人工快渗技术(CRI)处理山地小城镇污水的应用
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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
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0147-02
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。
1.1 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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