隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，抽水馬桶進(jìn)一步普及，農(nóng)民生活用水量明顯增加。農(nóng)村生活污水處理逐漸成為水污染治理的重點(diǎn)。農(nóng)村污水排放具有排放量小、排放分散、沖擊負(fù)荷大、污水排放流量和有機(jī)負(fù)荷波動(dòng)大等特點(diǎn)。同時(shí)，由于建設(shè)相對(duì)滯后、管網(wǎng)缺乏、城市化進(jìn)程加快、可利用土地面積減少等一系列原因，集約化小型集成污水處理設(shè)備成為農(nóng)村污水處理的良好選擇。

農(nóng)村分散點(diǎn)源污水處理設(shè)備受污水量太小，其設(shè)計(jì)和運(yùn)行不能套用數(shù)萬噸城市污水處理能力得出的參數(shù)?，F(xiàn)有MBR工藝操作復(fù)雜，建設(shè)投資高；而且人工濕地、氧化塘等工藝存在占地面積大、負(fù)荷低、穩(wěn)定性差的問題，難以在農(nóng)村廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，農(nóng)村和城市的污水質(zhì)量存在很大差異。因此，研究一體化污水處理設(shè)備處理農(nóng)村生活污水具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本研究在傳統(tǒng)UCT工藝的基礎(chǔ)上，根據(jù)溶解氧、碳源需求和農(nóng)村污水水質(zhì)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了多點(diǎn)分段進(jìn)水綜合處理脫氮除磷工藝。以北京市通州區(qū)農(nóng)村污水為例，對(duì)比分析了分段進(jìn)水和傳統(tǒng)進(jìn)水對(duì)處理效果的影響，為相關(guān)應(yīng)用提供支持。

一.方法和材料

1.1反應(yīng)器設(shè)計(jì)

該反應(yīng)器配備有三個(gè)主要單元:厭氧單元、缺氧單元和好氧單元。污水通過厭氧單元、缺氧單元和好氧單元進(jìn)入水中。污泥回流有兩種方式:二沉池回流至缺氧單元，缺氧單元回流至厭氧單元。流程如圖1所示。

反應(yīng)單元都是圓柱體。厭氧單元和缺氧單元直徑為80毫米，有效水深為1000毫米；好氧單元直徑100mm，有效水深1600mm。

1.2進(jìn)水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地建在通州區(qū)小污水處理站，實(shí)驗(yàn)水質(zhì)見表1。

1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)啟動(dòng)和國(guó)產(chǎn)化

本實(shí)驗(yàn)中的污泥取自北京某污水處理廠，馴化過程分為兩個(gè)階段:

第一階段:原污水以半水力負(fù)荷連續(xù)進(jìn)水，無污泥排放，直至MLSS達(dá)到2500mg & # 8226L-1 .

第二階段:在原水中加入葡萄糖補(bǔ)充碳源，滿水力負(fù)荷，排泥運(yùn)行。反應(yīng)器的MLSS維持在2500 ~ 3000mg & # 8226；L-1，當(dāng)污泥沉降性能良好，鏡檢出現(xiàn)大量鐘蟲和輪蟲時(shí)，若出水各項(xiàng)指標(biāo)基本穩(wěn)定，則認(rèn)為污泥接種馴化完成，反應(yīng)器啟動(dòng)成功。

操作參數(shù)見表2。

1.3.2水質(zhì)分析法

實(shí)驗(yàn)中待測(cè)的水質(zhì)指標(biāo)及其分析方法見表3。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

分段進(jìn)水法:1)單點(diǎn)進(jìn)水，即污水從厭氧區(qū)進(jìn)入水中，再通過厭氧-缺氧-好氧流出；2)兩級(jí)進(jìn)水，厭氧區(qū)和缺氧區(qū)同時(shí)進(jìn)水，進(jìn)水比例為5:5；3)第三階段進(jìn)水，污水同時(shí)從厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)流入，進(jìn)水比例為4: 3: 3。穩(wěn)定狀態(tài)下的取水和分析。在室溫下運(yùn)行。pH7.3~7.7 .好氧池溶解氧高于2mg & # 8226L-1 .

1.2結(jié)果和討論

2.1進(jìn)水方式對(duì)COD去除的影響三種進(jìn)水方式對(duì)系統(tǒng)COD去除的影響如圖2所示。

在試驗(yàn)過程中，進(jìn)水COD濃度在220毫克到390毫克之間變化。L-1 .COD去除率為83.9% ~ 96.9%。其中，進(jìn)水方式為三級(jí)進(jìn)水時(shí)，去除率為93% ~ 97%，分別比單點(diǎn)進(jìn)水和二級(jí)進(jìn)水提高約15%和8%。

據(jù)分析，多級(jí)設(shè)計(jì)在小體積內(nèi)改善水質(zhì)，上一級(jí)未降解的污染物可在下一級(jí)繼續(xù)，從而改善水質(zhì)。本研究設(shè)計(jì)了多級(jí)缺氧-好氧組合，提高了難降解有機(jī)物的高效分解，進(jìn)而提高了后續(xù)好氧階段有機(jī)物的完全降解。在多級(jí)進(jìn)水系統(tǒng)中，厭氧區(qū)和缺氧區(qū)對(duì)有機(jī)物的去除顯著提高，這意味著厭氧區(qū)的釋磷和缺氧區(qū)的反硝化帶來了有機(jī)物濃度的降低。

在厭氧條件下，除磷菌分解體內(nèi)多聚磷酸鹽產(chǎn)生ATP，廢水中的有機(jī)物被ATP攝入細(xì)胞內(nèi)，以聚β-羥基丁酸等有機(jī)顆粒的形式儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)。同時(shí)，多磷酸鹽分解產(chǎn)生的磷酸排出體外，完成釋磷過程。這個(gè)過程需要有機(jī)物的參與，從而提高厭氧區(qū)有機(jī)物的去除率。

2.2進(jìn)水方式對(duì)總氮去除的影響

三種進(jìn)水方式對(duì)TN去除的影響見圖3。系統(tǒng)進(jìn)水總氮濃度為27 ~ 42mg & # 8226；L-1 .TN去除率為73.0% ~ 86.2%。其中，采用三級(jí)進(jìn)水模式時(shí)，去除率較高，為82.9% ~ 86.2%，分別比單點(diǎn)進(jìn)水和兩級(jí)進(jìn)水高13%和6%左右。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，分段取水對(duì)硝化作用影響不大，三種方式對(duì)氨氮的去除率相近。反硝化作用多發(fā)生在第一缺氧池，這被認(rèn)為與該區(qū)域高比例的進(jìn)水和污泥回流帶來的高濃度硝態(tài)氮和有機(jī)物有關(guān)，這與T.Y.Pai等人的研究一致，同時(shí)該區(qū)域COD的去除率較高，反映了該區(qū)域反硝化過程對(duì)碳的利用。

2.3進(jìn)水方式對(duì)總磷去除的影響

三種進(jìn)水方式對(duì)TP去除的影響如圖4所示。系統(tǒng)進(jìn)水總磷濃度為1.7 ~ 5.7mg & # 8226；L-1，TP去除率為77% ~ 91%。其中去除率為86% ~ 91%，分別比單點(diǎn)進(jìn)水和兩段進(jìn)水提高約13%和5%。

綜上所述，系統(tǒng)中的段數(shù)對(duì)工藝的去污效果影響很大。隨著系統(tǒng)段數(shù)的增加，各段進(jìn)水比例相應(yīng)降低。反硝化菌和聚磷菌可以充分利用各段進(jìn)水中的有機(jī)碳源，從而提高系統(tǒng)的脫氮除磷效率。

本研究系統(tǒng)遵循UCT工藝?yán)砟?，將污泥直接回流至缺氧池，避免了回流污泥中的DO和硝態(tài)氮對(duì)厭氧區(qū)磷釋放條件的影響，包括對(duì)溶解氧的影響，同時(shí)避免了厭氧條件下反硝化過程中硝態(tài)氮和磷釋放對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)，使磷在厭氧條件下大量釋放，從而提高后續(xù)好氧池的聚磷(除磷)效果。

傳統(tǒng)單點(diǎn)進(jìn)水的UCT工藝，使得流入缺氧池的碳源無法滿足回流中硝態(tài)氮的反硝化要求，因此單點(diǎn)進(jìn)水的反硝化效率相對(duì)較低。兩級(jí)進(jìn)水補(bǔ)充了更多的碳源，緩解了回流中硝態(tài)氮的反硝化需求。部分進(jìn)水同時(shí)流入?yún)捬鹾腿毖醭兀瑸槿毖醭貐捬踽屃缀突亓飨趸悍聪趸峁┝艘欢康奶荚?。?dāng)兩點(diǎn)進(jìn)水相等時(shí)，進(jìn)水中碳源可以滿足缺氧池回流硝化液的反硝化需求，但厭氧池釋磷所需碳源不足，除磷效果差于預(yù)期。

在本研究中，水中的碳氮比較低，碳源在很大程度上是限制反硝化效率的因素。因此，可以在不增加污泥回流比的情況下，通過增加第一階段的進(jìn)水比來提高脫氮效果。多點(diǎn)進(jìn)水可以合理分配進(jìn)水流量，盡可能縮短厭氧釋磷的延遲時(shí)間，增加進(jìn)水中用于脫氮除磷的碳源比例，從而大大提高脫氮除磷效率。

動(dòng)詞 （verb的縮寫）結(jié)論

在污水生物處理過程中，在生化組合單元容積和二沉池固體負(fù)荷相同的情況下，采用分段進(jìn)水工藝，與傳統(tǒng)污水處理工藝相比，可明顯提高氮磷的去除效果。采用三級(jí)進(jìn)水時(shí)，COD、TN和TP的去除率分別為93% ~ 97%、82.9% ~ 86.2%和86% ~ 91%，比單點(diǎn)進(jìn)水和二級(jí)進(jìn)水分別提高了15%和8%、13%和6%、13%和5%。因此，選擇多級(jí)進(jìn)水運(yùn)行模式可以有效提高污水處理系統(tǒng)中氮磷的去除效率。(來源:中國(guó)通用機(jī)械工程有限公司；北京市通州區(qū)水務(wù)局；北京水利科學(xué)技術(shù)研究所)

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