以农田灌溉为目的的城市污水处理工艺研究.pdf 3页

'安徽农业科学，JournalofAnhuiA．Sci．2012，40(33)：16297—16298，16301责任编辑杨莹莹责任校对卢瑶以农田灌溉为目的的城市污水处理工艺研究胡春玲，陈时博，付强，张琳，邱熔处(1．辽宁石油化工大学环境与生物工程学院，辽宁抚顺11300l；2．抚顺市给水工程设计科研院，辽宁抚顺113008；3．兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州730070)摘要[目的]通过试验研究开发以农田灌溉为目的的城市污水处理工艺。[方法]采用高负荷活性污泥法处理城市污水，以满足《农田灌溉水质标准》的要求。[结果]高负荷活性污泥法不设初次沉淀池，负荷高，泥龄短，污泥沉降性能良好，不存在污泥膨胀，对有机物的去除以絮凝、吸附、沉淀作用为主，CODBODSS、氮、磷等出水水质指标均可满足《农田灌溉水质标准》的要求。[结论]高负荷活性污泥法可作为污水资源化利用一回用于农田灌溉的处理工艺。关键词农田灌溉；城市污水；高负荷活性污泥法；污水处理技术中图分类号$273．5文献标识码A文章编号0517—6611(2012)33—16297—02Research‘onMunicipalWastewaterTreatmentProcessforFarmlandIrrigationHUChun-lingetal(SchoolofEnvironmentalandBiologicalEngineering，LiaoningShihuaUniversity，Fushun，Liaoning113001)Abstract[Objective]Thestudyaimedtodevelopmunicipalwastewatertreatmentprocessforfarmlandirrigation．[Method]Thehigh—loadactivatedsludgeprocesswasstudiedtotreatmunicipalwastewaterandtheeffluentmustmeetthedemandofStandardsforIrrigationWaterQuality．[Result]Thehigh—loadactivatedsludgeprocesshassuchmeritsasnoprimarysedimentationbasin，highload，lowresidenttime，goodsludge·settlementability，nosludgeswel1．Themechanismoftheprocessremovingthepollutantismainlyflocculation，adsorptionandprecipitation．CODc，BeD”SS，nitrogen，phosphomsandotherwaterqualityindicatorsmeetthedemandofStandardsforIrrigationWaterQuality．[Conclusion]Thehigh—loadactivatedsludgeprocesscanbeusedasthesewageresourceutilizationprocessforfarmlandirrigation．KeywordsFarmlandirrigation；Municipalwastewater；High—loadactivatedsludgeprocess；Wastewatertreatmenttechnology水问题已成为我国21世纪经济发展最突出的重大问(GB5084-92)的要求。题⋯。我国西北地区，属于严重干旱缺水地区，农业、工业和1材料与方法人民生活等对水资源的需求量随着西部开发步伐的加大日1．1试验用水试验采用的污水取自庆阳市西峰区东郊城益增多，水资源短缺已成为这些地区城市可持续发展的严重市排水干管，该水质(表1)代表了西北地区大部分中小城市制约因素。污水资源化是指生活污水和达标排放的工业废的污水水质状况。水经适当处理后，作为可再生资源回用到适宜的位置，是水1．2高负荷活性污泥法工艺流程与原理资源可持续发展的重要组成部分。据调查，我国农田灌溉用1．2．1工艺流程。高负荷活性污泥法工艺流程(图1)中不水量占各行业总用水的60％以上，灌溉用水量大约占全国总设初次沉淀池，城市排水管网中的微生物可以源源不断的补供水量的65％左右，所以将污水经过适当处理后回用于农充到反应器中，利用城市污水中的细菌不断对反应器进行接田灌溉是污水资源化的重要途径之一。笔者以农田灌溉为种；在负荷高出普通活性污泥法十几倍甚至几十倍的运行条目的，同时考虑降低工程投资和运行费用，研究开发适合干件下，微生物处于对数增长期，除了利用微生物的降解作用旱缺水地区的城市污水处理工艺，采用高负荷活性污泥法处降解有机物外，生物的絮凝吸附也起了相当大的作用，此法理城市污水进行工程示范研究，以满足《农田灌溉水质标准》加快了活性污泥的增长速率和有机底物的降解速率。空气加氯污水隧图1高负荷活性污泥法工艺流程1．2．2工艺原理。来自城市排水管网的污水，经过格栅、沉器，以微小气泡的形式进入污水中，其作用除向污水充氧外，砂池等预处理装置去除漂浮物和一部分悬浮物后，进入到活还使生化反应器内的污水、活性污泥处于剧烈搅动的状态，性污泥生化反应器中，同时从二次沉淀池连续回流的活性污形成混合液。经过活性污泥净化过的混合液由生化反应器泥，作为接种污泥，也于此同时进人生化反应器，而从鼓风机的另一端流出进入二次沉淀池，在二次沉淀池中进行固液分房送来的压缩空气，通过安装在生化反应器底部的微孔曝气、离，活性污泥通过沉淀与污水分离，漳清后的污水排出，与消毒剂混合流人消毒接触池，最后排向农灌管网或贮水窖。而基金项目甘肃省科技攻关项目(JS002一A524320)。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部由污泥回流泵抽出，一部作者简介胡春玲(1976一)，女，山西大同人，副教授，硕士，从事水污分回流曝气池中，其余部分则作为剩余污泥排出系统后，经染控制技术研究，E-mail：huchunl@163．corn。收稿日期2O12-O9-29浓缩池浓缩后输送至污泥干化场，污泥经自然于化后变成泥 16298安徽农业科学2012盔饼用作农家肥。方法》第4版进行。1．3试验工况参数试验工况参数中，污水流量为200～2结果与分析600／d，水力停留时间HRT为20～60min，污泥浓度MESS2．1COD和BOD的去除效果由表1可知，在高负荷为1000～4000mg／L，溶解氧含量为1mg／L左右，COD去除条件下，该工艺对COD和BOD的去除率较高，平均去除率负荷为2—8kgCOD／(kgMLKS·d)，泥龄为O．3～0．5d，污分别高达68％和65％，尤其对非溶解性的污染物即颗粒性泥回流比为30％一50％。的污染物去除率更高，平均去除率可达89％，且污水中的颗1．4测定项目试验考察了化学需氧量(COD)、生化需氧粒|陛污染物越多，则总的去除率越高。说明在该项工艺中量(BOD)、ss(VSS)、氨氮(NH．N)、凯氏氮、总磷、硫化物、COD。(包括BOD)的去除不是以微生物的氧化作用为主，阴离子表面活性剂、全盐量、氯化物、硫化物、重金属离子等而是以细菌的絮凝、吸附、沉淀作用为主。的去除情况，各项指标的分析方法按照《水和废水监测分析2．2SS(VSS)的去除效果该系统运行期间，进水中ss为表1试验进水和出水水质注：TCOD为总化学需氧量；SCOD为溶解性的污染物；PCOD为非溶解性(或颗粒性)的污染物；TBOD为总生化需氧量；SS为悬浮物；VSS为挥发性悬浮物。64～926mg／L，VSS为42～327mg／L，而出水中ss和VSS的世代时间长的微生物不可能在反应器内大量繁殖成为优势平均值分别为30和19mg／L，平均去除率分别为86％和种属，所以不产生硝化作用；并且硝化过程一般在污水中的81％。试验表明，高负荷活性污泥系统对与悬浮物有关的或BOD降至20～30mg／L以下时才能发生，所以对于高负荷容易与悬浮物结合的污染物|的去除率较高，因为在高负荷活活性污泥法不可能存在硝化和反硝化过程。对于氨化反应，性污泥系统中，微生物处于对数增殖期，菌体增殖显著，但由由于高负荷活性污泥系统反应时间很短，所以氨化过程进行于絮凝体形成菌的大量繁殖而形成密实的絮凝体，故絮凝体的不彻底，故氮的去除率较低，这对于出水以农灌为目的的在整体上具有良好的沉降性能，污泥指数SVI值为20～90处理过程来讲是及其有利的。因为植物吸收的主要氮素形mg／L，平均值为46mg／L，说明此系统无产生污泥膨胀的可态是硝态氮，有机氮(凯氏氮与氨氮的差值)进入土壤后首先能。此外，由于不设初沉池，系统中的活性污泥絮凝体絮凝转化成硝态氮。，植物再对其进行吸收和还原转化，促进吸附了大量的来自原水的悬浮颗粒，增加了絮凝体的比重而其生长，所以污水中氮的比例越高，越有利于作物的生长。有利于活性污泥的沉降，使得出水中悬浮物和挥发性悬浮物2．4其他污染物的去除效果重金属离子是污水中典型的浓度显著降低。有毒有害污染物质之一，重金属污染不同于其他类型污染，2．3氮和磷的去除效果氮是农作物正常生长所必须的，具有生物积累性、长期性和不可逆转性等，对于我国大多在土壤氮含量不足的情况下，用含氮的污水灌溉会提高农作数中小城市的污水，重金属离子的含量较低。由表2可知，物的产量。高负荷活性污泥系统对氮和磷的去除率较低，凯采用此工艺可有效去除重金属离子。试验表明，重金属离氏氮平均去除率为24％，氨氮为19％，总磷为20％。因为在子、病原微生物以及阴离子表面活性剂、全盐量、氯化物、硫高负荷活性污泥系统中，泥龄较短，为0．3～0．5d，像硝化菌化物等指标完全达到《农田灌溉水质标准》要求。表2进出水中重金属离子浓度和病原微生物数量项目六价铬汞铜锌铅镉粪大肠菌蛔虫卵mLmg／Lmg／Lmg／Lmg／Lmg／L个／L个／L进水0．11出水0．1O农田灌溉水质标准G0．1注：“一”表示未检出。(下转第16301页) 40卷33期蔡海珍黑河源流区旱柳根系分布特征研究16301生物量的比例分别为51．35％、33．16％、6．96％、8．53％。粗根生物量远远大于细根生物量，是细根生物量的4．38倍。墨曼％耄羹时干距离cnl副对干距离O1注：a．d≤2mm；b．d>2mm。图3旱柳根系生物量水平分布3结论究条件的限制，未作深人研究。(1)研究区细根根系密度在0～200ena垂直剖面随土层(2)不同位置林木根系。该研究选择在同一坡向、坡位深度的增加总体呈衰减趋势。表层0—60cm土层细根根密林片研究了旱柳根系的垂直、水平分布状况，研究结果仅仅度较大，20～40cm土层根密度最大，在60～180cm土层趋是对根系分布的局部反映。下一步需要深入研究不同坡向、于稳定，180cm土层以下急剧降低。细根随土层深度衰减的坡位条件下乔木根系分布的规律。分布规律表明，旱柳细根系生长发育具有表聚现象，这与土(3)草本类根系分布。黑河源流区除乔灌木之外，分布壤浅层是提供根系水分、养分和热量的主要场所有关。了大量的草原。草本植物对项目区涵养水源、减少泥沙的作(2)旱柳粗根根系密度在整个剖面随土层深度的增加呈用已为许多学者研究，但是对该项目区独特的高寒阴湿气候“增一减一增一减”的趋势。40—8和120～180cm土层为类型下草本地下根系与中低海拔地区根系分布的差异研究旱柳粗根根密度分布的高密度区。旱柳粗根生物量垂直分却所见甚少，需要做深入研究，以保证各种植被类型根系分布基本相似，随着距树干距离的增加，高密度区占整个剖面布研究的完整性。的比重依次减小。(4)林下地被物对林下土壤水分、养分的影响。林下地(3)旱柳根系生物量均随距树干距离的增加而减小，可被物由手持续的分解、积累，改变了林下土壤的养分、水分循用“抛物线”描述。距树干50、100、150、200cm，细根生物量环途径及方式。由于林下地被物的存在而使林下土壤水分、占总根系生物量的比例分别为32．97％、27．01％、21．98％、养分循环方式的改变与无地被物具体有何差异是需要深入、18．o5％，粗根生物量占总根系生物量的比例分别为细致研究的方向。5I．35％、33．16％、6．96％、8．53％。粗根生物量远远大于细参考文献根生物量，是细根生物量的4．38倍。0—100cm范围内，旱[1]MAHY，ZHANG，FZHANGJ．Efectofclimatechangeonwetland∞D_logi~environmentinHeiheRiverBasininrecent51yearsEJ]．Meteoro-柳细根生物量占根系的比重均超过59％，粗根生物量占总根logicalandEnvironmentalResearch，2010，1(12)：99—103．系的比重均超过84％。[2]HUDSONN．Soileonservaxion[M]．Iowa：IowaStateUniversityP11~8，1995：儿一16．4研究展望[3]邵明安，杨文治，李玉山，等．植物根系吸收土壤水分的数学模型[J]．通过研究，下一阶段需要在以下方面做深人分析探讨，土壤学报，1987，24(4)：295—304．[4]郭庆荣，张秉刚，钟继洪．植物根系吸收土壤水分的研究综述[J]．热带以确定黑河源流区旱柳生长过程中根系的生长、分布。亚热带土壤科学，1996，5(3)：173—179．[5]MAURICEJ，TAUBERCA，MASAKIS．Seasonaladaptionsofinsect[M]．(1)细根更新的周期。该研究只涉及到根系在2010年Oxford：OxfordUniversityPress，1986：23-36．生长季节每个月的累计生物量，但对于根系在每个月随温[6]FOGELR．RootruT／loverandproductionofconiferousfor~t[J]．PlantandSoil．1983．71：75—85．度、土壤水分等条件变化而呈现出的细根生长、更新，由于研(上接第16298页)参考文献3结论[1]中国科学院地学部．中国水问题的出路[J]．地球科学进展，1998，13(2)：113一ll7．试验以农田灌溉为目的，研究开发了高负荷活性污泥法[2]蒋树义．污水处理水用于农田灌溉的研究[J]．商品与质量：建筑与发处理城市污水。该工艺不设初次沉淀池，处理流程简单，占展，2011(6)：241—242．[3]李志芳．有胡农业土壤氮素流失与防止措施[J]．农业环境保护，2002，地面积较小，负荷高，泥龄短，污泥沉降性能良好，不存在污21(1)：90—92．泥膨胀，对有机物的去除以絮凝、吸附、沉淀作用为主，出水[4]莫良玉，吴良欢，陶勤南．高等植物对有机氮吸收与利用研究进展[J]．生态学报，2002，(I)：118—124．各项指标均可满足农田灌溉水质标准的要求，可作为污水资[5]罗丽，康得军，王晓昌．城市污水处理中典型重金属离子去除与迁移规源化的处理工艺。律研究[J]．安全与环境学报，2010(1)：52-55．'