電解-MBBR一體化反應(yīng)器處理農(nóng)村分散式點(diǎn)源污水

楊曦，李倩倩，耿莘惠

電解-MBBR一體化反應(yīng)器處理農(nóng)村分散式點(diǎn)源污水

楊曦，李倩倩，耿莘惠

（沈陽城市建設(shè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110167）

針對農(nóng)村分散點(diǎn)源生活污水覆蓋面廣、分散性強(qiáng)、水質(zhì)水量不均衡、收集處理率低等特點(diǎn)，通過電解-MBBR一體化反應(yīng)器處理實(shí)際村鎮(zhèn)分散生活污水。分階段調(diào)整運(yùn)行條件，重點(diǎn)檢測工藝對COD、氨氮、TP的去除效果并分析原因，驗(yàn)證一體化反應(yīng)器運(yùn)行效果。結(jié)果表明：對COD、氨氮和TP的去除率分別為91.74%、98.32%、90.80%，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水治理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，為村鎮(zhèn)分散點(diǎn)源污水治理提供參考。

農(nóng)村污水；分散點(diǎn)源；電解-MBBR；一體化反應(yīng)器

隨著我國村鎮(zhèn)地區(qū)建設(shè)的快速發(fā)展，廣大居民在生活及生產(chǎn)中的污水產(chǎn)量急劇增加。相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，2010年全國村鎮(zhèn)排放污水總量僅90億t，2017年污水排放量達(dá)150億t，農(nóng)村污水排放量占到全國污水排放總量的一半以上[1]。市政管線涉及不到的村鎮(zhèn)污水污染源分散、單污染源水量小，基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，很難采用集中式污水處理系統(tǒng)。據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)，我國村鎮(zhèn)污水處理率僅為22%，遠(yuǎn)低于城市污水90%以上的處理率[2]，大部分未經(jīng)處理直接排放至各類水體，威脅生態(tài)環(huán)境、人身健康及經(jīng)濟(jì)發(fā)展[3]。隨著我國對農(nóng)村水污染防治重視程度的加大，能全面控源截污且經(jīng)濟(jì)、適宜處理村鎮(zhèn)分散點(diǎn)源污水的相關(guān)技術(shù)需求迫切[4]。

污水的分散處理技術(shù)是國內(nèi)外污水處理方式的一種新概念。分散點(diǎn)源污水處理被定義為收集、處理和回用或者就近處置污水[5]。由于村鎮(zhèn)水污染源分布廣泛、布局分散，集中收集處理困難，污水分散處理具備一定靈活性，可適應(yīng)各類地區(qū)污水的處理要求，從源頭上進(jìn)行控制，就地處理、回用灌溉。

目前，居住相對集中、日處理規(guī)模達(dá)到10 t以上的區(qū)域，多采用以MBR為核心的活性污泥法集成處理工藝[6]，但該工藝設(shè)備控制點(diǎn)較多，需要污泥回流和定期排泥，在設(shè)備選型及實(shí)際運(yùn)行中存在困難。生物膜法產(chǎn)泥量小，無需污泥回流，更加適合小型化的村鎮(zhèn)污水處理要求，因此有必要探索以MBBR技術(shù)為核心的針對村鎮(zhèn)污水一體化分散處理工藝[7]。

1 MBBR一體化處理分散點(diǎn)源污水工藝的試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)內(nèi)容及工藝

MBBR是生物膜附著在載體層表面在廢水中形成流化狀態(tài)的生物接觸氧化法[8]。MBBR工藝具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定的自身優(yōu)勢，但除磷效果十分有限，為確保達(dá)到一級A排放要求，需強(qiáng)化除磷工藝，同時(shí)在總氮的去除上進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)[9]。電解法屬于電化學(xué)中的一種，它利用金屬腐蝕的原理形成原電池去除有機(jī)物、磷酸鹽和含氮化合物。為考察MBBR處理單元對主要污染物的去除效果并設(shè)計(jì)電解除磷工藝，確定工藝單元主要設(shè)計(jì)參數(shù)[10]。

為確定改進(jìn)效果及工藝對實(shí)際村鎮(zhèn)污水的處理效果，將反應(yīng)器運(yùn)往村鎮(zhèn)進(jìn)行試驗(yàn)，MBBR第一階段、工藝如圖1所示，MBBR反應(yīng)器采用間歇進(jìn)水，連續(xù)曝氣的運(yùn)行方式。第二階段加入電解除磷工藝，首先進(jìn)行電解除磷，電解過程間歇進(jìn)行，如圖2 所示。

圖1 MBBR第一階段試驗(yàn)工藝流程圖

圖2 MBBR第二階段試驗(yàn)工藝流程圖

1.2 階段劃分

MBBR-電解除磷一體化工藝試驗(yàn)階段劃分為兩個(gè)階段：第一階段，1 000 L·d-1處理量，主要進(jìn)行設(shè)備調(diào)試；第二階段，1 500 L·d-1處理量，按照是否增加1號池電解除磷、是否全曝氣分為兩個(gè)子階段。子階段1：2、4、6號池暫停曝氣，最后兩日開啟電解除磷。子階段2：1～6號池全曝氣，電解除磷裝置關(guān)閉。子階段3：1～6號池全曝氣，1號池開啟電解除磷。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 第一階段試驗(yàn)分析

第一階段為調(diào)試運(yùn)行階段，主要任務(wù)為培養(yǎng)掛膜。試驗(yàn)開始后，微生物的培養(yǎng)聚集需要一定過程。第一階段COD去除效果如圖3所示。由圖3可知，運(yùn)行開始1周后，COD可被較好去除，在運(yùn)行的前15天，出水COD不穩(wěn)定，隨著進(jìn)水COD的增長，出水COD也增高。運(yùn)行15天后，出水COD逐漸降低，COD去除率可達(dá)到80%以上，出水達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合填料外觀，可認(rèn)為掛膜基本完成。

圖3 第一階段COD去除效果圖

由于硝化細(xì)菌的世代周期更長，增長速度較緩，在運(yùn)行的前15天氨氮出水濃度較高，去除率較低。運(yùn)行15天后出水氨氮明顯降低，去除率達(dá)到93.66%，出水達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，如圖4所示。

圖4 第一階段氨氮去除效果圖

MBBR第一階段TP出水濃度較高，去除率較低，僅為56.20%，不能達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，如圖5所示。可見單獨(dú)使用MBBR工藝，很難達(dá)到去除磷的效果。

圖5 第一階段TP去除效果圖

2.2 第二階段試驗(yàn)分析

試驗(yàn)第二階段去除效果如圖6、7、8。

圖6 第二階段COD去除效果圖

本階段實(shí)際污水進(jìn)水COD較低，出水COD去除率可達(dá)91.74%，滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)閉2、4、6號池曝氣后，出水COD未見增長。

圖7 第二階段氨氮去除效果圖

圖8 第二階段TP去除效果圖

在第一子階段氨氮去除率可達(dá)85.20%，出水滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)水氨氮濃度較低。在第一子階段末，進(jìn)水氨氮濃度升高、負(fù)荷增高，進(jìn)入第二子階段。由于1號池用于電解除磷，2、4、6號池曝氣關(guān)閉，曝氣池只有3、5號池，此時(shí)容積負(fù)荷偏高，出水明顯超標(biāo)。第三子階段再次開啟2、4、6號池曝氣，負(fù)荷降低后出水逐漸降低，滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)。

9月12日后電解除磷設(shè)備開啟。在開啟前的第一子階段，TP去除效果不佳，ΔTP/ΔCOD平均值0.004，不存在生物除磷作用。第二子階段開啟電解除磷后，TP去除效果明顯升高，出水TP明顯降低。在第二子階段電解設(shè)備故障，出水TP明顯增高。 9月底電解設(shè)備恢復(fù)正常工作后，產(chǎn)水TP逐漸降低，滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。系統(tǒng)電解除磷的效果明顯，TP去除率達(dá)90.80%，出水滿足一級A排放 要求。

3 結(jié) 論

1）采用MBBR工藝，在實(shí)際農(nóng)村污水原水水質(zhì)條件下，經(jīng)過1個(gè)月的掛膜培養(yǎng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，COD、氨氮有較好的去除效果，達(dá)到一級A排放 標(biāo)準(zhǔn)。

2）單獨(dú)MBBR工藝TP去除效果較差，出水TP無法滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。電解除磷有較好的除磷效果，可使出水滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）電解-MBBR一體化反應(yīng)器在村鎮(zhèn)分散點(diǎn)源污水處理運(yùn)行期間表現(xiàn)良好，出水滿足一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求，工藝表現(xiàn)較好，實(shí)現(xiàn)一體化污水處理，滿足村鎮(zhèn)污水處理的實(shí)際要求。

［1］陳燕.我國農(nóng)村生活污水的治理[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30 （3） : 76-78.

［2］彭澍晗，董凌霄，張亞雷，等.農(nóng)村生活污水處理技術(shù)專利研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程，2018，36（4）：1-5.

［3］黃瑾，紀(jì)莎莎，洪德俊.村鎮(zhèn)污水處理工程存在問題及對策解析[J].供水技術(shù)，2020，39 （10）：5-19.

［4］陳瑤，許景婷.村鎮(zhèn)污水處理的適當(dāng)技術(shù)與管理模式分析田[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2018，17（6）：47-56.

［5］VAN A M, CARDONA J A, LEE M Y, et al. A new approach to implementing decentralized wastewater treatment concepts[J]., 2015, 72(11):1923.

［6］李新利，吳迪，張晶晶，于振濱.MBBR處理皮革廢水中試研究[J].中國給水排水，2017（13）：30-34.

［7］王晨，周紅蝶.分散式生活污水一體化處理技術(shù)探究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2020（5）：82.

［8］王學(xué)文，曹少飛.分散式農(nóng)村生活污水處理一體化設(shè)備工程應(yīng)用與分析研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2019，44（12）：67-70.

［9］丁毅，張祥平，湯建安，等.A2/O-MBR一體化污水處理設(shè)施處理農(nóng)村生活污水[J].工業(yè)用水與廢水，2022，53（2）：85-87.

［10］趙寧波.MBR工藝在村鎮(zhèn)分散生活污水處理中的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].環(huán)境科技，2019，32（2）：48-52.

Treatment of Rural Decentralized Point Source Sewage by Electrolysis MBBR Integrated Reactor

（Shenyang Urban Construction University, Shenyang Liaoning 110167, China）

With the progress of rural construction and the improvement of residents' living standards, the collection and treatment of domestic sewage in rural areas need to be solved. Rural domestic sewage has the characteristics of wide coverage,strong dispersion,uneven water quality and quantity. The electrolysis-improved MBBR process and integrated equipment were used to treat the scattered domestic sewage in villages and towns. The operation conditions were adjusted in stages. The removal effects of COD, NH3-N and TP by the electrolysis-improved MBBR process were mainly detected, and the reasons were analyzed to verify the operation effect of the integrated equipment. The removal rates of COD, NH3-N and TP were 91.74%, 98.32% and 90.80%, respectively. The effluent met the first A class standards specified in GB18918—2002. The papercan provide some reference for decentralized treatment of rural domestic sewage.

Rural domestic sewage; Electrolysis- MBBR;Integrated treatment

TQ085+.4

A

1004-0935（2023）09-1261-04

遼寧省教育廳2022年度科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：LJKQ202201、LJKXM202205）；沈陽城市建設(shè)學(xué)院科學(xué)研究發(fā)展基金項(xiàng)（項(xiàng)目編號：XKJ2021Q21）。

2022-09-27

楊曦（1990-），女，遼寧省沈陽市人，講師，碩士，2015年畢業(yè)于沈陽建筑大學(xué)市政工程專業(yè)，研究方向：污水處理理論與技術(shù)。