村鎮(zhèn)污水處理氧化溝/MBR一體化裝置

由于農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量的特殊性，一般沒有固定的污水排放口，排放比較分散，其污水水質(zhì)水量有自身特點(diǎn)：總量巨大且逐年增加，水質(zhì)水量波動(dòng)大，以家庭生活污水為主，部分地區(qū)存在小型工廠和作坊。那么農(nóng)村生活污水主要來源有哪些？

 1：廚房污水，多以洗碗水、涮鍋水、淘米和洗菜水組成。淘米洗菜水中含有米糠菜屑等有機(jī)物，其他污水中含有大量的動(dòng)植物脂肪和鈉、醋酸、氯等多種元素。由于生活水平的提高，農(nóng)村肉類食品及油類使用的增加，使生活污水的油類成分增加。
 2：生活洗滌污水，洗滌用品的使用使洗滌污水含有大量化學(xué)成分。比如，太湖洗衣廢水占生活污水的21．6％，巢湖、滇池大約為17．9％。有調(diào)查顯示，92％的農(nóng)村家庭一直使用洗衣粉，6％的家庭同時(shí)使用洗衣粉和肥皂，只有2％的家庭使用肥皂。洗衣粉的大量使用加重了磷負(fù)荷問題。
3：沖廁水。部分農(nóng)村改水改廁后，使用了抽水馬桶，產(chǎn)生了大量的生活污水。部分農(nóng)村仍在使用旱廁，且有的農(nóng)戶養(yǎng)家畜家禽，產(chǎn)生了沖圈水，糞料還田，糞水溢流。畜禽糞尿所含的N、P及BOD等濃度很高，沖洗水中的COD、BOD5和SS濃度也很高。資料顯示，養(yǎng)殖一頭豬產(chǎn)生的廢水是一個(gè)人的7倍，而養(yǎng)殖一頭牛則是22倍。
膜生物反應(yīng)器(MBR)是膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法有機(jī)結(jié)合而成的新型污水處理工藝，具有占地面積小、出水水質(zhì)好、產(chǎn)泥率低等特點(diǎn)，在污水處理及回用中發(fā)揮著越來越重要的作用。但要達(dá)到脫氮除磷的目的，將MBR與其他工藝相組合運(yùn)用于村鎮(zhèn)污水處理工程實(shí)踐中不失為一種好方法，如A/O—MBR工藝、UCT—MBR工藝、A/A/O—MBR工藝等。鑒于此，筆者將氧化溝與MBR工藝相結(jié)合，構(gòu)建了一種新型的一體化村鎮(zhèn)污水處理裝置，并將其用于處理大理某村鎮(zhèn)生活污水(規(guī)模為100m3/d)，研究了該裝置的運(yùn)行效果，以期為村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的工程實(shí)踐提供參考。

1、試驗(yàn)裝置與方法

氧化溝/MBR一體化村鎮(zhèn)污水處理裝置建于大理某村鎮(zhèn)，見圖1。裝置處理規(guī)模為100m3/d，水力停留時(shí)間(HRT)為13.62h，其中氧化溝和MBR的HRT分別為11.28、2.34h，污泥停留時(shí)間為30d。選用親水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維簾式膜組件(EF系列)，平均膜孔徑為0.2μm。

該裝置的進(jìn)水為村鎮(zhèn)生活污水，其COD、BOD5、TN、NH+4-N、TP濃度分別為(345.5±25.2)、(212.6±21.4)、(44.1±4.3)、(28.9±3.4)和(4.5±0.7)mg/L。所有水質(zhì)指標(biāo)均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定。

2、結(jié)果與討論

2.1 對(duì)有機(jī)物的去除效果

污水的可生化性通常用BOD5/COD來表示，一般認(rèn)為BOD5/COD>0.3表示污水的可生化性良好。在試驗(yàn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段，污水的BOD5/COD平均值為0.62，具有良好的可生化性。試驗(yàn)期間裝置對(duì)COD和BOD5的去除效果見圖2。可知，氧化溝/MBR一體化裝置對(duì)COD和BOD5的去除效果良好。氧化溝的出水COD濃度在62.2～98.1mg/L之間，MBR的出水COD濃度在16.1～39.6mg/L之間，氧化溝對(duì)COD的去除率為71.4%～82.3%，一體化裝置對(duì)COD的去除率為88.2%～95.7%。另外，氧化溝和MBR出水BOD5濃度分別為21.3～51.2、2.1～9.9mg/L，氧化溝對(duì)BOD5的去除率為77.4%～88.9%，一體化裝置對(duì)BOD5的去除率為95.4%～98.7%。當(dāng)裝置運(yùn)行至第30和60天進(jìn)行排泥時(shí)，雖然氧化溝對(duì)COD和BOD5的去除效果有所下降，但是MBR池超高的活性污泥濃度，保證了該裝置的出水COD和BOD5濃度穩(wěn)定優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 對(duì)氮的去除效果

試驗(yàn)期間裝置對(duì)NH+4-N和TN的去除效果如圖3所示。可知，氧化溝/MBR一體化裝置具有良好的脫氮效果，出水TN和NH+4-N濃度可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。氧化溝和MBR的出水NH+4-N濃度分別為4.3～9.7、1.6～4.6mg/L，出水TN濃度分別為9.3～17.3、3.5～10.4mg/L，氧化溝對(duì)氨氮和TN的去除率分別為68.1%～83.8%、64.5%～74.3%，裝置對(duì)NH+4-N和TN的去除率分別為81.7%～94.4%、78.1%～90.3%。當(dāng)污泥外排時(shí)，雖然氧化溝和MBR對(duì)NH+4-N和TN的去除效果均有所下降，但裝置出水NH+4-N和TN濃度仍能穩(wěn)定在一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)限值以下。

通常認(rèn)為BOD5/TN值>4代表污水中有足夠的碳源來進(jìn)行反硝化作用。本研究進(jìn)水BOD5/TN平均值為4.9，滿足反硝化所需碳源。水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，氧化溝是主要的脫氮單元，氧化溝好氧段的硝化液以及MBR池回流液中富含大量硝酸根和亞硝酸根的硝化液，可以在氧化溝的缺氧段進(jìn)行反硝化反應(yīng)。MBR池也具有部分脫氮的作用，一種可能是因?yàn)槌叩幕钚晕勰酀舛仁沟玫撞康奈勰嗳芙庋鹾枯^低，具有發(fā)生同步硝化反硝化的條件，F(xiàn)u等人的研究也表明，在低氧條件下好氧區(qū)也具備發(fā)生同步硝化反硝化的條件;另外也可能是由于MBR高效的截留作用使得污水中顆粒態(tài)和膠體態(tài)的TN被膜絲截留所致。

2.3 對(duì)TP的去除效果

試驗(yàn)期間裝置對(duì)TP的去除效果如圖4所示。可知，在進(jìn)水TP濃度為(4.5±0.7)mg/L的條件下，氧化溝出水TP濃度為2.3～3.6mg/L，MBR出水TP濃度為0.5～1.2mg/L，氧化溝對(duì)TP的去除率為31.0%～35.7%，一體化裝置對(duì)TP的去除率為80.0%～87.8%。通常認(rèn)為BOD5/TP值>17代表污水中有足夠的碳源來進(jìn)行生物除磷作用。本研究進(jìn)水BOD5/TP平均值為48.7，滿足生物除磷所需的碳源。雖然在該一體化裝置中并沒有設(shè)置厭氧段，但在氧化溝和MBR池中均發(fā)生了生物除磷作用，這種現(xiàn)象在很多研究中也得到了證實(shí)。與氧化溝相比，MBR對(duì)TP的去除效果更好，除了聚磷菌的好氧吸磷作用外，MBR池高效的截留作用也使得污水中顆粒態(tài)和膠體態(tài)的TP被膜絲截留而去除。總體而言，一體化裝置的出水TP濃度可以穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，但不能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，需投加化學(xué)藥劑輔助除磷。

試驗(yàn)中選擇了兩種藥劑即FeSO4和聚合氯化鋁(PAC)分別進(jìn)行化學(xué)除磷，藥劑投加系數(shù)取1.5，實(shí)際投藥量為8.5～15mg/L，投藥點(diǎn)為膜池。水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示，投加FeSO4后，裝置對(duì)TP的去除率為92.9%～97.4%;而投加PAC后，裝置對(duì)TP的去除率為89.7%～94.7%，說明FeSO4的除磷效果較PAC要好。當(dāng)投加FeSO4時(shí)，裝置出水TP平均濃度為0.2mg/L，明顯優(yōu)于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

3、結(jié)論

采用氧化溝與MBR工藝相結(jié)合而成的新型一體化裝置來處理大理某村鎮(zhèn)的生活污水(規(guī)模為100m3/d)，結(jié)果表明，在約3個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行中，該裝置對(duì)COD、BOD5、NH+4-N、TN和TP的去除率分別88.2%～95.7%、95.4%～98.7%、81.7%～94.4%、78.1%～90.3%和80.0%～87.8%，出水中除TP濃度僅能達(dá)到*B標(biāo)準(zhǔn)外，其他指標(biāo)均優(yōu)于*A標(biāo)準(zhǔn)。通過向膜池中投加FeSO4或PAC進(jìn)行化學(xué)輔助除磷，均可使出水TP濃度穩(wěn)定達(dá)到*A標(biāo)準(zhǔn)，但FeSO4的化學(xué)除磷效果更佳。