等物质[7]，处理相对简单，选择与当地经济承受能力相适应、充分利用地形地势特点、降低污水处理能耗的工艺，同时兼顾景观美化与环境协调。

调查的210余座乡镇污水处理设施的处理工艺多样，涵盖一体化氧化沟、人工快渗、人工湿地、周期循环活性污泥系统、膜生物反应器、厌氧好氧工艺、生物滤池、生物转盘、NLB新型景观地埋式处理技术、高效短程硝化和厌氧氨氧化等。其中大部分污水处理厂采用一种处理工艺为主，其他工艺为辅进行处理。图1为渝东北地区乡镇污水处理厂各工艺占比情况。

渝东北地区主要为山地，结合当地的地形地势特点，污水处理厂多选用占地面积相对较小的NLB新型景观地埋式处理技术、膜生物反应器、高效短程硝化和厌氧氨氧化相组合的工艺以及梯田式多级人工湿地处理工艺。其中，1/3以上的污水处理厂选用了人工湿地处理工艺。如巫山县某污水处理厂，建设有多级梯田式人工湿地，收集的生活污水经前端预处理后，再经多级人工湿地，处理达标后排放。这种依势而建的人工湿地污水处理厂既节约了势能，又能增加环境的美观度。根据调查发现，目前的乡镇污水处理工艺仍然存在着很大的发展空间。人工湿地种植的植物比较单一，在植物收获后较长一段时间，存在污水处理效率下降的情况[8]。人工快渗工艺由于对总氮的去除率较低等自身缺点正在被厌氧好氧工艺等取代。同时，NLB新型景观地埋式处理技术、生物转盘等处理工艺也逐渐被应用到乡镇污水的处理中。

2.2 污水处理规模和进出水水质

乡镇生活污水处理设施相对城市污水处理设施而言，其规模普遍较小。图2为渝东北各区县污水处理厂设计处理规模与实际处理规模情况对比。从图中可以看到，此次调查的污水处理设施的设计处理规模全部在5 000 m3/d及以下，73%以上的设计处理规模在1 000 m3/d及以下，86%以上的实际处理规模在1 000 m3/d及以下。其中，城口县、巫溪县与万州区近60座乡镇污水处理厂实际处理规模基本上都在1 000 m3/d及以下。调查发现，这些污水处理厂在设计过程中其处理规模通常参照区域规划人口、设计规范等进行水量、水质计算，部分乡镇生活污水处理设施设计过程中参考城镇标准选取设计用水指标。渝东北片区多为山区，近年来乡镇人口逐渐向城市转移，常驻人口不断减少，生活污水的实际产生量远低于设计量。过低的进水量使得污水处理厂设备的运行负荷不能持续保持在一个正常的范围内，导致出水水质稳定性不高，特别是枯水期存在出水水质污染物持续超标现象。同时，还使得污染物浓度变化系数增大，增加污水处理厂的运行管理难度。

乡镇污水处理厂出水水质排放标准多援引《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002），水质成分存在明显差异，且控制项目都过多，部分乡镇以目前的技术经济和管理水平很难实现。如此次调查的巫山、巫溪、城口等地区乡镇生活污水处理厂80%的设计处理规模在500 m3/d及以下，进水主要为洗涤、洗浴和厨厕等家庭排水，旱季时出水水质较难达到城镇污水处理厂污染物排放标准。为更好地促进农村生活污水污染防治，改善水环境质量，多地制订并发布地方农村生活污水排放标准，重庆市也于2018年7月实施了农村生活污水集中处理设施水污染物排放标准的地方标准。

2.3 运行管理

乡镇生活污水处理厂的建设是水污染治理的良好开端，但污水处理厂的长期正常运行才能保证污水被有效处理，最终起到净化环境的作用。经调查，目前乡镇污水处理厂的运行管理存在诸多不足：①配备的管理人员缺乏污水处理技能，未对污水处理厂的核心处理单元进行有效的日常维护。污水处理厂的运行管理是一项需要专业技能的工作，而部分乡镇污水处理厂由于地处偏远，技术人员缺乏，由当地村民参与运行维护，缺乏完善的运维监管专业队伍。②运行管理机制欠缺。目前，我国普遍缺乏乡镇污水处理厂的长效运行管理机制。污水处理厂建成投用后，面临着管道查漏、填料更换、植物收割、电泵检修等一系列维护问题[9]。部分乡镇污水处理厂存在设备维护和检修不及时，处理单元出现故障后带病运行情况，影响污水处理效率和污水处理厂的使用寿命。③运行台账记录和管理不到位。乡镇污水处理厂大部分位于偏远区域，上级主管部门疏于监督检查，导致部分污水处理厂运行记录缺乏，管理欠缺。在污水处理运行发生故障后，无据可查，导致污水处理厂的建设未达到净化环境的效果。

3 乡镇生活污水处理发展对策

3.1 因地制宜 污水处理设施工艺的选择需因地制宜，充分考虑服务范围内地形地势特点，结合当地居民的生活习惯，同时考虑美化环境等因素。其中，人工湿地处理工艺可根据处理效果选种不同的植物，避免部分植物秋冬季节收割后处理效果下降。

3.2 符合地方需求 污水处理规模结合当地实际人口进行规划，进出水水质符合地方标准。污水处理厂的设计充分考虑乡镇人口转移等因素，部分人口转移度高的区域建议减少污水处理厂的规划数量及规模。针对目前仍援引城镇污水处理厂污染物排放标准的地区加快推行符合地方特色的污染物排放标准，已制定地方标准的地区尽早实施地方标准。

3.3 加强运维管理 加强污水处理厂的运维管理。提升污水处理人员的专业技能，定期开展技能培训;健全及优化污水处理设施的监管运营管理机制。可以在污水处理及监控过程中引入大数据、智能化[10]等手段，为乡镇生活污水处理升级赋能。

4 结论

该研究调查了渝东北地区10个区县共计210余座乡镇生活污水处理厂，对其污水处理工艺、污水处理规模、进出水水质及运营管理等现状进行深入的研究。这些研究结果显示出目前乡镇生活污水处理存在的突出问题，进而提出相应的发展对策：污水处理工艺需结合当地实际情况，考虑当地居民生活习惯和环境美观等多种因素;污水处理规模充分考虑经济发展情况，同时实施符合乡镇实情的污染物排放标准;加强污水处理厂的运维监督管理。

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作者：龙世平

人工快渗工艺污水处理论文 篇3：

人工快渗技术（CRI）处理山地小城镇污水的应用

摘 要：山区地势复杂，常规的小城镇污水处理系统处理效果较差。本文以重庆某山区污水为研究对象，采用改良后的人工快渗技术处理污水取得了相对于常规系统较好的效果。笔者首先对山区污水水质特征以及水处理现状进行了分析，然后根据试验项目对主要构筑物进行了设计，最后分析了项目运行效果。

关键词：CRI 现状 应用 设计

山区的小城镇中的水污染是很严重的，污水处理问题需要亟待解决。然而，现在比较常规的一些污水处理工艺的投资上比较大，能源的消耗也比较高，污水处理效果差，工艺技术落后，由于小城镇的技术经济力量比较的薄弱，污水处理上十分的困难。当前，逐渐发展起来的各种污水生态处理的技术，受到很多方面的关注，并且这项技术也逐渐的成为小城镇污水处理最佳的经济选择。因此，选择一种适合山区小城镇污水处理的方法具有重要的意义。

1 山地小城镇污水水质水量特征及水处理现状

1.1 污水水质水量特征

山区小城镇的污水主要来源于居民日常生活污水、食品餐饮、轻工业污水，一般的水中是不会含有有毒、有害和重金属的物质，但是水中的氮、磷的含量比较高，SS：250 mg/L左右，COD：300～450 mg/L，BOD5：150～200 mg/L。山区小城镇一般采用的是合流制的方法进行污水处理与排放，同时水质上也收到了雨水的影响，因此，在旱季和雨季中的污水中污染五浓度差异较大，水质的差别很大。再加上雨水的稀释作用导致污水中有机物浓度降低。山区小城镇的人均生活用水量少，日人均用水量为80～150 L。目前大多数经济落后的山区都没有完善的配套收集系统，多数污水在未经处理的情况下直接排向了农田或者河流，造成周边水环境遭到不同程度的污染，大部分小城镇污水处理规模较小，另外，由于山区小城镇污水主要来源是居民生活用水，白天用水量比夜间大很多，导致水量不稳定，昼夜变化大和日变化系数大。所以在实际设计时必须参照《小城镇规划资料集》，一般日用水量变化系数可取1.2～2.5，时变化系数可取2.4～4.0。

1.2 山区小城镇污水处理的现状

通过对山区小城镇污水常用处理工艺的评估研究，可以总结出小城镇污水处理主的主要问题：首先，采用传统工艺的氧化沟、A2/O、SBR等的一个2×104 m3/d的污水处理厂投资费用在2400～3000万元；其次，污水处理厂运行能耗过高，每方污水耗能为0.2～0.3 kW·h，其中，主进水泵房和二级处理的曝气系统耗能占到70%以上；最后，处理污水能力单一。山区小城镇污水处理厂污水来源主要是生活污水，对工业污水的处理能力差。但目前诸多污染较大的工业企业向山区迁移，很多企业在未执行相关排污标准的情况下直接将高浓度废水排入下水道超过了山区城镇污水处理厂的处理能力；另外，技术和管理人员缺乏，小城镇污水处理工艺落后，山区小城镇经济技术力量薄弱，使得山区水污染处理效果差。

2 人工快渗技术（CRI）的应用

山区地势起伏大，相对于东北部平原地区，影响污水处理的因素众多，厂址选择更加困难，复杂的地形加大了污水厂的基建费。加上山地小城镇地区经济比较落后，基础设施较差，难以承担高建设费，高运行费。考虑到山区地形高差大，空余土地较多的优点，可以充分利用这个特点采用特殊曝气方式，减少提升泵的使用，结合适应于当地土壤和气候特征改良土地处理方案。当污水由高位向低位自然流动的过程时，装置通过改变污水大股流动的流动途径和方式，变成多股细流，利用地形高差形成的重力势能多次跌落，实现污水下流时的自动曝气。CRI系统采用间断性地向土层配水和控制配水/落干，从而形成水力负荷周期，这样使土壤中相应地形成好氧/缺氧/厌氧环境，当污水在土层中流过时，发生沉积、过滤、吸附作用，同时还有硝化与反硝化以及植物的吸收等反应，达到去除污水中的污染物，净化水质，实现污水的资源化、无害化和稳定化。CRI系统具有净化效果好、设备简单、操作管理方便、基建投资和运行管理费用低以及处理能耗低等优点。

3 主要构筑物设计

通过对重庆某地区污水采用人工快渗技术处理污水项目，这里对CRI主要构筑物设计要点进行相关阐述。

3.1 格栅

粗格栅能截留污水中直径较大的悬浮物和漂浮物，细格栅能够过滤相对较小的悬浮物和漂浮物，降低后续处理构筑物的负荷，保证污水在后续处理系统的正常流动。本项目设计水量小，故当格栅发生意外后对系统的运行影响不大，本项目采用机械粗格栅+机械细格栅以遵循节约的原则，同时另备一台人工清渣格栅的方式，一旦发生紧急事故，可保证截虑过程的运行。

3.2 厌氧生物反应池

厌氧生物池的主要作用是利用厌氧生物将大分子有机物转化为小分子化，确保后续自然跌水曝气装置的正常运转。本项目采用的是沼气净化的厌氧处理方法，由厌氧池和填料池两部分组成整个工艺的预处理部分。本项目在厌氧池后接入填料池，让活性污泥与生物膜去除污水中有机污染物以增加生物量提高去除效果。

3.3 自然跌水曝气池

自然跌水曝气池充分利用山地小城镇地形特点，自然高差产生的重力势能使得污水均匀地从空中洒落，在重力作用下将势能转化动能，节约了曝气能量。跌水曝气池中的水由高处的筒壁的小孔射出，化成水滴，大大增加了曝气的接触面积，得到了充分曝气。30%的污水跌落进入下一个环节—受水池，直到受水池内的污水到达溢流水位后，进入下一处理环节；70%已经曝气的水进入下一个循环筒中，进一步地跌落、曝气，增大了水中溶氧量，提高氧生化反应的程度。本项目设置2级跌水，每级2个受水池，每个受水池设2个转轴，每个转轴并列2个转盘，每个转盘均匀分布8个接水桶，接水桶在转盘两侧对称布置——即每根转轴上有接水桶16个，每个受水池共32个接水桶，接水桶的大小根据转盘大小合理设置，既保证大部分跌落的污水自动进入低位的水桶，又保证水桶随圆盘转动自如。

3.4 改良

为了促进有机氮的硝化、反硝化反应，最大限度地氧化有机氮形成硝态氮，实现良好的去氮效果，本项目对土层进行了改良，首先，在土层中设置高120 mm的由渗排水塑料片材骨架构成的通气层，通过直接与大气相通，提高了土层的通气量，使得好氧微生物氧化反应充分；其次，向土层加入适当的人工填料，提高了土层的孔渗性，增加了土层比表面积，提高了对污染物质吸附能力，提高了脱氮效率；最后，通过改良出水槽使长期于厌氧和缺氧条件的土层提高含氧量，促进反硝化过程的进行。

3.5 计量槽

计量槽能有效监测出水水质、水量，及时发现污水处理系统中的问题，从而进行运行参数的调整。对污水厂的运行而言，计量槽是必不可少的。本项目采用的是LMZ 超声波明渠流量计，选用巴歇尔槽作为特定流道，该仪器具有测量精度高，安装方便，传感器测量出液位高度的优点。

4 处理效果分析

以下是各污染物浓度变化图。

从图1可知，污水厂进水COD、TP、NH4+-N、TN的进水浓度变化较大，但符合小城镇污水水质特点。各污染浓度的波动趋势基本一致；NH4+-N 和TN呈现相同的变化趋势，说明该地区居民生活污水中，氮主要以氨氮形式存在。各污染物浓度有明显的季节性特征，总体上3～5月份进水各污染物浓度高于9～10月份；与常规城市污水处理厂进水水质相比，居民生活污水COD浓度较低，总磷浓度不高，氨氮及总氮的含量较高，呈现出明显的低碳氮比的特征。改良的人工快渗系统，脱氮的能力明显高于常规土地处理脱氮能力。

5 结语

总之，通过该项目设计及运行研究表明“厌氧水解+自然跌水曝气+改良人工快渗系统”模式的工艺能耗低、污泥产量少、去除率较高，并且处理出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，适用于山区小城镇污水处理。

参考文献

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作者：戚飞