據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2018年6月底，浙江省農(nóng)村污水日處理量約120萬(wàn)噸，全省已有20456個(gè)治理村完成了接收運(yùn)維，共計(jì)接收48968個(gè)設(shè)施。浙江省在農(nóng)村污水治理領(lǐng)域取得階段性的成果，在實(shí)踐中摸索，總結(jié)方法和經(jīng)驗(yàn)，不斷探索新的農(nóng)村污水治理工藝。
調(diào)查顯示，浙江省農(nóng)村污水治理工程主要采用的污水處理工藝為厭氧+人工濕地、A/O，分別占48.4%和40.3%，在經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)較好，出水水質(zhì)要求較高的村莊則推行了A2/O(A/O)+人工濕地組合工藝。傳統(tǒng)的分散式農(nóng)村水處理工藝存在工程占地面積大、工藝流程長(zhǎng)、泥水分離效率及生化反應(yīng)速率低的缺點(diǎn)，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)后期運(yùn)維存在較大挑戰(zhàn)。隨著農(nóng)村水污染治理標(biāo)準(zhǔn)的提高，以及對(duì)傳統(tǒng)生化工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新，不斷衍生出新的低能耗、模塊化工藝技術(shù)，近年來(lái)興起的膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)技術(shù)是一種將中空纖維膜與生物膜有機(jī)結(jié)合而成的新型、高效污水處理技術(shù)，因其高效的氧利用效率和內(nèi)外分層的特殊生物膜結(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)發(fā)展集裝箱化和模塊化的水處理系統(tǒng)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。
1、MABR示范應(yīng)用項(xiàng)目
該地區(qū)各村落分布較為分散，生活污水通過(guò)污水管網(wǎng)進(jìn)行集中處理會(huì)大大增加污水治理工程的復(fù)雜性和建造成本。因此各村落適合采用分散式污水處理裝置。農(nóng)村生活污水排放量穩(wěn)定，污染負(fù)荷小，水質(zhì)特征簡(jiǎn)單，不含重金屬等難降解物質(zhì)，可生化性強(qiáng)，適用于生物法污水處理工藝。MABR污水處理一體化設(shè)備占地面積小、污水處理效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，其濾料模塊化預(yù)制設(shè)計(jì)使之后期維護(hù)簡(jiǎn)單，對(duì)比傳統(tǒng)的污水治理工藝能更好地滿足農(nóng)村污水處理的特征。
1.1 生活污水排放特征分析
該示范項(xiàng)目所在村落日污水排放量如圖1所示。春節(jié)期間水量偏高，生活污水日均排放量在20～35m3/d，水量間歇排放特征明顯，水量變化系數(shù)大。
該農(nóng)村生活污水的pH穩(wěn)定在7.2～7.9，COD為50～170mg/L，BOD5為20～80mg/L，NH4+-N質(zhì)量濃度為10～50mg/L，TN質(zhì)量濃度為18～96mg/L，TP、SS質(zhì)量濃度分別為1.34～9.94、25～59mg/L。COD偏低，需要通過(guò)投加碳源等措施進(jìn)行調(diào)控，NH4+-N和TN質(zhì)量濃度波動(dòng)較大，水質(zhì)不穩(wěn)定，不同時(shí)間段水質(zhì)差別大，主要污染物為COD、SS、氮、磷以及致病微生物，可生化性強(qiáng)。
1.2 工藝流程
該示范項(xiàng)目工藝流程如圖2所示，污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集到污水收集池，污水提升泵提升污水經(jīng)過(guò)自清洗細(xì)格柵過(guò)濾進(jìn)入MABR反應(yīng)池中，污泥在MABR反應(yīng)池和二沉池進(jìn)行不間斷循環(huán)，反應(yīng)后污水在二沉池進(jìn)行泥水分離，污泥回流或排至污泥池，污泥回流率在50%～100%調(diào)整。
二沉池上部清液自流至中間水池，再依次經(jīng)過(guò)砂濾器過(guò)濾、次氯酸鈉消毒后進(jìn)入出水池(T03)達(dá)標(biāo)排放。二沉池底部污泥通過(guò)污泥泵輸送至污泥濃縮池，污泥經(jīng)濃縮后進(jìn)入污泥存儲(chǔ)池后定期清運(yùn)。
為了更好地基于物料平衡來(lái)監(jiān)測(cè)運(yùn)行表現(xiàn)，示范項(xiàng)目放置在一個(gè)混泥土箱內(nèi)進(jìn)行，MABR反應(yīng)池、二沉池、中間水池、出水池和污泥池采用一體化混凝土結(jié)構(gòu)。MABR模塊布置在MABR反應(yīng)池內(nèi)，預(yù)處理池、曝氣風(fēng)機(jī)、排泥泵、砂濾系統(tǒng)等設(shè)備布置在水池周邊。進(jìn)入MABR系統(tǒng)的水為經(jīng)過(guò)細(xì)格柵過(guò)濾的生活污水和回流污泥的混合流，流速為10m3/h。MABR系統(tǒng)采用一體化布置，整體布局緊湊合理，系統(tǒng)順暢，節(jié)省占地面積。
2、運(yùn)行效果分析
2.1 COD的去除效果
MABR生活污水處理系統(tǒng)在2月21日至3月18日進(jìn)行調(diào)試工作，MABR生活污水處理系統(tǒng)進(jìn)水水量穩(wěn)定在20～35m3/d，進(jìn)水COD偏低，波動(dòng)在50～170mg/L。
由圖3可見(jiàn)，在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的20d內(nèi)，盡管進(jìn)水COD有較大變化，但出水COD穩(wěn)定，出水COD一直維持在較低水平，說(shuō)明MABR系統(tǒng)啟動(dòng)速度快，經(jīng)過(guò)馴化處理的MABR系統(tǒng)已經(jīng)具備了對(duì)COD的良好去除能力。其出水COD雖低于40mg/L，達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，但其綜合去除效率較低，主要原因在于該生活污水COD偏低。一方面低濃度有機(jī)物導(dǎo)致異養(yǎng)菌在和自養(yǎng)菌競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)不明顯，異養(yǎng)菌增殖較慢，導(dǎo)致MABR系統(tǒng)細(xì)菌的拷貝數(shù)較小，沒(méi)有到達(dá)優(yōu)異的COD去除效果。另一方面污水中低濃度有機(jī)物導(dǎo)致COD度差小，減弱了生物膜對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸附，該生物膜吸附過(guò)程的快慢將直接影響有機(jī)底物在生物膜內(nèi)部的傳質(zhì)和生物降解作用，進(jìn)而擴(kuò)散傳遞效率降低，導(dǎo)致生物膜內(nèi)部COD降解效率降低。
2.2 NH4+-N的去除效果
MABR系統(tǒng)對(duì)NH4+-N的去除效果如圖4所示。可以看出，MABR系統(tǒng)進(jìn)水中NH4+-N質(zhì)量濃度波動(dòng)范圍較大，但出水可以穩(wěn)定滿足一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。在測(cè)試開(kāi)始階段，由于MABR內(nèi)的硝化細(xì)菌還未完全馴化，出水中，隨后隨著硝化細(xì)菌富集，出水中NH4+-N質(zhì)量濃度為0，去除效果明顯。測(cè)試第14天時(shí)，由于進(jìn)水NH4+-N質(zhì)量濃度大幅提高，抑制了氨氧化細(xì)菌的活性，進(jìn)而導(dǎo)致氨氧化速率下降，NH4+-N去除效果變差，出水NH4+-N質(zhì)量濃度升高。當(dāng)生物膜逐步適應(yīng)了高氨氮沖擊，氨氧化細(xì)菌也相應(yīng)得到增殖，生理活性開(kāi)始出現(xiàn)反彈，氨氮去除率也隨之增加隨后逐漸降低，出水NH4+-N質(zhì)量濃度降為0，測(cè)試數(shù)據(jù)證明MABR具備良好的氨氮去除能力和較大的抗沖擊負(fù)荷緩沖能力。
2.3 TN的去除效果
MABR系統(tǒng)對(duì)TN去除效果如圖5所示。進(jìn)水TN波動(dòng)較大，且濃度偏高，測(cè)試前期出水TN質(zhì)量濃度偏高，直達(dá)測(cè)試第11天，TN質(zhì)量濃度才降到15mg/L以下，達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。TN的去除是氨化、亞硝化、硝化和反硝化共同作用的效果，其中與反硝化關(guān)系最為密切，當(dāng)C/N較小時(shí)，反硝化過(guò)程所必需的碳源減少，NO2--N不能被迅速利用，造成TN的去除率也較低，當(dāng)C/N提高時(shí)，碳源供應(yīng)充足，反硝化過(guò)程能迅速利用碳源還原NO2--N，此時(shí)TN去除率也迅速提高。該進(jìn)水COD偏低，因調(diào)整投加量是滯后的，所以出水TN在測(cè)試前期會(huì)偏高。因此需要時(shí)刻根據(jù)TN和COD的含量補(bǔ)充碳源，防止出現(xiàn)C/N降低導(dǎo)致的出水TN偏高。
2.4 SS的去除效果
MABR對(duì)SS的去除效果如圖6所示，但經(jīng)MABR處理后生活污水的出水SS質(zhì)量濃度較小、出水SS變化幅度不大，穩(wěn)定在2mg/L以下。MABR對(duì)生活污水中SS具有較好的去除效果，反應(yīng)器中空纖維膜和附著在中空纖維膜上的生物膜會(huì)對(duì)污水中的微生物和懸浮固體起到攔截的作用，此外生物膜由于具有較高活性，它釋放出的EPS也會(huì)對(duì)懸浮物具有一定的黏附作用。出水低濃度SS也說(shuō)明MABR中生物膜活性與纖維膜牢固結(jié)合，較少發(fā)生脫落，保證了出水中SS質(zhì)量濃度較低。
3、結(jié)論
浙江省農(nóng)村污水治理市場(chǎng)廣闊，治理需求較大，分散式污水處理作為一種新型的農(nóng)村污水治理方式，具備較高的發(fā)展?jié)摿ΑABR裝置是集中了預(yù)制化，集裝箱化和模塊化的水處理系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，節(jié)省了構(gòu)筑物容積，其占地面積小、曝氣能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定、管理費(fèi)用低、維修方便，逐漸成為農(nóng)村新型污水處理技術(shù)的發(fā)展方向。
該示范項(xiàng)目測(cè)試了MABR裝置對(duì)生活污水COD、NH4+-N、TN和SS的去除性能及其規(guī)律。COD和氨氮始終穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，經(jīng)初期的碳源補(bǔ)充和反硝化菌的自然生長(zhǎng)，TN可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水指標(biāo)正常，出水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2012一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，MABR系統(tǒng)具有一定的抗高氨氮沖擊性，但是相對(duì)抗高COD沖擊的能力較弱，MABR同步硝化反硝化過(guò)程不僅減少了堿度的消耗，更縮短脫氮時(shí)間，提高污水處理效率。
該示范工程成果不僅加深了技術(shù)人員對(duì)MABR農(nóng)村生活污水污染物降解和去除過(guò)程的認(rèn)識(shí)，也進(jìn)一步為該技術(shù)今后在農(nóng)村污水治理的應(yīng)用和發(fā)展提供了一定的實(shí)踐和理論支持。( >
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