农村生活污水处理组合工艺方法 7页

农村生活污水处理组合工艺方法农村生活污水是我国农村污染物的主要来源之一，由于大多农村尚无完善的排水系统，污水沿道路边沟或路面直接排至附近水体，造成地表和地下水体的严重污染，加重了受纳水体富营养化，直接威胁着周围居民的饮用水安全。所以，对农村生活污水的治理迫在眉睫。但由于农村资金有限，技术水平相对落后，且缺乏专业的管理人员，在选择农村生活污水处理工艺时，不宜采用规模化城镇污水处理模式。因此，研究开发高效率、低成本、易管理和易操作的农村生活污水处理技术尤为必要。厌氧-好氧组合工艺以厌氧处理工艺为预处理措施，不仅可以降解污水中大部分有机物，降低运行成本，而且可以极大地降低好氧进水有机负荷及SS浓度，缩短好氧工艺的水力停留时间，提高出水水质。因此，本文中研究了3 种组合工艺对农村生活污水的处理效果，并对其处理效果进行了比较分析。1实验部分1.1实验用水以邯郸市某城中村的生活污水为实验用水，水质如下:温度为10～29℃;COD为31～1926mg/L，平均为483mg/L;TN 为5.4～51.7mg/L，平均为28.4mg/L;TP为0.7～4.4mg/L，平均为2.0mg/L;NH4+-N为4.0～52.5\n mg/L，平均为28.4mg/L。1.2实验装置实验工艺流程如图1所示。复合厌氧反应器-水平潜流人工湿地(HAR-HSFCW):HAR材质为UPVC管，内径为400mm，反应器上部填充400～500mm塑料填料; 水平潜流湿地为混凝土结构，尺寸为2.0m×2.0m×1.1m，进水区和出水区铺设粒径为60～100mm的砾石，厚度为750mm; 处理区底层为粒径30～40mm的砾石和钢渣，填充比例为1∶1，厚度为750mm;中层为粒径20～30mm的砾石，厚度为250mm; 上层选用自然土壤和细沙，填充比例为1∶1，厚度为200mm，栽种植物为蒲草。厌氧折流板反应器-垂直潜流人工湿地(ABRVSFCW):ABR由硬质塑料板制成，尺寸为0.8m×0.8m×0.9m; 垂直潜流人工湿地为混凝土结构，尺寸为2.0m×2.0m×1.1m，底部填充粒径为30～40mm的碎石，厚度为30cm;中部填充粒径为10～20 mm的碎石与粉煤灰，填充比例为10∶1，厚度为30cm;上部为自然土壤，厚度为20cm，栽种植物为芦苇。膨胀颗粒污泥床-人工快速渗滤系统(EGSBCRI):EGSB为有机玻璃柱，直径为0.2m，高度为2m。CRI由PVC管材制作，内径为0.4 m，高为2m。\n承托层为30～40mm的砾石，厚度为200mm;渗滤层共分为4层，由下往上依次为粒径3～10mm的陶粒、1～4mm的沸石、0.5～1.2 mm的河砂以及100目的石英砂，填充厚度均为300mm。CRI系统在12h淹水，干湿比为3∶1的条件下运行。1.3监测项目与分析方法COD:重铬酸钾法;TN:过硫酸钾消解-紫外分光光度法;TP:过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法;NH4+-N:纳氏试剂分光光度法。2结果与讨论2021年6月—2021年10月，考察了3种组合工艺在不同HRT下对污染物的去除效果。每个水力停留时间下连续运行20 d，取多次进、出水的平均值作为实验结果。2.1对COD的去除效果3种组合工艺对COD的去除效果如图2所示。由图2可知，当进水COD为325.3～386.5mg/L，ABR-VSFCW、HAR-HSFCW 和EGSB-CRI的出水COD分别为:39.50～153.4、50.90～145.8和39.20～92.50 mg/L，相应去除率分别为60.0%～88.9%、62.9%～86.2%和74.7%～91.6%，且3种组合工艺对COD 的去除主要是靠厌氧反应器来完成的。\n由图2还可以看出，HAR-HSFCW和EGSB-CRI在HRT大于16h时，随着HRT的减小，COD的去除率呈上升趋势，但当HRT 小于16h时，减小HRT，COD去除率却呈下降趋势，这主要是因为HRT 较长时，厌氧反应器中上升流速较小，污水与颗粒污泥接触不充分，有机物不能被充分降解所致;但当HRT过短时，反应器中上升流速较大，污泥流失增加，反而使COD 去除率下降。由于EGSB中三相分离器有效阻止了颗粒污泥流失，因此EGSB-CRI对COD的去除效果略高于HAR-HSFCW。随着HRT的逐渐缩短，ABR-VSFCW对COD的去除率呈下降趋势，这主要是因为ABR为分隔结构，当HRT 缩短时，隔室中污水上升流速较大，污泥流失加大，导致COD去除率下降。2.2对氮的去除效果2.2.1对NH4+-N的去除效果组合工艺对NH4+-N的去除效果见图3。由图3可以看出，3种组合工艺对NH4+-N的去除率分别为60.9%～76.1%、12%～42%和11.1%～31.9%，EGSB-CRI 对NH4+-N的去除效果最好，ABR-VSFCW次之，HAR-HSFCW较差，且好氧段对NH4+-N的去除起主导作用。EGSB-CRI对NH+4-N\n 的去除率较高是因为CRI系统为干湿交替运行，在落干期复氧，提高了好氧微生物活性，硝化能力增强所致。由于垂直流人工湿地为落空运行，污水从湿地表面纵向进入湿地，充氧效率提高，硝化能力较强，造成ABR-VSFCW对NH +4-N的去除效果略优于HAR-HSFCW。2.2.2对TN的去除效果3种组合工艺对TN的去除效果如图4所示。从图4中可以看出，ABR-VSFCW、HAR-HSFCW和EGSB-CRI对TN 的去除效果无明显差异，去除率分别为23.9%～46.4%、25%～42%和26%～45.2%。3 种组合工艺中氮的去除主要包括基质的吸附和过滤作用、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、反硝化作用是脱氮的主要途径[12-14]。一方面，由于VSFCW和HSFCW 大环境处于缺氧和厌氧状态[15]，抑制了硝化细菌的生长繁殖和硝化反应。另一方面，VSFCW、HSFCW、CRI中进水COD 浓度较低，碳源不足，也抑制了反硝化作用，造成3种组合工艺整体脱氮效率较低。2.3对TP的去除效果组合工艺对TP的去除效果见图5。3种组合工艺对TP的去除效果如图5所示。由图5看出，在进水TP为2.90～3.89 mg/L，ABR-VSFCW、HAR-HS-FCW和EGSB-CRI出水TP\n分别为:1.61～2.92、0.54～0.82和0.46～0.93 mg/L，去除率分别为24.7%～44.6%、78.8%～82.6%和76%～84.7%。可见，HAR-HSFCW、EGSB-CRI对TP 的去除效果均明显优于ABR-VSFCW，且好氧工艺对TP的去除起主导作用。由于水平潜流湿地为满水位运行，进水与填料接触充分，造成HSFCW 除磷效果优于VSFCW。CRI系统中陶粒、沸石可与磷反应形成沉淀或通过化学吸附留在填料中，从而使磷得到有效去除。3结论(1)3种组合工艺对COD均有较高的去除效果，去除率为60.0%～91.6%。EGSB-CRI 对COD的去除率略高于ABR-VSFCW、HAR-HSFCW。(2)ABR-VSFCW、HAR-HSFCW和EGSB-CRI对NH4+-N的去除率分别为12.0%～42.0%、11.1%～31.9% 和60.9%～76.1%。EGSB-CRI对NH4+-N的去除效果明显高于ABR-VSFCW、HARHSFCW，这主要是由CRI 系统充氧效率较高，硝化能力强所致。3种组合工艺对TN的去除效果不理想，去除率为23.9%～46.4%。(3)ABR-VSFCW、HAR-HSFCW和EGSB-CRI对TP 的去除率分别为24.7%～44.6%、78.8%～82.6%和76%～84.7%。EGSB-CRI、HAR-HSFCW对TP\n 的去除率显著高于ABR-VSFCW。ABR-VSFCW对TP去除率较低，这主要是由于垂直流人工湿地为落空运行，污水与填料接触不充分造成的。(4)如果以去除SS和有机物为目的，3种组合工艺均有较好的处理效果;而如果以营养盐的去除和水质的根本改善为目的，EGSB-CRI 去除效果显著。