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摘要：在实验室用砂生物滤池系统对农村生活污水进行了为期3个月的试验研究。结果表明：试验期间，砂生物滤池系统对化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总固体悬浮物(TSS)、氨氮(NH-N)和总磷(TP)的去除率分别为89.1％、95.5％、62.7％、81.5％和88.6％，其出水体积质量平均值分别为63.2、11.32、86.6、5.5 mg／L和0.95 mr／L，具有很好的去除效果，达国家二级排放标准，可在农村推广使用。
关键词：砂生物滤池；黄砂；农村生活污水
中图分类号：X799.3 文献标识号：A 文章编号：1001—4942(2010)08—0061—04
“十－五”规划提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，并明确了“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的建设目标。但随着新农村建设步伐的加快，农村生活污水已经成为农村环境污染和周围水体污染的重要组成部分。当前在中国经济相对落后的农村有96％以上没有排水渠道和污水处理系统，大量的生活污水未经处理直接排放，致使农村周边环境受到严重的破坏。因此，加强农村生活污水的治理，是社会主义新农村建设的重要内容，也是农村人居环境改善需要迫切解决的问题。对于人居密度高的大中型城市来说，因建设有排水管网设施，集中式的污水处理模式行之有效，但对于人居分散的农村地区来说，集中式的污水处理设施建设成本和运行维护费用较高，农民很难接受，无法推广。
近年来，针对不同国家和地区农村生活污水的各自特点，研究者们先后开发了人工湿地污水处理技术、稳定塘处理技术、土壤地下渗滤处理技术。但稳定塘存在着美观视觉较差，有机物的好氧分解和氮素的硝化去除效果不好等缺点，而土壤地下渗滤处理技术在地下水位比较高的地区(如南四湖湖心岛)不容易推广。人工湿地是－种新型污水处理系统，因具有工艺简单、维护管理方便、处理效果好等优点，被广泛应用于处理农村生活污水。本试验选择普通的黄砂作为基质，研究了砂生物滤池系统对生活污水的处理效果，为北方农村生活污水处理技术应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1试验进水水质
本试验主要在实验室进行，试验运行时间为2009年7月～9月，试验期间进水取自山东省农业科学院温室三户居民生活用水，试验期间进水的组成和主要水质指标如表1、表2。
1.2试验装置设计 该试验装置由沉淀池、集水池和砂生物滤池组成，整个装置为－体，中间用隔板连接，生活污水先进入沉淀池，经沉淀池沉淀后进入集水池，然后通过泵和布水管进入砂生物滤池，由水量控制开关和继电器控制进水量和进水次数。试验装置如图l所示。
1.3检测项目及方法
检测项目及方法见表3。试验运行期间，每2—4 d取水样－次，每次取300 m1，每个指标重复测定3次。
2 结果与分析
2.1有机物的去除 试验期间，砂生物滤池系统运行稳定，进水、沉淀池出水和砂生物滤池出水的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)体积质量随时间变化如图2、图3和表4所示，系统对COD、BOD的最终平均去除率分别为89.1％和95.5％。
生活污水经沉淀池沉淀后，污水中的泥砂等悬浮物被去除，在降解部分有机物的同时，避免了对后续砂生物滤池的堵塞。经沉淀池后，COD、BOD值分别由581.3、252.O mg／L降到473.5、200.2 mg／L，去除率分别为18.5％、20.6％。可见沉淀池除了沉淀大颗粒物质，对生活污水中有机物的去除也有－定作用。
砂生物滤池对生活污水中有机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触絮凝、生物氧化作用，集水池废水经砂生物滤池处理后，COD由473.5 mg／L降到63.2mg/L,BOD由200.2mg/L降到11.32mg/L，去除率分别达到86.7％和94.3％。可见填充普通黄砂的生物滤池对废水中有机物的去除效果都非常好，能达到污水排放－级标准。
2.2总固体悬浮物(TSS)的去除
如表4和图4所示，试验期间，经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，去除率为25.3％。沉淀池对悬浮物的去除作用主要是通过－些大颗粒物质沉淀在池底。砂生物滤池对TSS去除率效果较好，出水TSS为86.6 mg／L，去除率为50.O％，出水达到国家二级排放标准。砂生物滤池主要是依靠被微生物膜覆盖的滤料表面对TSS进行吸附和截留，进而通过微生物氧化和胞外酶降解吸附有机物，从而达到去除悬浮物的目的。
2.3氨氮(NH3－N)的去除
如表4所示，试验期间，废水经过沉淀池后，氨氮基本未被去除，进水氨氮(NH－N)的平均值为29.7 mg／L，出水氨氮(NH－N)平均值为26.4 mg／L。由图5还可以看出，沉淀池出水中氨氮(NH3－N)的测定值还多次高于进水，分析原因可能是试验中设置的沉淀池虽然有盖，但经常开启、敞口，因此溶解氧含量比较高，测定值为4.2 mg／L，对氨氮去除效果很差。
由表4、图5所示，废水经砂生物滤池处理后，氨氮(NH3－N)由26.4 mg／L降到5.5 mg／L，去除率为79.2％，出水达到国家－级排放标准。砂生物滤池对氨氮的去除主要依靠物理、化学和生物三方面的作用。物理作用主要是通过砂粒的机械截留作用使废水中的部分氨氮留在了砂粒表面，化学作用主要是废水中微生物会附着在砂粒上，靠自身分泌的胶体黏液留在砂粒表面，微生物在砂粒较粗糙的表面上形成生物膜，微生物膜之间存在着生物絮体，使砂生物滤池具有较强的接触絮凝作用，去除部分氨氮。另外生物作用主要是氨化和硝化－反硝化以及适宜条件下滤池表面种植的羔羊茅草的摄取，在砂层区域形成缺氧、厌氧的微环境。氨氮在好氧微环境中被硝化菌氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，硝酸盐氮在缺氧、厌氧微环境中被反硝化菌转化为NO、N而被去除。
2.4总磷(TP)的去除
如表4、图6所示，试验期间生活污水进水总磷体积质量平均为8.3 mg／L，沉淀池出水总磷体积质量平均为7.45 mg／L，去除率为10.2％，砂生物滤池出水总磷体积质量平均为O.95 mg／L，去除率为87.2％。沉淀池对废水中总磷的去除主要依靠部分颗粒的沉淀作用，砂生物滤池对磷的去除主要包括羔羊茅草的吸收、微生物的生物化学作用以及砂粒基质的吸附、络合和沉淀作用。
3 结论
填充普通黄砂的砂生物滤池化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总固体悬浮物(TSS)、氨氮(NH3－N)、总磷(TP)出水体积质量平均值分别为63.2、11.32、86.6、5.5 mg／L和O.95 m／L，出水达国家二级排放标准。砂生物滤池系统具有处理效率高、占地面积小、造价低、维护使用方便等特点，适合在农村推广使用。
关键词：砂生物滤池；黄砂；农村生活污水
中图分类号：X799.3 文献标识号：A 文章编号：1001—4942(2010)08—0061—04
“十－五”规划提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，并明确了“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的建设目标。但随着新农村建设步伐的加快，农村生活污水已经成为农村环境污染和周围水体污染的重要组成部分。当前在中国经济相对落后的农村有96％以上没有排水渠道和污水处理系统，大量的生活污水未经处理直接排放，致使农村周边环境受到严重的破坏。因此，加强农村生活污水的治理，是社会主义新农村建设的重要内容，也是农村人居环境改善需要迫切解决的问题。对于人居密度高的大中型城市来说，因建设有排水管网设施，集中式的污水处理模式行之有效，但对于人居分散的农村地区来说，集中式的污水处理设施建设成本和运行维护费用较高，农民很难接受，无法推广。
近年来，针对不同国家和地区农村生活污水的各自特点，研究者们先后开发了人工湿地污水处理技术、稳定塘处理技术、土壤地下渗滤处理技术。但稳定塘存在着美观视觉较差，有机物的好氧分解和氮素的硝化去除效果不好等缺点，而土壤地下渗滤处理技术在地下水位比较高的地区(如南四湖湖心岛)不容易推广。人工湿地是－种新型污水处理系统，因具有工艺简单、维护管理方便、处理效果好等优点，被广泛应用于处理农村生活污水。本试验选择普通的黄砂作为基质，研究了砂生物滤池系统对生活污水的处理效果，为北方农村生活污水处理技术应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1试验进水水质
本试验主要在实验室进行，试验运行时间为2009年7月～9月，试验期间进水取自山东省农业科学院温室三户居民生活用水，试验期间进水的组成和主要水质指标如表1、表2。
1.2试验装置设计 该试验装置由沉淀池、集水池和砂生物滤池组成，整个装置为－体，中间用隔板连接，生活污水先进入沉淀池，经沉淀池沉淀后进入集水池，然后通过泵和布水管进入砂生物滤池，由水量控制开关和继电器控制进水量和进水次数。试验装置如图l所示。
1.3检测项目及方法
检测项目及方法见表3。试验运行期间，每2—4 d取水样－次，每次取300 m1，每个指标重复测定3次。
2 结果与分析
2.1有机物的去除 试验期间，砂生物滤池系统运行稳定，进水、沉淀池出水和砂生物滤池出水的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)体积质量随时间变化如图2、图3和表4所示，系统对COD、BOD的最终平均去除率分别为89.1％和95.5％。
生活污水经沉淀池沉淀后，污水中的泥砂等悬浮物被去除，在降解部分有机物的同时，避免了对后续砂生物滤池的堵塞。经沉淀池后，COD、BOD值分别由581.3、252.O mg／L降到473.5、200.2 mg／L，去除率分别为18.5％、20.6％。可见沉淀池除了沉淀大颗粒物质，对生活污水中有机物的去除也有－定作用。
砂生物滤池对生活污水中有机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触絮凝、生物氧化作用，集水池废水经砂生物滤池处理后，COD由473.5 mg／L降到63.2mg/L,BOD由200.2mg/L降到11.32mg/L，去除率分别达到86.7％和94.3％。可见填充普通黄砂的生物滤池对废水中有机物的去除效果都非常好，能达到污水排放－级标准。
2.2总固体悬浮物(TSS)的去除
如表4和图4所示，试验期间，经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，去除率为25.3％。沉淀池对悬浮物的去除作用主要是通过－些大颗粒物质沉淀在池底。砂生物滤池对TSS去除率效果较好，出水TSS为86.6 mg／L，去除率为50.O％，出水达到国家二级排放标准。砂生物滤池主要是依靠被微生物膜覆盖的滤料表面对TSS进行吸附和截留，进而通过微生物氧化和胞外酶降解吸附有机物，从而达到去除悬浮物的目的。
2.3氨氮(NH3－N)的去除
如表4所示，试验期间，废水经过沉淀池后，氨氮基本未被去除，进水氨氮(NH－N)的平均值为29.7 mg／L，出水氨氮(NH－N)平均值为26.4 mg／L。由图5还可以看出，沉淀池出水中氨氮(NH3－N)的测定值还多次高于进水，分析原因可能是试验中设置的沉淀池虽然有盖，但经常开启、敞口，因此溶解氧含量比较高，测定值为4.2 mg／L，对氨氮去除效果很差。
由表4、图5所示，废水经砂生物滤池处理后，氨氮(NH3－N)由26.4 mg／L降到5.5 mg／L，去除率为79.2％，出水达到国家－级排放标准。砂生物滤池对氨氮的去除主要依靠物理、化学和生物三方面的作用。物理作用主要是通过砂粒的机械截留作用使废水中的部分氨氮留在了砂粒表面，化学作用主要是废水中微生物会附着在砂粒上，靠自身分泌的胶体黏液留在砂粒表面，微生物在砂粒较粗糙的表面上形成生物膜，微生物膜之间存在着生物絮体，使砂生物滤池具有较强的接触絮凝作用，去除部分氨氮。另外生物作用主要是氨化和硝化－反硝化以及适宜条件下滤池表面种植的羔羊茅草的摄取，在砂层区域形成缺氧、厌氧的微环境。氨氮在好氧微环境中被硝化菌氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，硝酸盐氮在缺氧、厌氧微环境中被反硝化菌转化为NO、N而被去除。
2.4总磷(TP)的去除
如表4、图6所示，试验期间生活污水进水总磷体积质量平均为8.3 mg／L，沉淀池出水总磷体积质量平均为7.45 mg／L，去除率为10.2％，砂生物滤池出水总磷体积质量平均为O.95 mg／L，去除率为87.2％。沉淀池对废水中总磷的去除主要依靠部分颗粒的沉淀作用，砂生物滤池对磷的去除主要包括羔羊茅草的吸收、微生物的生物化学作用以及砂粒基质的吸附、络合和沉淀作用。
3 结论
填充普通黄砂的砂生物滤池化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总固体悬浮物(TSS)、氨氮(NH3－N)、总磷(TP)出水体积质量平均值分别为63.2、11.32、86.6、5.5 mg／L和O.95 m／L，出水达国家二级排放标准。砂生物滤池系统具有处理效率高、占地面积小、造价低、维护使用方便等特点，适合在农村推广使用。