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农村生活污水处理组合工艺方法
  • 发布日期:2016-04-20      浏览次数:904
    • 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[1,2]。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[3,4]。因此,研究开发率、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[5]。

      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[6,7]。因此,笔者研究了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31~1 926 mg/L,平均为483 mg/L; TN 为5.4~51.7 mg/L,平均为28.4 mg/L; TP 为0.7~4.4 mg/L,平均为2.0 mg/L; NH4+-N为4.0~52.5 mg/L,平均为28.4 mg/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400 mm,反应器上部填充400~500 mm塑料填料; 水平潜流湿地为混凝土结构,尺寸为2.0 m×2.0 m×1.1 m,进水区和出水区铺设粒径为60~100 mm的砾石,厚度为750 mm; 处理区底层为粒径30~40 mm的砾石和钢渣,填充比例为1∶1,厚度为750 mm; 中层为粒径20~30 mm的砾石,厚度为250 mm; 上层选用自然土壤和细沙,填充比例为1∶1,厚度为200 mm,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0.8 m×0.8 m× 0.9 m; 垂直潜流人工湿地为混凝土结构,尺寸为2.0 m×2.0 m×1.1 m,底部填充粒径为30~40 mm的碎石,厚度为30 cm; 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30 cm; 上部为自然土壤,厚度为20 cm,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0.2 m,高度为2m。CRI 由PVC 管材制作,内径为0.4 m,高为2 m。

      承托层为30~40 mm的砾石,厚度为200 mm; 渗滤层共分为4 层,由下往上依次为粒径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,填充厚度均为300 mm。CRI 系统在12 h 淹水,干湿比为3∶1 的条件下运行。

      58棋牌1.3 监测项目与分析方法

      COD:重铬酸钾法[8]; TN:过硫酸钾消解-紫外分光光度法[8]; TP:过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法[8]; NH4+-N:纳氏试剂分光光度法[8]。

      2 结果与讨论

      2012 年6 月—2012 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325.3~386.5 mg/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。

       

      由图2 还可以看出,HAR-HSFCW 和EGSB-CRI在HRT 大于16 h 时,随着HRT 的减小,COD 的去除率呈上升趋势,但当HRT 小于16 h 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。

       

      58棋牌由图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zui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 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[9]。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[10,11],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。

      58棋牌2.3 对TP 的去除效果

      58棋牌组合工艺对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 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。

      58棋牌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

      58棋牌(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%。

      58棋牌(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 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。

      58棋牌(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。

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