村鎮生活污水處理現狀及處理技術(shù)分析
2023-06-09 來(lái)自: 山東明泓環(huán)??萍加邢薰? 瀏覽次數:180
村鎮生活污水處理現狀及處理技術(shù)分析,農村和鄉鎮面臨的環(huán)境污染問(wèn)題日益突出,村鎮污水處理率較低的問(wèn)題備受關(guān)注;村鎮污水廠(chǎng)的進(jìn)水有機物濃度較低,出水水質(zhì)難以穩定達標。詳細闡述村鎮污水廠(chǎng)的低濃度生活污水現象,分析了低濃度生活污水現象的成因及其危害,并建議按照如下3種情況分別處理:
1)采取系列措施預防低濃度生活污水現象的出現;
2)將現有傳統活性污泥法工藝改造成MBBR工藝;
3)對于尚未建成污水處理廠(chǎng)的地區,建議考慮SBR、生物轉盤(pán)、生物接觸氧化、曝氣生物濾池等工藝。
在農村和鄉鎮污水處理設施建設不斷推進(jìn)的同時(shí),許多地方暴露出進(jìn)水有機物濃度過(guò)低的問(wèn)題,嚴重影響了污水處理設施正常運行效果,且并未得到研究人員的充分重視。為防止低濃度生活污水進(jìn)一步影響污水處理廠(chǎng)(站)設計處理能力的正常發(fā)揮,本文就這一問(wèn)題進(jìn)行了探討,提出了相應的應對策略,對于低濃度村鎮生活污水的處理具有指導意義。
1 低濃度生活污水現象
低濃度生活污水,主要是指污水處理廠(chǎng)(站)進(jìn)水有機物濃度低于典型生活污水的有機物濃度,即ρ(COD)<250 mg="">
例如,張靜等[2]就巢湖流域內19個(gè)已建成運行的村鎮污水廠(chǎng)進(jìn)行調研后發(fā)現,16個(gè)村鎮污水廠(chǎng)的進(jìn)水ρ(COD)<100 mg="">
此外,1999年有文獻報道[4]南方多個(gè)城市污水處理廠(chǎng)的實(shí)際運行水質(zhì)遠低于設計值,為設計值的1/2~1/3;截至2014年末,湖南省已運行的138座城鎮污水處理廠(chǎng)中,90座污水廠(chǎng)的進(jìn)水ρ(COD)<200 mg="">
邱鴻榮等[6]對廣東省60多座污水處理廠(chǎng)調查后發(fā)現,40多座污水廠(chǎng)存在進(jìn)水有機物濃度過(guò)低的現象,其中23座進(jìn)水ρ(COD)<100 mg="">
可見(jiàn),低濃度生活污水問(wèn)題存在已久,且一直沒(méi)有得到解決,其嚴重阻礙了采用傳統活性污泥法的污水處理廠(chǎng)(站)設計處理能力的正常發(fā)揮。
1.1低濃度生活污水危害
對于采用傳統活性污泥法的污水處理廠(chǎng)(站)而言,低濃度生活污水的影響主要體現在以下3個(gè)方面:
1)低濃度生活污水會(huì )影響微生物的生長(cháng)和繁殖?;钚晕勰嚅L(cháng)期處于饑餓狀態(tài),將導致微生物的活性下降,甚至因微生物的內源呼吸作用,反應器內活性污泥出現負增長(cháng)。2)低濃度生活污水會(huì )影響污水廠(chǎng)二級生物處理工藝的脫氮除磷效果。反硝化和生物除磷均需有機碳源,因低濃度生活污水中可被微生物利用的有機碳源較少,反硝化菌和聚磷菌對有機碳源的競爭更加激烈,往往導致出水TN和TP無(wú)法達標。解決出水TP超標的問(wèn)題尚可通過(guò)輔助化學(xué)除磷的方式,但要實(shí)現出水TN達標不易,有時(shí)甚至也無(wú)法滿(mǎn)足排放標準。3)低濃度生活污水容易導致污泥膨脹。有機物濃度較低的條件下,菌膠團的生長(cháng)速率低于絲狀菌的生長(cháng)速率,此時(shí)傳統活性污泥法容易發(fā)生污泥膨脹,使出水水質(zhì)惡化[8]。
1.2低濃度生活污水成因
低濃度生活污水的成因是多方面的,可歸結為兩大類(lèi):1)有機污染物濃度較低的水進(jìn)入污水管道,起到了稀釋作用。2)本應通過(guò)污水管道進(jìn)入污水廠(chǎng)(站)的污染物,被處理或截留在污水廠(chǎng)(站)外。
就一大類(lèi)而言:1)我國大部分村鎮地區的排水體制多采用合流制,雨污水管道混接的現象時(shí)常出現,致使村鎮污水廠(chǎng)(站)的進(jìn)水有機物濃度也經(jīng)常出現過(guò)低的現象[4]。2)地下水的滲入,以及地表水的流入,均會(huì )在程度上稀釋管道內有機物濃度[9]。3)隨著(zhù)人民生活水平的提高,人均排水量大幅度增加,而這部分增加的排水量大都來(lái)自盥洗、洗滌和淋浴排水,進(jìn)而引起污水廠(chǎng)進(jìn)水有機物濃度的降低。
對于二大類(lèi)而言:1)化糞池的不合理設置也較大程度地影響了污水廠(chǎng)(站)的進(jìn)水有機物濃度,主要是因為化糞池可去除糞尿混合物中近20%的BOD5[9]。2)因設計與施工質(zhì)量等諸多因素的影響,管道內污水的流速偏低,甚至出現長(cháng)期積水的問(wèn)題,污水中無(wú)機物顆粒攜帶有機物沉積在管底,有機物濃度由此進(jìn)一步下降。
2 低濃度生活污水處理應對策略
2.1預防低濃度生活污水出現
實(shí)踐過(guò)程中,應盡可能防止或減緩低濃度生活污水問(wèn)題的出現,以避免因進(jìn)水有機物濃度偏低導致額外的改造費用。1)完善排水體制,近期可采用截留式合流制過(guò)渡,遠期可逐步進(jìn)行合流制改造,新建管道時(shí)應盡可能采用分流制,污水廠(chǎng)(站)的建設也應與排水管網(wǎng)同步[10]。2)嚴格把控排水管網(wǎng)的設計與施工質(zhì)量,加強排水管網(wǎng)建成后的日常維護,避免外源水的進(jìn)入和有機物的沉積。3)加強居民的節水意識,研發(fā)并推廣新型節水設備。4)應推動(dòng)建立科學(xué)的雨洪管理體系。5)慎重考慮在污水廠(chǎng)(站)納污范圍內建造化糞池,但考慮到部分地區短期內仍需化糞池發(fā)揮作用,應事先考察建設、拆除化糞池的必要性,改造現有化糞池,并逐步取消滲水或不合格的化糞池。
2.2現有傳統活性污泥法工藝的改造方案
對已建成運行并面臨低濃度生活污水問(wèn)題的傳統活性污泥法污水廠(chǎng)(站)來(lái)說(shuō),可考慮對其進(jìn)行升級改造。1)短期內可提高活性污泥濃度,設置調節池以均化污水的水質(zhì)和水量。2)長(cháng)期考慮,可在傳統曝氣池中投加填料,以提高硝化反硝化能力,可將傳統曝氣池改造成移動(dòng)床生物膜(moving bed biofilm reactor, MBBR)工藝,該方法改造幅度小,也方便推廣。
將傳統曝氣池改造成MBBR工藝,在不延長(cháng)水力停留時(shí)間的前提下延長(cháng)生物固體在反應池內的停留時(shí)間,提高污水的處理效果。例如,張興文等[11]采用MBBR工藝處理低濃度生活污水(ρ(COD)為60~80 mg/L)時(shí),HRT為2.4h,圖片的去除率分別達到70%、95%,出水水質(zhì)達到GB 50050—1995《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》;賈磊等[12]在上海竹園污水廠(chǎng)應用MBBR工藝進(jìn)行中試,當低濃度生活污水ρ(COD)為185 mg/L,HRT為3.4 h時(shí),圖片的去除率分別達到77.8%、95.9%,出水圖片
均可達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》的yijiB標準;馬建勇等[13]采用MBBR工藝處理低濃度生活污水(ρ(COD)為100 mg/L左右)時(shí),HRT為1.9 h,COD去除率可達到85%,出水ρ(BOD5)<5 mg="">
2.3尚未建成污水廠(chǎng)(站)地區的建設方案
就可能存在低濃度生活污水問(wèn)題的村鎮地區而言,新建時(shí)應結合近、遠期水質(zhì)的變化選取二級生物處理工藝,優(yōu)先考慮采用SBR工藝或生物膜法,例如生物轉盤(pán)、生物接觸氧化、曝氣生物濾池等。
2.3.1 SBR工藝
對于需要采用活性污泥法的村鎮污水廠(chǎng)(站),不建議采用連續流活性污泥法,新建時(shí)可采用SBR工藝。與連續流工藝不同,SBR工藝采用時(shí)間序列控制,管理簡(jiǎn)單,運行方法靈活,可以較好地調節因水量變化而導致的水質(zhì)波動(dòng)。
例如,貴陽(yáng)小河污水廠(chǎng)采用改造后的SBR處理低濃度城市污水(2005年ρ(COD)平均值為114 mg/L)時(shí),出水水質(zhì)達到GB 18918—2002的yijiB標準[14];李小軍[15]采用SBR處理村鎮地區低濃度生活污水(ρ(COD)平均值為80 mg/L)時(shí),出水ρ(COD)可維持在30 mg/L左右。
2.3.2生物轉盤(pán)
生物轉盤(pán)耐沖擊負荷能力較強的特點(diǎn),使其在處理低濃度生活污水時(shí)具有較好的應用前景。例如,廣西某小城鎮采用生物轉盤(pán)工藝處理低濃度生活污水(ρ(COD)為118~152 mg/L)時(shí),去除率分別為85.47%、84.48%、78.33%,出水水質(zhì)達到GB 18918—2002的yijiB標準[16];魏東洋等[17]采用生物轉盤(pán)工藝處理微污染河水時(shí),COD和的平均去除率可分別達到84.37%和86.22%??紤]到村鎮污水水量變化較大的特點(diǎn),建議設置調節池以均化污水的水質(zhì)與水量。
南方地區某縣16座污水廠(chǎng)應用生物轉盤(pán)處理低濃度生活污水時(shí),出水水質(zhì)均可達到GB 18918—2002的yijiA標準,但TN去除率較低。該縣某鎮污水廠(chǎng),2015年3月進(jìn)水ρ(COD)平均值為210.3 mg/L,TN去除率僅為30%。如進(jìn)水TN濃度提高,出水TN將難以達標[18]。
針對這一問(wèn)題,霍鑫超等[19]提出將沉淀池的硝化液回流至生物轉盤(pán),則出水TN可穩定在20 mg/L以下。李莎等[20]采用外加碳源的方式,解決進(jìn)水C/N過(guò)低導致生物轉盤(pán)反硝化不chedi的問(wèn)題。
2.3.3 生物接觸氧化
生物接觸氧化zui初即在美國被應用于低濃度生活污水處理,目前也常被應用于我國村鎮污水處理。生物接觸氧化法投資低,啟動(dòng)和日常運行管理簡(jiǎn)單,處理效率較高,較活性污泥法更耐沖擊,對于解決當前我國村鎮污水處理資金和人員不足的問(wèn)題也具有意義。
吉祝美等[21]以跌水曝氣接觸氧化法為主處理農村低濃度生活污水(ρ(COD)為90~220 mg/L)時(shí),出水COD、TN、TP濃度分別低于70,5,0.1 mg/L;趙賢慧[22]采用生物接觸氧化處理低濃度城市污水(ρ(COD)為90~230 mg/L)時(shí),COD、BOD5、的平均去除率分別為77.6%、80.9%、67.4%。
2.3.4 曝氣生物濾池
曝氣生物濾池在運行過(guò)程中同時(shí)具備高負荷生物濾池和普通快濾池的運行特性,對進(jìn)水COD和SS濃度的要求較為嚴格,適用于低濃度生活污水的處理[23]。王立立等[24]采用曝氣生物濾池處理校園低濃度生活污水,進(jìn)水ρ(COD)為65.4~161.5 mg/L時(shí),出水分別為3.4,6.94 mg/L;田文華等[25]采用曝氣生物濾池處理電廠(chǎng)的低濃度生活污水,進(jìn)水ρ(COD)為48~172 mg/L時(shí),出水分別為3.2,14.5,0.5 mg/L,滿(mǎn)足GB 50050—1995水質(zhì)標準;錢(qián)靚[26]采用曝氣生物濾池處理上海低濃度生活污水,進(jìn)水ρ(COD)為155.8~234 mg/L時(shí),的去除率分別為84.2%、90%、90%。
此外,向連城等[27]分別采用曝氣生物濾池和生物接觸氧化處理深圳甘坑河水(ρ(COD)為50~150 mg/L)的結果表明,與生物接觸氧化相比,曝氣生物濾池同時(shí)具有過(guò)濾功能,出水SS濃度較低,而且受冬季低溫影響,傳統活性污泥法的處理效果較差,而曝氣生物濾池受低溫的影響較小。
另外,如前所述,在村鎮污水處理中,TN和TP可能會(huì )因水質(zhì)、水量的波動(dòng)而無(wú)法達標,甚至有時(shí)都無(wú)法達標。硝化效果較好的曝氣生物濾池可解決這一問(wèn)題,其可通過(guò)調節曝氣量來(lái)保證出水達標,但污水廠(chǎng)(站)的能耗也由此會(huì )偏高。
綜上所述,為污水廠(chǎng)能夠正常發(fā)揮設計的處理能力,合理選擇污水處理工藝至關(guān)重要,同時(shí)要考慮到村鎮污水廠(chǎng)(站)所要求達到的排放標準,應以實(shí)際水質(zhì)為基礎。目前,大部分村鎮污水廠(chǎng)(站)的排放標準執行GB 18918—2002中的yijiA或yijiB標準[28-29],對于村鎮污水廠(chǎng)(站)來(lái)說(shuō)難度較大,這對上述工藝的達標運行提出了挑戰。因此,建議在未來(lái)修訂村鎮生活污水排放標準時(shí),應充分考慮村鎮污水的實(shí)際情況,適當放寬排放標準,以利于村鎮污水處理事業(yè)可持續發(fā)展。
3 綜合上述
1)低濃度生活污水的成因是多方面的,主要有排水體制的不完善、化糞池的不合理設置、管道內沉積、外源水的進(jìn)入等,為保障污水處理廠(chǎng)的穩定運行,應盡可能避免低濃度生活污水現象。
2)建議村鎮污水處理廠(chǎng)(站)采用MBBR等工藝改造現行的傳統活性污泥工藝,以提高其應對低濃度生活污水沖擊負荷的能力。
3)對于可能存在低濃度生活污水問(wèn)題的村鎮地區,建議新建污水廠(chǎng)(站)時(shí)采用SBR工藝或生物膜法,例如生物轉盤(pán)、生物接觸氧化、曝氣生物濾池等。此外,曝氣生物濾池對村鎮低濃度生活污水具有良好的適應性,建議予以zhongdian研究和應用。