由于我國村鎮(zhèn)污水的特殊性，受限于傳統(tǒng)處理技術(如絮凝沉淀、CAST、A2/O等工藝)運行管理復雜、缺乏專業(yè)技術人員運行維護、TN和TP去除率較低等問題，傳統(tǒng)污水處理技術不適合在村鎮(zhèn)污水處理中推廣應用。膜生物反應器(MBR)是膜分離技術與傳統(tǒng)活性污泥法有機結合而成的新型污水處理工藝，具有占地面積小、出水水質好、產(chǎn)泥率低等特點，在污水處理及回用中發(fā)揮著越來越重要的作用。但要達到脫氮除磷的目的，將MBR與其他工藝相組合運用于村鎮(zhèn)污水處理工程實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工藝相結合，構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)，研究了該裝置的長期運行效果，以期為村鎮(zhèn)污水處理技術的工程實踐提供參考。
1、試驗裝置與方法
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。所有水質指標均采用國家標準方法進行測定。
2、結果與討論
2.1 對有機物的去除效果
污水的可生化性通常用BOD5/COD來表示，一般認為BOD5/COD>0.3表示污水的可生化性良好。在試驗裝置穩(wěn)定運行階段，污水的BOD5/COD平均值為0.62，具有良好的可生化性。試驗期間裝置對COD和BOD5的去除效果見圖2?？芍?，氧化溝/MBR一體化裝置對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COD的去除率為71.4%～82.3%，一體化裝置對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BOD5的去除率為77.4%～88.9%，一體化裝置對BOD5的去除率為95.4%～98.7%。當裝置運行至第30和60天進行排泥時，雖然氧化溝對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準》(GB18918—2002)的一級A標準。
2.2 對氮的去除效果
試驗期間裝置對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)定達到一級A標準。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，氧化溝對氨氮和TN的去除率分別為68.1%～83.8%、64.5%～74.3%，裝置對NH+4-N和TN的去除率分別為81.7%～94.4%、78.1%～90.3%。當污泥外排時，雖然氧化溝和MBR對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A標準限值以下。
通常認為BOD5/TN值>4代表污水中有足夠的碳源來進行反硝化作用。本研究進水BOD5/TN平均值為4.9，滿足反硝化所需碳源。水質監(jiān)測結果顯示，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行反硝化反應。MBR池也具有部分脫氮的作用，一種可能是因為超高的活性污泥濃度使得底部的污泥溶解氧含量較低，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TP的去除效果
試驗期間裝置對TP的去除效果如圖4所示。可知，在進水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TP的去除率為31.0%～35.7%，一體化裝置對TP的去除率為80.0%～87.8%。通常認為BOD5/TP值>17代表污水中有足夠的碳源來進行生物除磷作用。本研究進水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。與氧化溝相比，MBR對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?？傮w而言，一體化裝置的出水TP濃度可以穩(wěn)定達到一級B標準，但不能穩(wěn)定達到一級A標準，需投加化學藥劑輔助除磷。
試驗中選擇了兩種藥劑即FeSO4和聚合氯化鋁(PAC)分別進行化學除磷，藥劑投加系數(shù)取1.5，實際投藥量為8.5～15mg/L，投藥點為膜池。水質檢測結果顯示，投加FeSO4后，裝置對TP的去除率為92.9%～97.4%;而投加PAC后，裝置對TP的去除率為89.7%～94.7%，說明FeSO4的除磷效果較PAC要好。當投加FeSO4時，裝置出水TP平均濃度為0.2mg/L，明顯優(yōu)于一級A標準。
3、結論
采用氧化溝與MBR工藝相結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)，結果表明，在約3個月的連續(xù)運行中，該裝置對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濃度僅能達到國家一級B標準外，其他指標均優(yōu)于國家一級A標準。通過向膜池中投加FeSO4或PAC進行化學輔助除磷，均可使出水TP濃度穩(wěn)定達到國家一級A標準，但FeSO4的化學除磷效果更佳。( >
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