近年來，中小型分散污染源成為環(huán)境整治的重點，治理方式以就地治理為主。但傳統(tǒng)治理方法普遍存在管理難、運行成本高、維護難、可控性差、治理成效低、易造成二次污染等問題，導(dǎo)致整體社會環(huán)境效益較低。因此，迫切需要一種新型治理方法，突破瓶頸，解決問題。
1、氣動生態(tài)氧化溝
1.1 工藝原理
氣動生態(tài)氧化溝工藝遵循生態(tài)學的基本規(guī)律，強化生物多樣性，以建設(shè)水體微環(huán)境為中心，具有多元化水生生態(tài)微環(huán)境與強大的生物食物鏈。主要工藝原理為：
(1)氣動供氧原理：工藝核心為氣動氧化溝系統(tǒng)，在氣動循環(huán)供氧裝置配套下，僅用一臺低功率的風機即可帶動整個水體回流循環(huán)并復(fù)氧，使水體中的污染因子與生物反應(yīng)器充分接觸，并且稀釋了原水，降低了水體中溶解氧的消耗，提高了緩沖能力與抗沖擊負荷，延時了曝氣效應(yīng)。在水生植物及水體微環(huán)境的系統(tǒng)化設(shè)計下，水體生物鏈得到了全面發(fā)展，強大的水生生態(tài)食物鏈及高效的污染因子降解功能，使水體化學需氧量快速降低，從而實現(xiàn)了間歇供氧循環(huán)，大大降低了運行成本。
(2)生物膜代謝原理：在氧源充足的條件下，微生物迅速繁殖，填料上的生物膜逐漸增厚，當生物膜達到一定厚度時，生物膜內(nèi)層逐步開始繁殖兼氧—厭氧菌，并不斷擴散，厭氧產(chǎn)生的代謝物(如CH4)逸出，使內(nèi)層生物膜脫落。在生物膜脫落的填料表面重新形成生物膜，周而復(fù)始，生生不息，從而形成以自然規(guī)律為基礎(chǔ)的生物反應(yīng)器構(gòu)件。
1.2 工藝流程
氣動生態(tài)氧化溝技術(shù)的工藝流程為：廢水來源→格柵井→厭氧池→生態(tài)池→達標出水。該系統(tǒng)構(gòu)筑物相當簡約，應(yīng)用至今已經(jīng)過三次以上的技術(shù)升級，抗沖擊能力強，地理條件許可，均設(shè)計為自流系統(tǒng)，節(jié)省調(diào)節(jié)池及節(jié)約提升耗能。具體流程如圖1。
生態(tài)池的第一渠為進水渠，中間渠與第一渠均為循環(huán)渠實現(xiàn)延時曝氣與抗沖擊效應(yīng)，最后一渠為沉清渠，沉清后出水，其底泥部分被回流至循環(huán)渠中繼續(xù)發(fā)揮其應(yīng)有效應(yīng)，另一部分則定期回流至厭氧池;厭氧池內(nèi)布施有能夠承載高密度生物膜的生物載體，在物種豐富的生物污泥的補充下，厭氧效應(yīng)得到高效發(fā)揮，從而實現(xiàn)高效分解與降解污染因子;在高效厭氧池的作用下，大大降低了后續(xù)治理負荷，同時在延時曝氣的生態(tài)池上的污染濃度得到快速稀釋與降解，極大降低了生態(tài)池的需氧量，實現(xiàn)了間歇工作的節(jié)能效應(yīng)，同時在食物鏈強盛的系統(tǒng)中形成各種共代謝功能，難降解的污染因子及有機污泥得到有效降解，污泥就地降解率高達90%以上。具體循環(huán)示意如圖2。
2、運行效果
本文選取4個氣動生態(tài)氧化溝工藝處理的實踐案例進行分析，分別為下洋鎮(zhèn)溪塔村、東平鎮(zhèn)文峰村、下洋鎮(zhèn)含春村、達埔鎮(zhèn)巖峰村的污水處理項目。
項目的工藝流程設(shè)計均為：污水→格柵井→厭氧池→生態(tài)池→出水。其中格柵井主要目的是過濾掉污水中的大塊物質(zhì)(如塑料袋等)。厭氧池主要功能為水解酸化。生態(tài)池主要功能是降解水中的污染物質(zhì)(4個案例項目均建設(shè)于工藝升級前，生態(tài)池最后的渠并非沉清渠設(shè)計)。
設(shè)計目標：污水經(jīng)過水生態(tài)技術(shù)污水處理系統(tǒng)，出水主要水質(zhì)指標優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，主要水質(zhì)指標見表1。
2.1 主要污染物去除率分析
經(jīng)永春縣環(huán)保局驗收，4個項目的進出水質(zhì)及主要污染物的去除率等檢測數(shù)據(jù)見表2。
從表2可見，氣動生態(tài)氧化溝工藝對COD的去除率在85%～92%，BOD去除率也達到了98%～99%，氨氮去除率高達98%～100%，出水水質(zhì)優(yōu)于預(yù)計的目標，由此可得該工藝對COD、BOD及氨氮均有良好的去除效果。該工藝未建沉淀池，出水水質(zhì)的懸浮物SS平均值達到13mg/L，說明該系統(tǒng)同樣對于SS及污泥也有很好的去除效果。
2.2 耗能分析
氣動生態(tài)氧化溝屬微動力系統(tǒng)，設(shè)備非常簡單。自流系統(tǒng)僅風機運行需用電，非自流系統(tǒng)則多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等項目的運行(風機)年耗能僅需1200～3200元。氣動生態(tài)氧化溝穩(wěn)定工作的耗能很小，是節(jié)能系統(tǒng)的體現(xiàn)。
2.3 穩(wěn)定性分析
通過項目驗收時的不同時間取水的水質(zhì)檢測，考量整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。依據(jù)溪塔、文峰、含春、巖峰4個項目進出口濃度對比，COD濃度范圍在182～68.2mg/L，NH3-N的濃度范圍48.9～6.2mg/L，從濃度變化來看，符合農(nóng)村污水水質(zhì)不均勻的特點，經(jīng)過氣動生態(tài)氧化溝系統(tǒng)處理后，出水濃度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，沒有大的波動，系統(tǒng)處理后的水質(zhì)穩(wěn)定。綜上所述：氣動生態(tài)氧化溝系統(tǒng)出水水質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性。
2.4 占地面積分析
4個項目采用的工藝流程與各功能區(qū)占地面積見表3。
氣動生態(tài)氧化溝的系統(tǒng)工藝簡單，處理流程一致，采用進水-格柵井-厭氧池-生態(tài)池-出水的工藝，其中厭氧池等地埋式面積可以覆土作為綠化工地，而氣動生態(tài)氧化溝面上的水生花圃可作為景觀綠化，既能節(jié)約土地資源，又能綠化美觀。占地面積較傳統(tǒng)氧化溝工藝占地面積小，也無需大規(guī)模進行施工建設(shè)構(gòu)筑物，僅需要基礎(chǔ)工藝的施工建設(shè)，省時省力。
3、效益分析
3.1 環(huán)境效益與社會效益
污水處理工程建設(shè)對于改善農(nóng)村環(huán)境，保障人民身體健康具有極為重要的意義，其環(huán)境效益日益明顯。以東平鎮(zhèn)文峰村為例，每年可降解COD4.19噸，降解氨氮1.15噸，且可以有效保證河道、湖泊等水質(zhì)質(zhì)量，出水還可運用于景觀、綠化等，填補地表水的流失。
3.2 經(jīng)濟效益
相對傳統(tǒng)的工藝，氣動生態(tài)氧化溝工藝在建設(shè)成本上可節(jié)約20%～30%的造價;在用地面積上，可節(jié)約30%～50%;在運行成本上，每噸水的運行費用可以節(jié)約50%～70%，具有較高的直接經(jīng)濟效益。
4、結(jié)論
通過該項目的應(yīng)用分析，可以得出氣動生態(tài)氧化溝技術(shù)在農(nóng)村污水治理中具有以下突出特點：
(1)效率高。
氣動生態(tài)氧化溝工藝對于COD、BOD、SS、NH3-N等污染因子，具有較高的去除率，出水水質(zhì)好。其中COD去除率85%～92%，BOD去除率98%～99%，氨氮去除率高達98%～100%，出水SS平均值達到13mg/L。
(2)耗能低。
氣動生態(tài)氧化溝工藝的自流系統(tǒng)耗能，僅為風機運行所需的電量，非自流系統(tǒng)則多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等項目的運行(風機)年耗能僅需1200～3200元。
(3)出水水質(zhì)穩(wěn)定性好。
經(jīng)氣動生態(tài)氧化溝工藝處理后，各項目的出水濃度都穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)大的波動，其中COD的濃度范圍在68.2～182mg/L，NH3-N的濃度范圍在6.2～48.9mg/L。
(4)管理簡單。
氣動生態(tài)氧化溝為遵循生態(tài)學基本規(guī)律的純生態(tài)系統(tǒng)，運行管理時不需過多的人工介質(zhì)干預(yù)生物食物鏈的發(fā)展，因此，管理人員只需要管理好電控設(shè)施即可。
(5)工藝簡單。
無需調(diào)節(jié)池、沉淀池、污泥池及污泥處理設(shè)備，在每天8～16個小時工作狀態(tài)下可完成有機污泥就地降解。(來源：福建環(huán)衛(wèi)士環(huán)保研究院有限公司)
