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    農村生活污水處理組合工藝方法

    时间:2021-09-07     【转载】

    農村生活污水是我國農村污染物的主要來源之一,由于大多農村尚無完善的排水系統,污水沿道路邊溝或路面直接排至附近水體,造成地表和地下水體的嚴重污染,加 重了受納水體富營養化,直接威脅著周圍居民的飲用水安全[1,2]。所以,對農村生活污水的治理迫在眉睫。但由于農村資金有限,技術水平相對落后,且缺乏 專業的管理人員,在選擇農村生活污水處理工藝時,不宜采用規;擎偽鬯幚砟J剑3,4]。因此,研究開發高效率、低成本、易管理和易操作的農村生活污 水處理技術尤為必要[5]。

    厭 氧-好氧組合工藝以厭氧處理工藝為預處理措施,不僅可以降解污水中大部分有機物,降低運行成本,而且可以極大地降低好氧進水有機負荷及SS濃度,縮短好氧 工藝的水力停留時間,提高出水水質[6,7]。因此,筆者研究了3 種組合工藝對農村生活污水的處理效果,并對其處理效果進行了比較分析。

    1 實驗部分

    1.1 實驗用水

    以 邯鄲市某城中村的生活污水為實驗用水,水質如下:溫度為10~29℃; COD 為31~1 926 mg/L,平均為483 mg/L; TN 為5.4~51.7 mg/L,平均為28.4 mg/L; TP 為0.7~4.4 mg/L,平均為2.0 mg/L; NH4+-N為4.0~52.5 mg/L,平均為28.4 mg/L。

    1.2 實驗裝置

    實驗工藝流程如圖1 所示。

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       復合厭氧反應器-水平潛流人工濕地( HAR-HSFCW):HAR 材質為UPVC 管,內徑為400 mm,反應器上部填充400~500 mm塑料填料; 水平潛流濕地為混凝土結構,尺寸為2.0 m×2.0 m×1.1 m,進水區和出水區鋪設粒徑為60~100 mm的礫石,厚度為750 mm; 處理區底層為粒徑30~40 mm的礫石和鋼渣,填充比例為1∶1,厚度為750 mm; 中層為粒徑20~30 mm的礫石,厚度為250 mm; 上層選用自然土壤和細沙,填充比例為1∶1,厚度為200 mm,栽種植物為蒲草。

    厭 氧折流板反應器-垂直潛流人工濕地( ABRVSFCW):ABR 由硬質塑料板制成,尺寸為0.8 m×0.8 m× 0.9 m; 垂直潛流人工濕地為混凝土結構,尺寸為2.0 m×2.0 m×1.1 m,底部填充粒徑為30~40 mm的碎石,厚度為30 cm; 中部填充粒徑為10~20 mm的碎石與粉煤灰,填充比例為10∶1,厚度為30 cm; 上部為自然土壤,厚度為20 cm,栽種植物為蘆葦。

    膨脹顆粒污泥床-人工快速滲濾系統( EGSBCRI):EGSB 為有機玻璃柱,直徑為0.2 m,高度為2m。CRI 由PVC 管材制作,內徑為0.4 m,高為2 m。

    承 托層為30~40 mm的礫石,厚度為200 mm; 滲濾層共分為4 層,由下往上依次為粒徑3~10 mm的陶粒、1~4 mm的沸石、0.5~1.2 mm的河砂以及100 目的石英砂,填充厚度均為300 mm。CRI 系統在12 h 淹水,干濕比為3∶1 的條件下運行。

    1.3 監測項目與分析方法

    COD:重鉻酸鉀法[8]; TN:過硫酸鉀消解-紫外分光光度法[8]; TP:過硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法[8]; NH4+-N:納氏試劑分光光度法[8]。

    2 結果與討論

    2012 年6 月—2012 年10 月,考察了3 種組合工藝在不同HRT 下對污染物的去除效果。每個水力停留時間下連續運行20 d,取多次進、出水的平均值作為實驗結果。

    2.1 對COD 的去除效果

    3 種組合工藝對COD 的去除效果如圖2 所示。由圖2 可知,當進水COD 為325.3~386.5 mg/L,ABR-VSFCW、HAR-HSFCW 和EGSB-CRI 的出水COD 分別為:39.50~153.4、50.90~145.8 和39.20~92.50 mg/L,相應去除率分別為60.0%~88.9%、62.9%~86.2%和74.7%~91.6%,且3 種組合工藝對COD 的去除主要是靠厭氧反應器來完成的。

    1-2.jpg

     

       由圖2 還可以看出,HAR-HSFCW 和EGSB-CRI在HRT 大于16 h 時,隨著HRT 的減小,COD 的去除率呈上升趨勢,但當HRT 小于16 h 時,減小HRT,COD 去除率卻呈下降趨勢,這主要是因為HRT 較長時,厭氧反應器中上升流速較小,污水與顆粒污泥接觸不充分,有機物不能被充分降解所致; 但當HRT 過短時,反應器中上升流速較大,污泥流失增加,反而使COD 去除率下降。由于EGSB 中三相分離器有效阻止了顆粒污泥流失,因此EGSB-CRI對COD 的去除效果略高于HAR-HSFCW。

    隨著HRT 的逐漸縮短,ABR-VSFCW 對COD 的去除率呈下降趨勢,這主要是因為ABR 為分隔結構,當HRT 縮短時,隔室中污水上升流速較大,污泥流失加大,導致COD 去除率下降。

    2.2 對氮的去除效果

    2.2.1 對NH4+-N的去除效果

    組合工藝對NH4+-N的去除效果見圖3。

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       由圖3 可以看出,3種組合工藝對NH4+-N的去除率分別為60.9%~76.1%、12%~42%和11.1%~ 31.9%,EGSB-CRI 對NH4+-N的去除效果最好,ABR-VSFCW 次之,HAR-HSFCW 較差,且好氧段對NH4+-N的去除起主導作用。

    EGSB-CRI 對NH +4 -N 的去除率較高是因為CRI系統為干濕交替運行,在落干期復氧,提高了好氧微生物活性,硝化能力增強所致[9]。由于垂直流人工濕地為落空運行,污水從濕地 表面縱向進入濕地,充氧效率提高,硝化能力較強[10,11],造成ABR-VSFCW對NH +4 -N 的去除效果略優于HAR-HSFCW。

    2.2.2 對TN 的去除效果

    3 種組合工藝對TN 的去除效果如圖4 所示。從圖4 中可以看出,ABR-VSFCW、HAR-HSFCW 和EGSB-CRI 對TN 的去除效果無明顯差異,去除率分別為23.9%~46.4%、25%~42% 和26%~45.2%。

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    3 種組合工藝中氮的去除主要包括基質的吸附和過濾作用、植物和微生物的吸收作用以及微生物的硝化、反硝化作用。其中,微生物的硝化、反硝化作用是脫氮的主要 途徑[12-14]。一方面,由于VSFCW和HSFCW 大環境處于缺氧和厭氧狀態[15],抑制了硝化細菌的生長繁殖和硝化反應。另一方面,VSFCW、HSFCW、CRI 中進水COD 濃度較低,碳源不足,也抑制了反硝化作用,造成3 種組合工藝整體脫氮效率較低。

    2.3 對TP 的去除效果

    組 合工藝對TP 的去除效果見圖5。3 種組合工藝對TP 的去除效果如圖5 所示。由圖5 看出,在進水TP 為2.90~3.89 mg/L,ABR-VSFCW、HAR-HS-FCW 和EGSB-CRI 出水TP 分別為:1.61~2.92、0.54~0.82 和0.46~0.93 mg/L,去除率分別為24.7%~44.6%、78.8%~82.6% 和76%~84.7%?梢,HAR-HSFCW、EGSB-CRI 對TP 的去除效果均明顯優于ABR-VSFCW,且好氧工藝對TP的去除起主導作用。

    由于水平潛流濕地為滿水位運行,進水與填料接觸充分,造成HSFCW 除磷效果優于VSFCW。CRI系統中陶粒、沸石可與磷反應形成沉淀或通過化學吸附留在填料中,從而使磷得到有效去除。

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    3 結論

    (1) 3 種組合工藝對COD 均有較高的去除效果,去除率為60.0%~91.6%。EGSB-CRI 對COD的去除率略高于ABR-VSFCW、HAR-HSFCW。

    (2 ) ABR-VSFCW、HAR-HSFCW 和EGSB-CRI對NH4+-N的去除率分別為12.0%~42.0%、11.1%~31.9% 和60.9%~76.1%。EGSB-CRI 對NH4+-N的去除效果明顯高于ABR-VSFCW、HARHSFCW,這主要是由CRI 系統充氧效率較高,硝化能力強所致。3 種組合工藝對TN 的去除效果不理想,去除率為23.9%~46.4%。

    (3 ) ABR-VSFCW、HAR-HSFCW 和EGSB-CRI對TP 的去除率分別為24.7%~44.6%、78.8%~82.6%和76%~84.7%。EGSB-CRI、HAR-HSFCW對TP 的去除率顯著高于ABR-VSFCW。ABR-VSFCW對TP 去除率較低,這主要是由于垂直流人工濕地為落空運行,污水與填料接觸不充分造成的。

    (4) 如果以去除SS 和有機物為目的,3 種組合工藝均有較好的處理效果; 而如果以營養鹽的去除和水質的根本改善為目的,EGSB-CRI 去除效果顯著。


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