新型復(fù)合填料強(qiáng)化生活污水處理系統(tǒng)

王樂陽

（1.江蘇龍騰工程設(shè)計(jì)股份有限公司，南京 210014；2.江蘇省雨污水資源化利用工程技術(shù)研究中心，南京 210014；3.南京市生態(tài)河道工程技術(shù)研究中心，南京 210014）

本研究針對村鎮(zhèn)生活污水，采用新型復(fù)合填料強(qiáng)化生活污水處理系統(tǒng)，通過固定化菌藻填料強(qiáng)化脫氮技術(shù)、鋁污泥復(fù)合填料高效除磷技術(shù)、緩釋碳源填料強(qiáng)化反硝化技術(shù)、斜板增強(qiáng)型高精度膜生物反應(yīng)器（MBR）膜過濾技術(shù)、低能耗靜音式中水回用反沖洗技術(shù)和高效節(jié)能深層曝氣裝置技術(shù)等六大核心技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提升污水凈化效率，延長設(shè)備裝置使用壽命，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化和中水回用的目標(biāo)，為農(nóng)村生活污水的有效凈化提供技術(shù)支撐。

1 工藝流程

新型復(fù)合填料強(qiáng)化生活污水處理系統(tǒng)包括水質(zhì)水量調(diào)節(jié)池、固定填料缺氧槽、生物接觸氧化槽、好氧MBR 槽、中水回用池、消毒池以及依次連通的污水管路，生物接觸氧化槽和好氧MBR 槽內(nèi)部設(shè)有曝氣裝置，固定填料缺氧槽和生物接觸氧化槽內(nèi)部裝填固定化菌藻填料、鋁污泥復(fù)合填料和高效緩釋碳源填料（見圖1）。工藝中，對系統(tǒng)進(jìn)水進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止后續(xù)設(shè)備裝置的堵塞，調(diào)節(jié)后的進(jìn)水進(jìn)入主體反應(yīng)槽，有效脫氮除磷后經(jīng)過MBR 膜過濾，最終達(dá)到凈化水質(zhì)、中水回用的目的。

圖1 新型復(fù)合填料強(qiáng)化生活污水處理系統(tǒng)工藝流程

2 核心技術(shù)

2.1 固定化菌藻填料強(qiáng)化脫氮技術(shù)

與傳統(tǒng)的懸浮生物處理法相比，固定化處理工藝具有處理效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、能純化和保持高效菌株、生物濃度高、污泥產(chǎn)量少和固液分離效果好等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)提供的一種固定化菌藻填料，選用自然界中常見且易于獲得的蛋白核小球藻、微綠球藻作為藻粉，污水處理廠二沉池的活性污泥作為菌種，海藻酸鈉（SA）作為固定化菌藻載體，通過添加少量二氧化硅后制備[1]。該固定化菌藻填料具有高分子材料外殼和內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率達(dá)38.5%—42.3%，細(xì)菌濃度高達(dá)3.52×104cfu/mm3，生物膜的成長時間縮短20%—30%，脫氮效率提高20%以上，填料更換周期延長2 倍以上，體系耐負(fù)荷沖擊及抗抑制性大為增強(qiáng)，在解決設(shè)備裝置易堵塞問題的同時也降低了運(yùn)行成本。通過限制菌藻填料在填料盒內(nèi)生長，避免了常規(guī)活性污泥法中活性污泥隨意懸浮的問題，有效降低了后續(xù)MBR 膜組件的工作壓力，在提高污水處理工作效率的同時也延長了MBR 膜組件的使用壽命。

2.2 鋁污泥復(fù)合填料高效除磷技術(shù)

鋁污泥來源于給水處理，原水中的污染物質(zhì)主要包括濁度、色度、腐殖質(zhì)等，沒有有毒物質(zhì)，而且鋁污泥簡單易得，鋁離子含量高、量大，可免費(fèi)使用，是一種較為理想的填料前驅(qū)體。該技術(shù)以鋁污泥為原料，與一定重量的沸石或鋼渣混合，經(jīng)一系列工藝制成鋁污泥-沸石、鋁污泥-鋼渣和鋁污泥-沸石-鋼渣三種復(fù)合填料。鋁污泥復(fù)合填料具有很好的物化性質(zhì)（見下表），其體積密度、孔隙率和比表面積等均優(yōu)于市場普通填料，而且比表面積較高，可提供足夠的表面積供微生物形成生物膜附著，具有較好的磷吸附性能、更長的使用壽命、可以緩解設(shè)備裝置堵塞的特點(diǎn)。

鋁污泥復(fù)合填料物化特性

2.3 緩釋碳源填料強(qiáng)化反硝化技術(shù)

生活污水尤其是農(nóng)村生活污水的碳氮（C/N）比較低，采用的深度脫氮工藝往往需外加碳源[2]，液體碳源雖然較為高效，但會增加處理成本，而且還會造成二次污染。而固體碳源選用的是天然纖維類物質(zhì)，如秸稈、玉米芯等，綠色環(huán)保無污染，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。為使固體碳源更加適用于生活污水處理，該技術(shù)將天然玉米芯改性并與大孔物質(zhì)、結(jié)合材料（如牡蠣殼粉）等進(jìn)行復(fù)合，制成緩釋碳源填料，其比表面積為26.8—33.5m2/g、孔隙率為41.2%—45.3%、體積密度為1.12—1.33g/cm3，均優(yōu)于傳統(tǒng)填料，形狀更加規(guī)則，具有較好的空間結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性，而且填料具有緩釋碳源功能，將其應(yīng)用于生活污水處理，可有效提高設(shè)備裝置的脫氮效率。

2.4 斜板增強(qiáng)型高精度MBR 膜過濾技術(shù)

MBR 以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度（可提升至8000—10 000mg/L），通過提高生物處理有機(jī)負(fù)荷減少污水處理設(shè)施占地面積，并通過保持低污泥負(fù)荷減少剩余污泥量（污泥齡可延長至30d 以上）。該技術(shù)采用的MBR 膜強(qiáng)度高、通量大、過濾精度穩(wěn)定，在好氧MBR 槽底部增設(shè)斜板沉淀裝置，可以減緩生物接觸氧化槽流出的污水的流速，并且污水中的污泥由于重力作用會沿著斜板沉淀裝置滑落至好氧MBR 槽底部，從而大量減少進(jìn)入MBR 膜組件的污泥量,同時斜板沉淀裝置能夠絮凝沉淀活性污泥，可進(jìn)一步減少對MBR 膜組件的堵塞，提高污水處理的工作效率和MBR 膜組件的使用壽命。

2.5 低能耗靜音式中水回用反沖洗技術(shù)

反沖洗能減少膜結(jié)垢，可優(yōu)化水力操作條件，使膜組件恢復(fù)優(yōu)良過濾性能，提高凈化效率。該技術(shù)利用反沖洗裝置和管路將中水回用池中蓄存的水加壓，由于固定化菌藻填料強(qiáng)化脫氮技術(shù)和斜板增強(qiáng)型高精度MBR 膜過濾技術(shù)使整個系統(tǒng)污泥量驟減，只需要以較低的反沖洗強(qiáng)度對好氧MBR 槽中膜組件進(jìn)行沖洗，即可減少水流對膜的沖擊，大幅延長MBR 膜組件的使用壽命。系統(tǒng)中的設(shè)備裝置均采用隔聲消音技術(shù)，如在吸水泵、循環(huán)泵和污泥泵底座設(shè)置橡皮墊吸收振動，在曝氣裝置排風(fēng)口處設(shè)置消聲器降低聲源噪聲，整個系統(tǒng)的設(shè)備裝置外部設(shè)置隔聲罩，大幅減弱噪聲強(qiáng)度，減少噪聲對周圍居民或者環(huán)境的影響。

2.6 高效節(jié)能深層曝氣裝置技術(shù)

好氧生物處理是污水處理的中心環(huán)節(jié)，曝氣設(shè)備是好氧生物處理的核心組件。曝氣不僅可以提供好氧微生物所需的溶解氧，還可以攪動水體，增加微生物與懸浮物的接觸面積，提高污染物的去除率。同時，曝氣是污水處理的主要耗能環(huán)節(jié)，能耗大、維護(hù)費(fèi)用高是目前曝氣系統(tǒng)的主要問題。該技術(shù)采用微孔曝氣技術(shù)，通氣量大、充氧能力強(qiáng)，節(jié)約能耗，與粗孔曝氣器相比氧利用率提高50%，能耗降低28%左右。根據(jù)雙膜理論，在一定水深下，曝氣量增大，單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到水中的溶解氧量增加，充氧能力增強(qiáng)，但曝氣量增加會導(dǎo)致氣泡在水中的停留時間減少，因此在相同水深的條件下，氧的利用率會減小。該技術(shù)優(yōu)化水利條件，選擇最佳水深，使曝氣裝置運(yùn)行時處于高效節(jié)能狀態(tài)。

3 應(yīng)用效果

在南京市江寧區(qū)“美麗鄉(xiāng)村建設(shè)”項(xiàng)目中，將新型復(fù)合填料強(qiáng)化生活污水處理系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)村生活污水處理（見圖2），穩(wěn)定運(yùn)行兩個月后，氮去除率達(dá)82%、磷去除率達(dá)90%以上，固定填料缺氧槽、生物接觸氧化槽中的填料維護(hù)周期延長兩倍以上，出水可達(dá)準(zhǔn)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 新型復(fù)合填料強(qiáng)化生活污水處理系統(tǒng)在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用

4 結(jié)語

采用新型復(fù)合填料強(qiáng)化生活污水處理系統(tǒng)處理生活污水，通過固定化菌藻填料強(qiáng)化脫氮技術(shù)、鋁污泥復(fù)合填料高效除磷技術(shù)、緩釋碳源填料強(qiáng)化反硝化技術(shù)、斜板增強(qiáng)型高精度MBR 膜過濾技術(shù)、低能耗靜音式中水回用反沖洗技術(shù)和高效節(jié)能深層曝氣裝置技術(shù)等六大技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了污水凈化效率，出水水質(zhì)可達(dá)準(zhǔn)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時延長了設(shè)備裝置使用壽命，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化和中水回用的雙重目標(biāo)，為農(nóng)村生活污水的有效凈化提供有力的技術(shù)支撐。