農村生活汙水脫氮除磷工藝研究

2021-01-10 中國水網

分散性農村生活汙水以其分散性及在汙水排放總量中的大比例，成為太湖流域農村生活汙水治理工作的重點和難點.厭氧折流板反應器(ABR)+折流溼地(BFCW)組合工藝具有懸浮物和有機物去除效果好、抗衝擊負荷能力強、運行低耗穩定、維護簡便並可美化環境等特點，適宜處理太湖流域分散性農村生活汙水，但其冬季脫氮除磷效果不夠理想，限制了其在太湖沿岸的推廣應用.

填料氮磷吸附截留性能的提高有利於溼地啟動期及冬季的脫氮除磷.本試驗分別以改性沸石或沸石為BFCW填料層填料，應用於ABR+BFCW工藝處理農村生活汙水的中試中，研究沸石改性前後BFCW在不同表面水力負荷(HLR)和不同運行時期脫氮除磷效果的變化，並以沸石溼地為對照，探索改性沸石溼地的脫氮除磷機制.通過測定溼地填料和植物全磷全氮及微生物硝化作用強度，明確填料吸附沉澱、植物吸收和微生物轉化對溼地脫氮除磷的貢獻及空間分布，並對2種填料中截留的磷素進行形態分析，以明確填料對磷素的去除機制，以期為太湖流域推廣應用人工溼地提供技術支持.

1、材料與方法

1.1 試驗材料及用水

改性沸石由沸石依次經3 mol˙L-1 NaOH和2 mol˙L-1 AlCl3溶液改性製得[7].經多次測定，沸石改性前後理化特性見表 1，改性沸石溼地和沸石溼地理論容水體積分別為113.19 L和111.93 L.試驗原水提取自某高校生活區集水井，水質波動大(pH 5.5~8，溶解氧0.7~2.5 mg˙L-1)，秋季起進水汙染物濃度逐漸增大，符合分散性農村生活汙水水質特徵，經ABR預處理後，BFCWs進水水質見表 2，其中pH 5.1~7.5，溶解氧小於0.6 mg˙L-1.

表 1 沸石和改性沸石理化特性

表 2 不同運行時期BFCWs平均進水水質

1.2 試驗裝置及方法1.2.1 試驗裝置

BFCW反應器(圖 1)由PVC板製成，長×寬×高為1.35 m×0.3 m×1.0 m，由布水區、處理區和集水區構成，有效長度分別為0.1、1.05和0.15 m，兩個反應器製作在一起，中間以豎直隔板完全封閉隔開，並做多重防滲處理. ABR出水經閥門和流量計控制流量自流入BFCWs中，布水區和集水區均為渠構造，內部填充適量鵝卵石(粒徑30~50 mm)，以均勻布水和收水，出水水位為0.55 m，進出水落差5 cm.進、出水渠頂放置有機玻璃蓋板，以減輕大氣復氧的影響.

圖 1 BFCW構造示意

處理區由隔板橫向均勻分隔為3個隔室，各隔室均長0.35 m，其中第1隔室和第3隔室為上向流，第2隔室為下向流.第1隔室水位為0.60 m，後兩個隔室以隔板底部暗門相連，水位控制在0.55 m.處理區填料由3層組成，底層鋪15 cm厚的鵝卵石，為防堵，第1隔室增厚5 cm;中層為主處理區，分別填充45 cm的沸石或改性沸石，上層鋪20 cm的覆土.各隔室中央種植1叢美人蕉，種植密度約為10株˙m-2，4個角落附近各種植1叢菖蒲，種植密度約為38株˙m-2.植物於試驗啟動前夕種植，均為幼苗.分別於各隔室前後左右及中央附近預埋5根塑料填料採集管，採集管長0.6 m，內徑20 mm，沿管壁四周均勻打孔4排，4排孔在截面上呈中心對稱，以減輕採集管對溼地水力流態的影響，以硬油料加塞管底，並輔以棉紗布裹住底部，管內填充沸石或改性沸石，並覆土.反應器側壁面上，沿程各設9個採樣點，由內徑15 mm的有機玻璃管接出，分別採集運行期間各隔室處理區底部、中部和頂部水樣和固體樣.

1.2.2 試驗運行及方法

本試驗研究自2014年4月啟動，啟動期間控制HLR約為152 mm˙d-1，運行60 d後，兩溼地出水水質均趨於穩定.啟動完成後，分別控制HLR約為152、230、305和460 mm˙d-1，各階段歷時3周左右，考察不同HLR對兩溼地氮磷處理效能的影響. 10月起，始終控制HLR約為152 mm˙d-1時，考察相同HLR下，不同運行時期兩溼地氮磷去除效果的波動.

分別於7、10和12月，自9個採樣沿程點中，分別挖取一定量的填料，測定沿程各段微生物硝化作用強度，以探究季節變化對微生物硝化反應的影響，各處填料做3個平行.同步測定沿程水樣的TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、DO、TP、DTP、IP、COD、SS等指標，以研究溼地汙染物沿程去除和存在形式轉化.

1月將植物地面部分收割完畢後，分別於兩溼地中拔去美人蕉和菖蒲各1整棵，以獲取各溼地美人蕉和菖蒲的主根系樣品，並估算根系質量.將各溼地美人蕉按花、葉、莖和根，菖蒲按葉、塊莖和根分離開來，分別稱重.並分別測定兩種植物各部分的全磷全氮，各部分分別做3個平行.綜合各部分質量和全磷全氮含量估算兩溼地植物對氮磷的吸收量.

1月將兩溼地預埋的15根填料採集管取出，分別測定每根管上中下3段填料的全磷全氮，並進行截留磷素形態分析，以估算填料對氮磷的截留量及空間分布，研究沸石和改性沸石對磷素的吸附機制和沿程各段磷素吸附形態的區別.

根據填料和植物的全氮全磷及各季微生物的硝化強度，以估算不同溼地中植物、填料和微生物對系統脫氮除磷的貢獻率.

經ABR預處理後，NH4+-N成為溼地進水主要氮素形式，佔TN濃度的90%以上.溼地沿程DO值均在0.6 mg˙L-1以下，反硝化作用強度遠高於硝化作用強度，氧化態氮難以積累，硝化反應成為人工溼地脫氮的限制性步驟.有研究表明，處理NH4+-N廢水時，人工溼地TN去除率與硝化作用強度正相關，植物根面和根區硝化作用強度差距不大，經觀察本試驗中植物根系生長成熟後，在水平方向上分布較為均勻，根系較密集的水平面根系間距基本均在2 cm內，整個水平面基本均屬根區，而溼地中微生物基本附著於填料表面，因此本試驗以處理層填料的硝化作用強度衡量溼地微生物脫氮強度.

編輯：李丹

相關焦點

  • 農村生活汙水一體化處理設備工藝研究
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】北極星水處理網訊:［摘 要］ 農村生活汙水問題已成為阻礙美麗鄉村建設面臨的主要問題，亟待解決。一體化汙水處理設備具有管理方便、工作效率高、能耗低、投資小以及佔地面積小等優勢，非常適合在農村地區推廣。基於此，本文就農村生活汙水一體化處理設備工藝進行簡要分析。
  • 如何去除汙水脫氮除磷工藝中的四溴雙酚A
    ，在厭氧階段TBBPA被微生物還原脫溴為雙酚A(BPA)，在好氧階段BPA被微生物進一步降解.TBBPA的厭氧脫溴作用跟產甲烷過程或硫酸鹽降解過程有關.以往調查研究，在瑞士26座汙水處理廠有24座發現了TBBPA的存在，而在西班牙17座汙水處理廠中有15座檢測到了TBBPA.在實驗室和汙水廠活性汙泥厭氧消化過程也發現TBBPA的降解.目前研究較少關注TBBPA在脫氮除磷工藝中的遷移轉化，而此類新興汙染物的生態安全性將是未來水環境安全控制的重要對象
  • 農村生活汙水的水質特點和水量特點
    農村生活汙水與城鎮生活汙水有著巨大的差異，城市人口居住密集，管網覆蓋率較高，汙水的排放量大，宜採用集中處理。而農村地區人口密度較小，汙水的排放與地形地貌以及居民生活習慣有著直接聯繫。
  • 農村一體化生活汙水處理設備評析與研究
    針對農村生活汙水的水質水量特徵，介紹了一體化汙水處理設備在農村地區推廣的優越性，並分析對比了國內一體化汙水處理設備常採用的主體工藝，為農村地區採用一體化生活汙水處理設備提供了技術經濟參考。　　隨著我國經濟的迅速發展和城市化步伐的加快推進，我國農村居民的生活水平大大改善。農村供水事業不斷發展，由於淋浴、洗衣機、衝廁等衛生設施的普及，農村生活排水不斷增加。
  • 生活汙水治理方法和工藝技術
    生活汙水治理方法和工藝技術大全一、生活汙水治理方法針對農村生活汙水，可以進行以下處理： 　　生活汙水→化糞池→厭氧池→人工溼地（種植根系發達、喜溼、吸收能力強的美人蕉、水蔥、菖蒲等植物）經「過濾」後排放的方法進行處理，主要適用於農村分散生活汙水處理
  • 我國農村小型生活汙水處理的工藝技術路線
    農村人口分散，人口數量多，沒有任何生活汙水的收集和處理設施，這使農村生活汙染源成為影響水環境的重要因素。據測算，全國農村每年產生生活汙水80多億噸，而96%的村莊沒有排水渠道和汙水處理系統，生活汙水隨意排放，嚴重汙染了農村地區居住環境，農村大部分地區河、湖等水體普遍受到汙染，飲用水水質安全受到嚴重威脅，直接危害農民的身體健康，嚴重影響農村地區的環境衛生，極易導致一些流行性疾病的發生與傳播。
  • 盤點| 22個農村汙水處理技術大全
    3、A2/O法：生物脫氮除磷工藝是傳統活性汙泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合。該工藝處理效率一般能達到：BOD5和SS為90%~95%，總氮為70%以上，磷為90%左右，一般適用於要求脫氮除磷的大中型城市汙水廠。
  • 水生態修復過程中脫氮除磷的工藝有哪些
    生活中常見的湖泊河流中出現的「綠潮」「水華」等現象，就是因為水體中的氮磷物質超標，導致水體富營養化，從而出現破壞水生態循環的問題。水中的氮、磷過量會導致水藻因養分過足而迅速生長繁殖，同時還有一部分會大量死亡，使清澈的水質變得混沌，甚至惡臭。因此對於水體的修復解決超標的氮磷元素也是一個重要的方面。那麼怎樣進行水體脫氮除磷呢，脫氮除磷的工藝有哪些呢？林澤聖泰為你介紹。
  • 彭永臻:新型生物脫氮除磷能否解決汙水處理瓶頸?
    臺灣不用搞脫氮除磷，臺灣周邊是公海，排點氮磷往海裡一放，給海裡增加到富營養化物質。黑龍江往往沒有必要脫氮除磷。還有一些區域實際上也沒有富營養化，從來沒有聽說特別大的河流有富營養化的問題。富營養化有幾個條件，氮磷、溫度、陽光、擾動，因此標準該嚴的嚴，該松的松。下面是比較具體，第二個問題傳統汙水生物處理工藝和問題。
  • 盤點27個經典項目案例 剖析農村汙水處理工程,汙水處理,PPP,生活...
    【中國環保在線 環保示範】村鎮汙水治理已經成為我國水環境綜合治理的重點，主要分為農村汙水治理和鄉鎮汙水治理兩大類。本文針對一些典型案例進行了多維度剖析，希望為更多的農村汙水治理工程提供參考和借鑑。 　　村鎮汙水治理主要分為農村汙水治理和鄉鎮汙水治理兩大類，2017年度中國村鎮汙水處理評選也按照這兩個維度進行分類，並對村鎮汙水治理展開評選。
  • 汙水處理工藝之SBR工藝介紹
    SBR 工藝與傳統活性汙泥法相比有很多優點，這引起許多國內外學者的關注。20 世紀70 年代初，美國的Irvine等人在美國環保總局的資助下建立了世界上第一個SBR 汙水處理廠。此後，日本、德國等也開始關注SBR工藝的研究。我國於上世紀80 年代開始對SBR 工藝進行研究，並於1985年在吳淞建立了我國第一個應用SBR工藝的廢水處理站。
  • 浙江:農村生活汙水厭氧-缺氧-好氧(A2O)處理終端維護導則(試行)
    北極星水處理網訊:日前，浙江印發《農村生活汙水厭氧-缺氧-好氧（A2O）處理終端維護導則（試行）》。全文如下：農村生活汙水厭氧-缺氧-好氧（A2/O）處理終端維護導則（試行）前言根據「兩美」浙江和「五水共治」的總體要求，按照《浙江省人民政府辦公廳關於加強農村生活汙水治理設施運行運維管理的意見》（浙政辦發〔2015〕86號）文件精神，為確保農村生活汙水治理設施正常運行
  • AO汙水處理工藝在汙水處理中的運用 附工藝流程圖
    汙水處理工藝就是對城市生活汙水和工業廢水實施各種合理、科學、行之有效的工藝方法。隨著我國汙水處理工藝技術的不斷改進，汙水處理被廣泛地運用於建築、醫療、餐飲、工業、農業等各個領域，根據不同的處理規模、水質特性等，運用不同的汙水處理工藝，選用不同的汙水處理設備。
  • 【詳解】地埋式生活汙水處理技術特點和分類
    地埋式生活汙水處理技術 是指將汙水處理設施中的主體構築物埋在地下或半地下的汙水處理技術。其主要有佔地面積小、噪音低、無異味、受氣候影響小、管理方便、處理效率高等特點。本文結合國內學者對地埋式汙水處理技術的最新研究成果，系統介紹了地埋式生活汙水處理技術的特點、分類。
  • 國外農村生活汙水處理技術彙編——美國:高效藻類塘
    （值得注意的是，研究發現pH≥9.2時，若持續24h可以100%殺死大腸桿菌和大部分病原細菌，而高效藻類塘pH在白天達到9.5或10是很正常的，所以對於處理生活汙水，藻類塘的殺菌效果十分顯著。） 高效藻類塘DO含量遠遠高於傳統穩定塘。影響高效藻類塘內DO的因素主要是藻類光合作用和呼吸作用的強弱交替、細菌的呼吸作用和大氣復氧作用。
  • 廣東汙水處理設備-22個汙水處理技術大全
    3、A2/O法：　　生物脫氮除磷工藝是傳統活性汙泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合。該工藝處理效率一般能達到：BOD5和SS為90%~95%，總氮為70%以上，磷為90%左右，一般適用於要求脫氮除磷的大中型城市汙水廠。
  • 工業園區汙水處理工藝選擇
    根據工業園區汙水的特點以及汙水處理的要求，分別介紹了三種常用的汙水處理工藝：A2 /O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝，並比較和分析了這三種工 藝的優缺點。經過綜合比較，結合園區汙水特點以及處理要求，確定A2 /O工藝為最適合工業園區汙水處理的工藝。
  • 32個農村汙水治理案例詳解
    村鎮汙水治理主要分為農村汙水治理和鄉鎮汙水治理兩大類，2017年度中國村鎮汙水處理評選也按照這兩個維度進行分類，並對村鎮汙水治理展開評選。本文主要匯總了32個經典農村汙水治理案例，下周將發布經典鄉鎮汙水處理案例，敬請關注。
  • 農村汙水處理工藝之過濾
    農村汙水處理工藝之過濾1.農村汙水處理工藝之過濾，包括罐體(1)、蓋板(2)、安全閥(3)、過濾盤(4)和布水器2.根據權利要求1所述的農村汙水處理工藝之過濾，其特徵在於：所述罐體(1)的側面固定連接有通氣管(12)，所述罐體(1)的底部側端設置有出水口(13)。3.根據權利要求1所述的農村汙水處理工藝之過濾，其特徵在於：所述罐體(1)的外側固定連接有三個支撐腿(15)，所述罐體(1)的底部固定連接有出渣口(14)。
  • 廣東省農村生活汙水處理標準解讀及案例
    北極星水處理網訊:廣東省生態環境廳2019年1月發布了《農村生活汙水處理排放標準》，標準規定了農村生活汙水處理設施的水汙染物排放控制、監測、標準的實施與監督等要求。標準根據受納水體進行分級，一級標準：出水排入環境功能明確的水體；二級標準：處理規模20m3/d及以上的設施出水排入環境功能未明確的水體；三級標準：處理規模小於20m3/d的設施出水排入環境功能未明確的水體。