摘要：在實(shí)驗(yàn)室用砂生物濾池系統(tǒng)對農(nóng)村生活污水進(jìn)行了為期3個(gè)月的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：試驗(yàn)期間，砂生物濾池系統(tǒng)對化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總固體懸浮物(TSS)、氨氮(NH-N)和總磷(TP)的去除率分別為89.1％、95.5％、62.7％、81.5％和88.6％，其出水體積質(zhì)量平均值分別為63.2、11.32、86.6、5.5 mg／L和0.95 mr／L，具有很好的去除效果，達(dá)國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)，可在農(nóng)村推廣使用。

關(guān)鍵詞：砂生物濾池；黃砂；農(nóng)村生活污水

中圖分類號：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001—4942(2010)08—0061—04

“十－五”規(guī)劃提出了建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重大歷史任務(wù)，并明確了“生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、鄉(xiāng)風(fēng)文明、村容整潔、管理民主”的建設(shè)目標(biāo)。但隨著新農(nóng)村建設(shè)步伐的加快，農(nóng)村生活污水已經(jīng)成為農(nóng)村環(huán)境污染和周圍水體污染的重要組成部分。當(dāng)前在中國經(jīng)濟(jì)相對落后的農(nóng)村有96％以上沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)，大量的生活污水未經(jīng)處理直接排放，致使農(nóng)村周邊環(huán)境受到嚴(yán)重的破壞。因此，加強(qiáng)農(nóng)村生活污水的治理，是社會主義新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，也是農(nóng)村人居環(huán)境改善需要迫切解決的問題。對于人居密度高的大中型城市來說，因建設(shè)有排水管網(wǎng)設(shè)施，集中式的污水處理模式行之有效，但對于人居分散的農(nóng)村地區(qū)來說，集中式的污水處理設(shè)施建設(shè)成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，農(nóng)民很難接受，無法推廣。

近年來，針對不同國家和地區(qū)農(nóng)村生活污水的各自特點(diǎn)，研究者們先后開發(fā)了人工濕地污水處理技術(shù)、穩(wěn)定塘處理技術(shù)、土壤地下滲濾處理技術(shù)。但穩(wěn)定塘存在著美觀視覺較差，有機(jī)物的好氧分解和氮素的硝化去除效果不好等缺點(diǎn)，而土壤地下滲濾處理技術(shù)在地下水位比較高的地區(qū)(如南四湖湖心島)不容易推廣。人工濕地是－種新型污水處理系統(tǒng)，因具有工藝簡單、維護(hù)管理方便、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于處理農(nóng)村生活污水。本試驗(yàn)選擇普通的黃砂作為基質(zhì)，研究了砂生物濾池系統(tǒng)對生活污水的處理效果，為北方農(nóng)村生活污水處理技術(shù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)

本試驗(yàn)主要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間為2009年7月～9月，試驗(yàn)期間進(jìn)水取自山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室三戶居民生活用水，試驗(yàn)期間進(jìn)水的組成和主要水質(zhì)指標(biāo)如表1、表2。

1.2試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 該試驗(yàn)裝置由沉淀池、集水池和砂生物濾池組成，整個(gè)裝置為－體，中間用隔板連接，生活污水先進(jìn)入沉淀池，經(jīng)沉淀池沉淀后進(jìn)入集水池，然后通過泵和布水管進(jìn)入砂生物濾池，由水量控制開關(guān)和繼電器控制進(jìn)水量和進(jìn)水次數(shù)。試驗(yàn)裝置如圖l所示。

1.3檢測項(xiàng)目及方法

檢測項(xiàng)目及方法見表3。試驗(yàn)運(yùn)行期間，每2—4 d取水樣－次，每次取300 m1，每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1有機(jī)物的去除 試驗(yàn)期間，砂生物濾池系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，進(jìn)水、沉淀池出水和砂生物濾池出水的化學(xué)需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)體積質(zhì)量隨時(shí)間變化如圖2、圖3和表4所示，系統(tǒng)對COD、BOD的最終平均去除率分別為89.1％和95.5％。

生活污水經(jīng)沉淀池沉淀后，污水中的泥砂等懸浮物被去除，在降解部分有機(jī)物的同時(shí)，避免了對后續(xù)砂生物濾池的堵塞。經(jīng)沉淀池后，COD、BOD值分別由581.3、252.O mg／L降到473.5、200.2 mg／L，去除率分別為18.5％、20.6％?？梢姵恋沓爻顺恋泶箢w粒物質(zhì)，對生活污水中有機(jī)物的去除也有－定作用。

砂生物濾池對生活污水中有機(jī)物的高效去除主要是依靠砂粒的物理截留作用和砂粒表面生物膜的接觸絮凝、生物氧化作用，集水池廢水經(jīng)砂生物濾池處理后，COD由473.5 mg／L降到63.2mg/L，BOD由200.2mg/L降到11.32mg/L，去除率分別達(dá)到86.7％和94.3％。可見填充普通黃砂的生物濾池對廢水中有機(jī)物的去除效果都非常好，能達(dá)到污水排放－級標(biāo)準(zhǔn)。

2.2總固體懸浮物(TSS)的去除

如表4和圖4所示，試驗(yàn)期間，經(jīng)沉淀池沉淀后生活污水中的TSS含量由232.1 mg／L降到173.33 mg／L，去除率為25.3％。沉淀池對懸浮物的去除作用主要是通過－些大顆粒物質(zhì)沉淀在池底。砂生物濾池對TSS去除率效果較好，出水TSS為86.6 mg／L，去除率為50.O％，出水達(dá)到國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。砂生物濾池主要是依靠被微生物膜覆蓋的濾料表面對TSS進(jìn)行吸附和截留，進(jìn)而通過微生物氧化和胞外酶降解吸附有機(jī)物，從而達(dá)到去除懸浮物的目的。

2.3氨氮(NH3－N)的去除

如表4所示，試驗(yàn)期間，廢水經(jīng)過沉淀池后，氨氮基本未被去除，進(jìn)水氨氮(NH－N)的平均值為29.7 mg／L，出水氨氮(NH－N)平均值為26.4 mg／L。由圖5還可以看出，沉淀池出水中氨氮(NH3－N)的測定值還多次高于進(jìn)水，分析原因可能是試驗(yàn)中設(shè)置的沉淀池雖然有蓋，但經(jīng)常開啟、敞口，因此溶解氧含量比較高，測定值為4.2 mg／L，對氨氮去除效果很差。

由表4、圖5所示，廢水經(jīng)砂生物濾池處理后，氨氮(NH3－N)由26.4 mg／L降到5.5 mg／L，去除率為79.2％，出水達(dá)到國家－級排放標(biāo)準(zhǔn)。砂生物濾池對氨氮的去除主要依靠物理、化學(xué)和生物三方面的作用。物理作用主要是通過砂粒的機(jī)械截留作用使廢水中的部分氨氮留在了砂粒表面，化學(xué)作用主要是廢水中微生物會附著在砂粒上，靠自身分泌的膠體黏液留在砂粒表面，微生物在砂粒較粗糙的表面上形成生物膜，微生物膜之間存在著生物絮體，使砂生物濾池具有較強(qiáng)的接觸絮凝作用，去除部分氨氮。另外生物作用主要是氨化和硝化－反硝化以及適宜條件下濾池表面種植的羔羊茅草的攝取，在砂層區(qū)域形成缺氧、厭氧的微環(huán)境。氨氮在好氧微環(huán)境中被硝化菌氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，硝酸鹽氮在缺氧、厭氧微環(huán)境中被反硝化菌轉(zhuǎn)化為NO、N而被去除。

2.4總磷(TP)的去除

如表4、圖6所示，試驗(yàn)期間生活污水進(jìn)水總磷體積質(zhì)量平均為8.3 mg／L，沉淀池出水總磷體積質(zhì)量平均為7.45 mg／L，去除率為10.2％，砂生物濾池出水總磷體積質(zhì)量平均為O.95 mg／L，去除率為87.2％。沉淀池對廢水中總磷的去除主要依靠部分顆粒的沉淀作用，砂生物濾池對磷的去除主要包括羔羊茅草的吸收、微生物的生物化學(xué)作用以及砂粒基質(zhì)的吸附、絡(luò)合和沉淀作用。

3 結(jié)論

填充普通黃砂的砂生物濾池化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、總固體懸浮物(TSS)、氨氮(NH3－N)、總磷(TP)出水體積質(zhì)量平均值分別為63.2、11.32、86.6、5.5 mg／L和O.95 m／L，出水達(dá)國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。砂生物濾池系統(tǒng)具有處理效率高、占地面積小、造價(jià)低、維護(hù)使用方便等特點(diǎn)，適合在農(nóng)村推廣使用。