“PFBP”多级接触氧化工艺在北京农村污水处理中的应用
摘要：本文针对北京姚辛庄村污水水质及水量变化的特点，选取“PFBP”多级接触氧化工艺为核心工艺对该村污水进行处理，该工艺流程简单、运行稳定、整体占地面积少、设备全、地埋、场站美观、运行电耗低、对水质水量变化的适应性强、处理效果好，可提高总氮和总磷的去除率，且可实现自动化控制运行。
关键词：村镇污水；多级接触氧化；推流式反应
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0028-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.015
Abstract： According to the characteristics of changes in the quality of sewage and water in Yaoxinzhuang Village in Beijing， this paper selects the “PFBP” multi-stage contact oxidation process as the core process to treat the sewage in the village. The process flow is simple， the operation is stable， the overall area is small， and the equipment Full， buried， beautiful station， low power consumption， strong adaptability to changes in water quality and water quality， good treatment effect， can increase the removal rate of total nitrogen and total phosphorus， and can realize automatic control and operation.
Key words： Village and town sewage； Multi-stage contact oxidation；Push-flow reactio
目前，我国农村污水排放量占到排放总量的50%左右[1]；但污水处理方面城乡之间差别显著：在城市，污水不但有完善的收集、处理技术和设施，而且国家颁布系统的法律法规和标准加以控制；而占全国总面积近90%的广大农村，96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统[2]。未经处理的生活污水通过点源和非点源排放，将各类污染物带入河流，严重污染各类水源，导致出现了包括蓝藻水华等诸多生态环境问题[3]。
农村污水主要包括生产污水和生活污水往往具有如下特点：
（1）污水类型复杂，排放强度和规律的区域差异大；（2）人口少、规模小，污水排放系数大；（3）水质波动大，季节性变化明显。
目前，国外一些地区在农村生活污水处理技术的研究和应用方面，积累了许多经验。澳大利亚也进行了不少有益的探索。该国联邦科学和工业研究组织（Commonwealth Scientif-ic and Industrial Research Organization） 提出了 Fil-ter 处理工艺，这是一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”，其目的主要是利用污水进行作物灌溉，通过灌溉土地处理后，再用地下暗管将其汇集和排出[4]；日本政府从 1973 年开始进行“农村集落排水工程”建设，主要是集中处理农村生活排水，包括农村居民和农村行政事业单位的生活排水。德国从 2003 年起开始进行“分散市镇基础设施系统”项目研究，有关技术目前已基本成熟。
国内从20 世纪80 年代开始，对村镇污水处理技术及管理模式也进行了大量的探索和实践。
针对村镇污水分散、量小变化量大的特点，因此在选择处理技术时应充分考虑到以下几个方面：（1）处理工艺运行稳定，应能够使污水稳定达标排放，出水可实现直接回用于生活杂用水或景观、灌溉用水；（2）技术的一次性投资建设费用相对较低，应在镇、乡、村的现有财政能力可承受范围之内；（3）运行费用少，不使用化学药剂、电耗低。设备的运行费用消耗必须与村镇地区居民承受能力匹配，在对当地村镇技术员进行培训后能使之正常运营和维护；（4） 应结合当地的自然地理条件，如利用当地废塘、涂滩、废弃的土地，同时注意节省占地面积，特别是不占用良田；（5）运行和管理较简单，设备对用户的操作水平要求不高，因此要求设备具有较高的自动控制水平，依托农村地区薄弱的技术和管理能力便能够进行处理设施的管理维护工作。因此，农村生活污水治理技术必须具备投资省、处理效率高、运行费用少、管理简单等特点。
1 项目概况
北京姚辛庄位于马驹桥镇东北侧，紧邻七支渠中上游，统计人口2435人，村域面积300hm2。现况排水均通过现况沟渠进入七支渠最终汇入下游凤港减河。村庄整体向七支渠排污，由南向北共三处排污口，其中村东侧和南侧两处排污口水量较大。姚辛庄污水处理站位于村东南侧，通过管道将三处排污口污水引至处理站内，处理站核心工艺采用“PFBP”多级接触氧化工艺，设计规模为250m3/d，尾水排入七支渠。
2 项目工艺
居民排水经系统收集后，重力流入格栅井，在格栅井内设置有间距20mm粗格栅，用以去除较大的悬浮颗粒及杂质；格栅井与调节池共壁，中间为固定式粗格栅，污水经格栅处理后进入调节池；在调节池内进行均质均量，再由提升泵送至厌氧池，然后重力依次流经好氧池1、好氧池2及好氧池3。厌氧池与好氧池的池型结构类似，均为“罐中罐”结构，在每个好氧池内通过内罐分隔成好氧区和厌氧区使得每个好氧罐都为一个独立的A/O单元；这样就形成了多級好氧多段A/O的处理系统；而每个罐体内均安装了仿水草生物填料，同时又有活性污泥存在，因此在每个生化罐内均为泥膜共存系统；通过上述厌氧池及好氧池处理可大量去除有机污染物，达到脱氮除磷的目的。生化出水进入沉淀池进行固液分离。经沉淀后污水进入中水池，然后再进行过滤、消毒，最终达标排放。
3 项目调试
2015年12月底，姚辛庄主体和电器设备安装基本完成，设备开始进水调试，到2016年2月18日前，由于北京冬季气温较低，平均气温均低于8℃，主要以设备运行调试作为主要工作，2016年2月18日开始对生化系统进行调试。2月18日到3月15日为调试的第一阶段，该阶段主要通过进水，对微生物进行连续曝气循环培养和驯化，该阶段驯化时间较短，主要目的是对接触氧化池进行挂膜。第一阶段填料挂膜不明显，污泥量较低，整体生化系统处理能力较弱，在第一阶段调试过程中，除了COD指标在一定成都上有所降低外，其他包括NH3-N、TN和TP等指标的变化都较小，均处于一个较为波动的状态，整体生化效果较差，造成第一阶段调试效果不太好的主要原因有以下几点：
（1）水温较低，该阶段生化处理单元内的水温均未超过12℃，整体的微生物培养和驯化效果较差，且微生物的生化处理也不强。
（2）第一阶段采用的自然培菌的方式，微生物的培养速率较慢。
（3）生物填料较少，PFBP设备中，生物填料量不足，限制了生化处理效果。3月15日到4月25日，針对第一阶段调试出现的问题，有针对地对调试进行改进。
第一步，增加设备内生物填料的数量，并针对性地对曝气设备进行了改造，改善了原有的曝气不均的问题。第二步，通过人工方式向各生化处理单元内投加菌种，提高各生化单元的生物量。第三步，采用阶段性的进水方式，降低进水水量，降低处理负荷，对微生物进行逐步培养驯化。随着气温的升高，填料上附着的生物膜量逐步增加，挂膜情况日益良好。整体水质全面好转，且好转趋势正在逐步提高，分析出水水质好转的原因可能有以下几点：
（1）降低水量，停留时间变长，提高了生化处理效果。
（2）温度升高，微生物活性提高，提高了生化处理效果。
（3）好氧池内增加填料和投加菌种，优化了微生物培养效率，提高了生化处理效果。
4 结论
北京姚辛庄村污水处理站采用“PFBP”多级接触氧化工艺进行处理，通过该项目的调试运行可以得出以下结论：
（1）“PFBP”多级接触氧化工艺适应于村镇污水处理站，对村镇污水的水量及水质变化有较大的承受能力。（2）采用多级接触氧化工艺可以提高总氮的去除率，在C：N大于4时，总氮的去除效率在60%以上。（3）村镇污水总磷含量不是很高，通过电解除磷辅助加药除磷可以将出水总磷控制在0.5mg/L以下，总磷去除率高于80%。（4）经“PFBP”多级生物接触氧化工艺处理后，系统出水COD可以控制在50mg/L以下，在进水COD波动较大的情况下，出水仍可以稳定达标。（5）在进水污染物浓度较低的情况下，控制好系统参数，可以保持多级接触氧化系统的稳定运行。
运用该处理工艺，尾水经消毒后排入七支渠，解决了村镇污水直排造成的水环境污染，对其他地方农村污水处理有参考指导意义。
参考文献
[1]邵青，周靖淳.我国农村污水处理技术综述[C].第八届湖北省给水排水工程与环境工程研究生学术论坛. 2012.
[2]李无双，王洪阳，潘淑君.农村分散式生活污水现状与处理技术进展[J].天津农业科学，2008，14（6）：75-77.
[3]赵雪莲，张煜，赵旭东等.北京市新农村污水处理技术现状及存在问题[J].北京水务， 2010，（1）：38-40.
[4]何安吉，黄勇.农村生活污水处理技术研究进展及改进设想[J].环境科技， 2010， 23（3）：68-71.
收稿日期：2018-03-26
作者简介：王小青（1982-），男，本科，给排水工程师，研究方向为村镇污水处理工艺与设备研发。
关键词：村镇污水；多级接触氧化；推流式反应
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0028-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.015
Abstract： According to the characteristics of changes in the quality of sewage and water in Yaoxinzhuang Village in Beijing， this paper selects the “PFBP” multi-stage contact oxidation process as the core process to treat the sewage in the village. The process flow is simple， the operation is stable， the overall area is small， and the equipment Full， buried， beautiful station， low power consumption， strong adaptability to changes in water quality and water quality， good treatment effect， can increase the removal rate of total nitrogen and total phosphorus， and can realize automatic control and operation.
Key words： Village and town sewage； Multi-stage contact oxidation；Push-flow reactio
目前，我国农村污水排放量占到排放总量的50%左右[1]；但污水处理方面城乡之间差别显著：在城市，污水不但有完善的收集、处理技术和设施，而且国家颁布系统的法律法规和标准加以控制；而占全国总面积近90%的广大农村，96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统[2]。未经处理的生活污水通过点源和非点源排放，将各类污染物带入河流，严重污染各类水源，导致出现了包括蓝藻水华等诸多生态环境问题[3]。
农村污水主要包括生产污水和生活污水往往具有如下特点：
（1）污水类型复杂，排放强度和规律的区域差异大；（2）人口少、规模小，污水排放系数大；（3）水质波动大，季节性变化明显。
目前，国外一些地区在农村生活污水处理技术的研究和应用方面，积累了许多经验。澳大利亚也进行了不少有益的探索。该国联邦科学和工业研究组织（Commonwealth Scientif-ic and Industrial Research Organization） 提出了 Fil-ter 处理工艺，这是一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”，其目的主要是利用污水进行作物灌溉，通过灌溉土地处理后，再用地下暗管将其汇集和排出[4]；日本政府从 1973 年开始进行“农村集落排水工程”建设，主要是集中处理农村生活排水，包括农村居民和农村行政事业单位的生活排水。德国从 2003 年起开始进行“分散市镇基础设施系统”项目研究，有关技术目前已基本成熟。
国内从20 世纪80 年代开始，对村镇污水处理技术及管理模式也进行了大量的探索和实践。
针对村镇污水分散、量小变化量大的特点，因此在选择处理技术时应充分考虑到以下几个方面：（1）处理工艺运行稳定，应能够使污水稳定达标排放，出水可实现直接回用于生活杂用水或景观、灌溉用水；（2）技术的一次性投资建设费用相对较低，应在镇、乡、村的现有财政能力可承受范围之内；（3）运行费用少，不使用化学药剂、电耗低。设备的运行费用消耗必须与村镇地区居民承受能力匹配，在对当地村镇技术员进行培训后能使之正常运营和维护；（4） 应结合当地的自然地理条件，如利用当地废塘、涂滩、废弃的土地，同时注意节省占地面积，特别是不占用良田；（5）运行和管理较简单，设备对用户的操作水平要求不高，因此要求设备具有较高的自动控制水平，依托农村地区薄弱的技术和管理能力便能够进行处理设施的管理维护工作。因此，农村生活污水治理技术必须具备投资省、处理效率高、运行费用少、管理简单等特点。
1 项目概况
北京姚辛庄位于马驹桥镇东北侧，紧邻七支渠中上游，统计人口2435人，村域面积300hm2。现况排水均通过现况沟渠进入七支渠最终汇入下游凤港减河。村庄整体向七支渠排污，由南向北共三处排污口，其中村东侧和南侧两处排污口水量较大。姚辛庄污水处理站位于村东南侧，通过管道将三处排污口污水引至处理站内，处理站核心工艺采用“PFBP”多级接触氧化工艺，设计规模为250m3/d，尾水排入七支渠。
2 项目工艺
居民排水经系统收集后，重力流入格栅井，在格栅井内设置有间距20mm粗格栅，用以去除较大的悬浮颗粒及杂质；格栅井与调节池共壁，中间为固定式粗格栅，污水经格栅处理后进入调节池；在调节池内进行均质均量，再由提升泵送至厌氧池，然后重力依次流经好氧池1、好氧池2及好氧池3。厌氧池与好氧池的池型结构类似，均为“罐中罐”结构，在每个好氧池内通过内罐分隔成好氧区和厌氧区使得每个好氧罐都为一个独立的A/O单元；这样就形成了多級好氧多段A/O的处理系统；而每个罐体内均安装了仿水草生物填料，同时又有活性污泥存在，因此在每个生化罐内均为泥膜共存系统；通过上述厌氧池及好氧池处理可大量去除有机污染物，达到脱氮除磷的目的。生化出水进入沉淀池进行固液分离。经沉淀后污水进入中水池，然后再进行过滤、消毒，最终达标排放。
3 项目调试
2015年12月底，姚辛庄主体和电器设备安装基本完成，设备开始进水调试，到2016年2月18日前，由于北京冬季气温较低，平均气温均低于8℃，主要以设备运行调试作为主要工作，2016年2月18日开始对生化系统进行调试。2月18日到3月15日为调试的第一阶段，该阶段主要通过进水，对微生物进行连续曝气循环培养和驯化，该阶段驯化时间较短，主要目的是对接触氧化池进行挂膜。第一阶段填料挂膜不明显，污泥量较低，整体生化系统处理能力较弱，在第一阶段调试过程中，除了COD指标在一定成都上有所降低外，其他包括NH3-N、TN和TP等指标的变化都较小，均处于一个较为波动的状态，整体生化效果较差，造成第一阶段调试效果不太好的主要原因有以下几点：
（1）水温较低，该阶段生化处理单元内的水温均未超过12℃，整体的微生物培养和驯化效果较差，且微生物的生化处理也不强。
（2）第一阶段采用的自然培菌的方式，微生物的培养速率较慢。
（3）生物填料较少，PFBP设备中，生物填料量不足，限制了生化处理效果。3月15日到4月25日，針对第一阶段调试出现的问题，有针对地对调试进行改进。
第一步，增加设备内生物填料的数量，并针对性地对曝气设备进行了改造，改善了原有的曝气不均的问题。第二步，通过人工方式向各生化处理单元内投加菌种，提高各生化单元的生物量。第三步，采用阶段性的进水方式，降低进水水量，降低处理负荷，对微生物进行逐步培养驯化。随着气温的升高，填料上附着的生物膜量逐步增加，挂膜情况日益良好。整体水质全面好转，且好转趋势正在逐步提高，分析出水水质好转的原因可能有以下几点：
（1）降低水量，停留时间变长，提高了生化处理效果。
（2）温度升高，微生物活性提高，提高了生化处理效果。
（3）好氧池内增加填料和投加菌种，优化了微生物培养效率，提高了生化处理效果。
4 结论
北京姚辛庄村污水处理站采用“PFBP”多级接触氧化工艺进行处理，通过该项目的调试运行可以得出以下结论：
（1）“PFBP”多级接触氧化工艺适应于村镇污水处理站，对村镇污水的水量及水质变化有较大的承受能力。（2）采用多级接触氧化工艺可以提高总氮的去除率，在C：N大于4时，总氮的去除效率在60%以上。（3）村镇污水总磷含量不是很高，通过电解除磷辅助加药除磷可以将出水总磷控制在0.5mg/L以下，总磷去除率高于80%。（4）经“PFBP”多级生物接触氧化工艺处理后，系统出水COD可以控制在50mg/L以下，在进水COD波动较大的情况下，出水仍可以稳定达标。（5）在进水污染物浓度较低的情况下，控制好系统参数，可以保持多级接触氧化系统的稳定运行。
运用该处理工艺，尾水经消毒后排入七支渠，解决了村镇污水直排造成的水环境污染，对其他地方农村污水处理有参考指导意义。
参考文献
[1]邵青，周靖淳.我国农村污水处理技术综述[C].第八届湖北省给水排水工程与环境工程研究生学术论坛. 2012.
[2]李无双，王洪阳，潘淑君.农村分散式生活污水现状与处理技术进展[J].天津农业科学，2008，14（6）：75-77.
[3]赵雪莲，张煜，赵旭东等.北京市新农村污水处理技术现状及存在问题[J].北京水务， 2010，（1）：38-40.
[4]何安吉，黄勇.农村生活污水处理技术研究进展及改进设想[J].环境科技， 2010， 23（3）：68-71.
收稿日期：2018-03-26
作者简介：王小青（1982-），男，本科，给排水工程师，研究方向为村镇污水处理工艺与设备研发。
