TBO+反硝化池組合工藝冬季運(yùn)行效果研究

王翔宇 匡武 周其胤 徐海峰

摘要 [目的]研究TBO+反硝化池組合工藝冬季運(yùn)行效果。[方法]通過加熱風(fēng)機(jī)對深滲濾系統(tǒng)進(jìn)行充氧，保證微生物有足夠的溶解氧和溫度，從而形成TBO工藝（保濕生物膜曝氣技術(shù)），并與反硝化池組合形成新的組合工藝處理農(nóng)村生活污水。[結(jié)果]COD去除效率提升了12%，平均去除率達(dá)到85.0%；NH3-N去除效率提升了10%左右，平均去除率達(dá)到79.8%。[結(jié)論]該組合工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、氮磷去除效率高、自動(dòng)化程度高、節(jié)能環(huán)保，并適應(yīng)安徽省皖北地區(qū)氣候環(huán)境。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村生活污水；微動(dòng)力；TBO；反硝化；組合工藝；冬季運(yùn)行效果

中圖分類號 X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）18-0062-03

Study on the Winter Running Effect of TBO+ Denitrification Pool Combined Process

WANG Xiangyu1，KUANG Wu1，ZHOU Qiyin2 et al

（1.Provincial Key Lab of Reserch on Wastewater Treatment Technology， Anhui Research Academy for Environmental Science， Hefei，Anhui 230022； 2.Natural Environment in Anhui Science and Technology Co.， LTD， Luan，Anhui 237014；3. Luan Environmental Information and Education Center，Luan，Anhui 232401）

Abstract [Objective] The research aimed to study the winter running effect of TBO + denitrification pool combination process.[Method]The oxygen in the deep infiltration system was oxygenated by the heating fan to ensure that the microorganisms had enough dissolved oxygen and temperature，a TBO process （moisturizing biofilm aeration technology） was thus formed and combined with a denitrification tank to form a new combined process for the treatment of rural domestic sewage.[Result]The COD removal efficiency increased by 12%， the average removal rate reached 85.0%， the NH3N removal efficiency increased by about 10%， and the average removal rate reached 79.8%.[Conclusion]The combined technology has strong antishock load capability， high nitrogen and phosphorus removal efficiency， high degree of automation， energy conservation and environmental protection， and adapts to the climate and environment of northern Anhui Province.

Key words Rural domestic sewage；Micro power；TBO；Denitrification；Combination process；Winter running effect

針對農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)技術(shù)現(xiàn)狀，微動(dòng)力污水處理設(shè)施以其良好的達(dá)標(biāo)性與經(jīng)濟(jì)性受到廣泛關(guān)注[1-3]。近年來，微動(dòng)力技術(shù)尤其是土地滲濾工藝得到快速發(fā)展[4-9]。筆者針對傳統(tǒng)高負(fù)荷滲濾田工藝冬季運(yùn)行，微生物活性降低，導(dǎo)致污水處理效果低下的問題，通過試驗(yàn)進(jìn)行工藝改進(jìn)，在傳統(tǒng)高負(fù)荷滲濾田工藝的基礎(chǔ)上，通過加熱風(fēng)機(jī)對滲濾系統(tǒng)進(jìn)行充氧保證微生物有足夠的溶解氧和溫度，從而形成TBO工藝（保濕生物膜曝氣技術(shù)），并與反硝化池組合成新的組合工藝，研究在不同條件下組合工藝對COD、NH3-N的處理效果。

1 項(xiàng)目概況

1.1 污水來源

該試驗(yàn)依托于安徽省皖北某集中式農(nóng)村污水處理工程，該處理站處理規(guī)模為100 m3/d。污水主要以當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的生活污水為主，混雜部分雨水，該廢水有機(jī)物濃度高。進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

1.2 工藝流程

采用TBO+反硝化池組合工藝對安徽省某地農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理，工藝流程見圖1。

原污水經(jīng)管網(wǎng)收集后進(jìn)入污水處理站區(qū)，污水首先經(jīng)過格柵格網(wǎng)去除塑料袋、布條等垃圾雜物后進(jìn)入初沉池，沙子等一些比重較大的顆粒物會沉淀于沉淀池的底部。初沉池的出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。 提升泵定時(shí)定量地將污水送入TBO系統(tǒng)，污水在TBO系統(tǒng)內(nèi)通過散水管網(wǎng)平均分配于整個(gè)散水層，當(dāng)污水在TBO 系統(tǒng)內(nèi)橫向運(yùn)移和向下滲濾的同時(shí)，污水中的污染物被填料攔截、吸附并被附著于填料表面的微生物（活性菌）分解和轉(zhuǎn)化而去除。同時(shí)為增加氧氣供應(yīng)量，需要定時(shí)定量地對TBO系統(tǒng)進(jìn)行有效充氧。TBO系統(tǒng)的出水進(jìn)入反硝化池，從而進(jìn)一步去除TN。污泥被填料截留，定期清理，污水經(jīng)放流槽達(dá)標(biāo)排放。

2 工藝特點(diǎn)

TBO+反硝化池組合工藝具有明顯優(yōu)勢，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、氮磷去除率高、高負(fù)荷、微動(dòng)力自動(dòng)化程度高、運(yùn)行管理難度小。

受農(nóng)村生活水平、生活習(xí)慣、環(huán)境等的影響，農(nóng)村生活污水特性與城鎮(zhèn)污水具有明顯的差異，因此不能將成熟的城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)直接用于農(nóng)村生活污水的處理。而且我國農(nóng)村生活污水處理的研究起步較晚，缺少相關(guān)的污水處理政策和法規(guī)，并缺乏相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，因此如何根據(jù)農(nóng)村實(shí)際情況選擇合適的處理技術(shù)顯得尤為重要[10]。農(nóng)村污水處理工藝對比見表3。

3 工藝改進(jìn)試驗(yàn)分析

3.1 組合工藝對COD的去除效率

選擇測定夏季、冬季、冬季（加熱）系統(tǒng)3種情況下，系統(tǒng)穩(wěn)定出水時(shí)連續(xù)7 d COD進(jìn)出水濃度。結(jié)果表明（圖2），進(jìn)水COD濃度為161.0～309.5 mg/L。夏季：出水COD濃度為20.0～32.0 mg/L，平均去除率為90.1%，去除效果穩(wěn)定，工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水COD能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918—2002 一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

冬季：出水COD濃度為53.1～64.3 mg/L，平均去除率為73.2%，去除效果明顯低于夏季，這主要是由于皖北地區(qū)冬季氣溫低（-5 ℃），植物的新陳代謝緩慢，導(dǎo)致系統(tǒng)充氧不足，微生物活性降低導(dǎo)致。

冬季（加熱后）：通過加熱風(fēng)機(jī)向TBO系統(tǒng)內(nèi)通入熱風(fēng)后，工藝對COD的去除效率明顯增加。工藝出水COD濃度為34.0～50.0 mg/L， COD去除效率提升了12%，平均去除率達(dá)到85.0%，去除效果穩(wěn)定，工藝抗沖擊負(fù)荷能力得到有效增強(qiáng)，出水COD能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918—2002 一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 組合工藝對NH3-N與SS的去除效率

由圖3可知，進(jìn)水NH3-N濃度為26.5～40.9 mg/L。

夏季：出水NH3-N濃度為3.4～4.3 mg/L，平均去除率為87.2%，去除效果穩(wěn)定，工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水NH3-N能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918—2002 一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

冬季：出水NH3-N濃度為8.0～10.3 mg/L，平均去除率為69.9%，去除效果明顯低于夏季，這主要是由于冬季氣溫低，植物的新陳代謝緩慢，導(dǎo)致系統(tǒng)充氧不足，微生物活性降低導(dǎo)致。溫度降低對主要污染物排放指標(biāo)存在一定的影響，主要對NH3-N的去除影響大，造成NH3-N出水不能穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

冬季（加熱后）：通過加熱風(fēng)機(jī)向滲濾田內(nèi)通入熱風(fēng)后，工藝對NH3-N的去除效率明顯增加。工藝出水NH3-N濃度為5.3～6.5 mg/L，NH3-N去除效率提升了10%左右，平均去除率達(dá)到79.8%，并且去除效果穩(wěn)定，工藝抗沖擊負(fù)荷能力得到有效強(qiáng)，出水各主要污染物指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918—2002 一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

該工藝系統(tǒng)全自控，無需專門的人員維護(hù)，基建投資不高，并且運(yùn)營費(fèi)用比較低，能很好地適應(yīng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件薄弱的現(xiàn)狀。

春夏秋三季運(yùn)行耗電總量約 16 （kW·h）/d，即處理電耗為 0.08（kW·h）/t，按0.7元/（kW·h）計(jì)，電費(fèi)為0.056元/t水；冬季因加熱需要全天運(yùn)行，耗電總量為60～80 kW·h，電耗為 0.12～0.16（kW·h）/t水，即冬季電費(fèi)為 0.084～0.108元/t水，平均運(yùn)行費(fèi)為非冬季 0.06元/t水、冬季0.10 元/t水。

4.2 環(huán)境效益

工程建設(shè)后，按照污水進(jìn)水水質(zhì)（COD為300 mg/L，NH3-N為60 mg/L，TN為70 mg/L，TP為6 mg/L）和出水水質(zhì)（COD為33 mg/L，NH3-N為4.7 mg/L，TN為13.6 mg/L，TP為0.48 mg/L）計(jì)算，每年可削減COD 57.67 t、NH3-N 11.94 t、TN 12.18 t、TP 1.19 t，極大地改善了周邊水系的環(huán)境質(zhì)量，避免了污水的隨意排放而致使村莊周邊水塘和河流富營養(yǎng)化、發(fā)黑發(fā)臭現(xiàn)象。

4.3 社會效益

農(nóng)村生活污水的治理對區(qū)域污染防治所起的作用是非常巨大的，有效改善附近地表水的水質(zhì)及農(nóng)村的人居環(huán)境和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，極大地減少了疫病暴發(fā)或流行病的潛在危險(xiǎn)，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促使社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步協(xié)調(diào)。

5 結(jié)語

（1）通過試驗(yàn)進(jìn)行工藝改進(jìn)，在傳統(tǒng)高負(fù)荷滲濾田工藝的基礎(chǔ)上，通過加熱風(fēng)機(jī)對深滲濾系統(tǒng)進(jìn)行充氧，保證微生物有足夠的溶解氧和溫度，從而形成TBO工藝（保濕生物膜曝氣技術(shù)），并通過與反硝化池組合形成新的組合工藝處理農(nóng)村生活污水，該工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、氮磷去除效率高、自動(dòng)化程度高、節(jié)能環(huán)保，適應(yīng)安徽省皖北地區(qū)氣候環(huán)境。出水各主要污染物指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918—2002 一級A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）采用高負(fù)荷微動(dòng)力技術(shù)，日常運(yùn)行費(fèi)用僅為0.05～0.12元/m3，冬季皖南、皖中、皖北運(yùn)行費(fèi)用呈遞增模式，差值約為0.02元/m3，有效緩解了農(nóng)村污水處理站“建得起，養(yǎng)不起”的矛盾，可以納入國家節(jié)能減排計(jì)劃。

（3）采用可編程序控制器（PLC）全自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行管理方便、自控程度高、運(yùn)行設(shè)備較少的優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)我國農(nóng)村專業(yè)管理人員缺乏、技術(shù)水平相對落后的現(xiàn)狀。并且系統(tǒng)為地埋式，占地面積小，可以覆土后作為公共綠地或景觀，極大地節(jié)省了土地資源，實(shí)施整體性好，使用壽命長。配套景觀建設(shè)也給污水處理設(shè)施提供了一個(gè)額外的觀賞價(jià)值。

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