農村生活污水組合處理技術研究進展 (上)
2022-06-20 來自: 環保水圈 瀏覽次數:535
隨著中國農村經濟的快速發展,水資源消耗急劇增多,污染物排放不斷加重,農村生活污水逐漸成為農村水環境惡化的主要原因之一。
但是,農村地區人們的環保意識薄弱,經濟相對欠發達,也缺乏生活污水排水收集管網系統及集中處理設施,或是居住比較分散,造成生活污水集中收集困難,造成大部分生活污水未經處理直接排入河流和湖泊。當前農村生活污水造成的環境污染嚴重威脅農村水源地的水資源質量,也加劇了淡水資源危機,使耕地灌溉得不到有效保障,危害到人畜的生存發展。在強調生態文明建設的今天,加強農村生活污水污染控制和治理顯得尤為緊迫和重要。
一、農村生活污水特征及處理
農村生活用水一般以地表水(例如,河流、溝渠、池塘、堰、湖泊和水庫等)、地下水(井、窖)和自來水三者結合使用。我國農村生活污水主要來源于廁所糞便及其沖洗水、洗浴廢水和廚房餐飲用水等,可分為灰水和黑水兩類。前者由廚房排水、衛生淋浴水、洗衣水構成;后者水由糞便和尿液及其沖洗水構成。我國農村生活污水具有分散、日變化系數大(通常為3.0~5.0)、間歇性排放,且氨氮含量高、可生化性強、含重金屬等有毒有害物質較少等特點。
充分了解農村生活污水的特點,在結合當地經濟水平、自然條件和環境目標的基礎上,發展適合我國國情的農村生活污水處理技術,緩解水資源短缺矛盾,改善農村地區生態環境和提高人們生活質量均具有重要意義。根據污水的收集和處理方式的差異,污水處理模式可分為分散式和集中式2大類。
分散處理通常具有投資小、運行費用低、污泥產生量小、受外界影響小、簡單耐用以及易于實現水的循環利用等特點。此技術適用于規模較小、人口居住分散、污水不易集中收集農村地區生活污水的處理。目前,我國農村地區應用較多的分散處理技術有人工濕地、藻類塘技術、蚯蚓生態濾池等多種方法。然而,隨著農村生活污水的組成成分日益越復雜,單一分散處理工藝的出水難以滿足受納水體的環保需求。
同時,不同的生活污水分散處理技術具有各自的優缺點及適用范圍,這也都限制了分散處理技術的應用范圍與效果。基于此,目前較普遍的處理農村污水的辦法是將多種工藝進行組合以達到強化系統的凈化能力的目的。當前,根據農村生活污水組合處理技術的作用機理,大致可將它們分為3大類:生物組合技術、生態組合技術、生物—生態組合技術。
二、生物組合技術處理農村生活污水
生物處理技術是指通過微生物在好氧、厭氧條件下去除污染物質的技術。該技術占地面積小、污泥產量低,具有良好的耐沖擊負荷能力,可處理水量和水質波動性較大的污水。生物處理技術中的厭氧單元(A)使污水中大部分有機物得到降解,降低污水負荷,沉降懸浮物;而好氧單元(O)則進一步去除氮磷等營養物質和有機物。目前廣泛應用于農村生活污水的生物組合技術,主要是由A和O組合而成的不同工藝。
1、A/O工藝
A/O工藝一般是以厭氧處理為前置單元,后接好氧處理的組合工藝。該工藝具有較高的污染物去除率和較好的系統穩定性。在厭氧折流板反應器(ABR)后分別增加了跌水曝氣和曝氣生物濾池處理,發現這2種組合工藝對農村生活污水中COD的去除率比單獨采用ABR處理明顯提高,可見ABR—曝氣生物濾池組合工藝對COD的去除效果較好。
針對北方地區多晴少雨,太陽光充足的氣候特征,何剛等將厭氧生物濾池+太陽能曝氣生物濾池聯用,通過太陽能曝氣系統提供氧氣,進一步降低了系統能耗。
曹大偉等研究開發了地埋式一體化生物濾池,能耗設備僅為1臺小型提升水泵,主要是由缺氧池+生物濾池組成,采用拔風管通風和濺水盤強化充氧。
該裝置具有良好抗沖擊負荷的能力,對污染物的去除效果也較好,對COD、NH3—N、TN、TP的平均去除率均有提高,具有不占用土地資源、能耗和運行費用低特點,較適合在土地資源緊張的南方環湖農村地區推廣使用。
2、A2/O工藝
在A/O前加1個A單元,組成的厭氧—缺氧—好氧(A2/O)工藝,在國內外很多生物處理技術中廣泛應用。這種組合工藝有著較長水力停留時間、較低有機負荷,使得缺氧—好氧單元可以維持較低污泥含量,減少剩余污泥的排放量,為組合工藝實現污泥減量化。
高大文等采用升流式厭氧污泥固定床(UAFB)缺氧—好氧膜生物反應(MRB)組合工藝處理生活污水,不僅對COD、NH3—N去除率提高,同時能夠長期維持反應器內較低的污泥含量,減少剩余污泥處理量和緩解膜污染。
周俊等將缺氧槽置于厭氧槽的前端,并增加了微電解鐵屑床和復合生物材料,研發出了改進型的合并凈化槽。該凈化槽采用的是缺氧—厭氧—好氧(A2/O)處理工藝,該工藝一方面有效解決了污水中有機物含量較少,碳源不足,反硝化脫氮效果不佳的問題,另一方面通過傳統活性污泥工藝、生物硝化、反硝化工藝和生物除磷工藝的結合,可以較好的同步脫氮除磷。
可對小型凈化槽進行改進,采用折流式厭氧反應器—厭氧生物濾池—生物接觸氧化工藝,有效的減少了設備堵塞和維修時間。
3、其他組合工藝
除了常見的A/O、A2/O工藝外,在實際污水處理中還采用一些其他組合工藝。
可采用5級跌水充氧生物接觸氧化法處理農村污水,原水經水泵提升,通過5級跌水充氧,既滿足了所需溶解氧又免除了曝氣設備,減少了投資成本和運行電耗,使管理工作趨于簡單,該工藝對解決經濟相對落后農村地區的水環境污染問題,具有較明顯的效益。
地埋式無動力厭氧達標處理設備(UndergroundUnpoweredAnaerobicReactor,UUAR),該裝置采用厭氧污泥床接觸池+厭氧生物濾池工藝,流程簡單、能耗低。與好氧生物處理相比,UUAR技術設備的基建投資可能略高于好氧處理,但無日常運行費用,且未出現剩余厭氧污泥的積累問題,適合土地緊張、經濟落后、自然氣候惡劣的偏遠農村地區生活污水的分散處理。
在生物凈化槽前進行了好氧預掛膜,形成了O—A—O組合工藝,該復合型生物凈化槽對NH3—N和TN的去除量較高,有效地降低了高含尿液農村生活污水的負荷,對COD和磷的去除率明顯提高。
針對華北農村地區生活污水碳氮較低,吳迪等采用自流式厭氧—3級好氧—缺氧生物膜工藝,利用投加的生物球提高厭氧段的硝化能力;同時,在3級好氧缺氧生物膜段,通過跌水充氧實現硝化和反硝化除磷在同一反應器內進行,從而有效的解決了碳源供給能力的問題。其后,對3級好氧—缺氧生物膜技術進行改進,新工藝增設了回流泵(回流體積比2:1),且提高了厭氧段懸浮填料裝填率,改進后出水TN的去除能力有較大提高。