近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國農(nóng)村地區(qū)生活污水對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重，這在水資源饋乏的北方地區(qū)，尤其是城郊更加突出[1]，相對于城市而言,農(nóng)村生活污水具有規(guī)模小且分散,低碳高氮、磷，日變化系數(shù)大等特點(diǎn)[2]，這使農(nóng)村生活污水成為了我國面源污染的主要污染源之一。同時(shí)，農(nóng)村生活污水的收集還普遍存在雨污合流現(xiàn)象，加之受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、管理等方面限制，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水的處理不宜直接采用規(guī)模化城鎮(zhèn)污水處理模式，因此開發(fā)投資成本適宜，運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用合理，管理操作簡單的新工藝尤為必要[3]。

近年來，隨著天津郊縣城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，對農(nóng)村生活污水的處理與利用已勢在必行。日光型厭氧好氧一體化技術(shù)就是結(jié)合農(nóng)村實(shí)際，在厭氧-3級好氧/缺氧生物膜工藝基礎(chǔ)上改進(jìn)后的一種新工藝。本技術(shù)在污水處理站主體的地上部分利用陽光板封閉，預(yù)留通風(fēng)管，充分的利用太陽能，提高低溫運(yùn)行效果，將調(diào)節(jié)池與水解酸化濾池合并為水解酸化調(diào)解池，使其即具有一定的調(diào)解水量和水質(zhì)的能力又對進(jìn)水進(jìn)行了厭氧水解過程，大大降低了投資費(fèi)用，將生物接觸氧化與二次沉淀底部連通，部分污泥經(jīng)此通道回流到生物接觸氧化池提高池內(nèi)污泥濃度，系統(tǒng)運(yùn)行過程中污泥回流與出水循環(huán)交替進(jìn)行，減小進(jìn)水負(fù)荷，加速生物膜更新，提高缺氧脫氮能力，同時(shí)好氧產(chǎn)生的污泥經(jīng)過水解后，大大的降低了污泥產(chǎn)生量，給實(shí)際運(yùn)行帶來可操作性。以實(shí)際運(yùn)行的污水處理站為研究對象，重點(diǎn)探討了新系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果。

1　研究方法

1.1　工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1　工藝流程

本污水處理站建于天津市寧河縣大北澗沽村，該處理站服務(wù)276戶，共962人日常生活污水，日均污水量89 m3。因污水管網(wǎng)每隔一段距離設(shè)有清淤井，并在進(jìn)入污水處理站前的清淤井處設(shè)置攔污網(wǎng)，所以污水處理站不設(shè)格柵和初沉池。又因大北澗沽村地勢低洼，存在雨污合流現(xiàn)象，故集水池又兼顧泄洪功能。

整個(gè)系統(tǒng)由集水泄洪池、水解酸化調(diào)節(jié)池、接觸氧化池、污泥沉淀池和儲水池組成，總有效容積160 m3，其中水解酸化調(diào)節(jié)池（115 m3）和接觸氧化池（21 m3）容積比約5.5:1，水解酸化調(diào)節(jié)池設(shè)污泥排出口。本系統(tǒng)的水解酸化調(diào)節(jié)池和接觸氧化池為反應(yīng)主體，整個(gè)反應(yīng)主體填充組合填料，其中水解酸化段填充率為60%，水力負(fù)荷為0.78 m /( m3·d)；接觸氧化段填充率為75%，水力負(fù)荷為4.24 m3/( m3·d)；設(shè)計(jì)處理能力100 m /d，運(yùn)行期間實(shí)際平均進(jìn)水量為89 t/d，進(jìn)水方式為液位控制間歇進(jìn)水，系統(tǒng)運(yùn)行方式為間歇曝氣連續(xù)回流。

該工藝產(chǎn)生的污泥量極小，自運(yùn)行至今沒有進(jìn)行過污泥的清掏。該項(xiàng)目已于2010年10月建成并投入運(yùn)行，目前運(yùn)行情況良好，出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.2　試驗(yàn)水質(zhì)與采樣

裝置從2010年10月建成后投入運(yùn)行，進(jìn)入生物掛膜階段，種泥取自天津市咸陽路污水處理廠脫水污泥，污泥投加量3%左右，經(jīng)過1個(gè)多月的馴化、掛膜，11月底基本達(dá)到穩(wěn)定[4]。于12月開始采樣分析，平均每10天取樣1次，連續(xù)測試6個(gè)月，共取樣18次。試驗(yàn)期間進(jìn)水水質(zhì)見表1。

表1　進(jìn)水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo) mg·L-1

1.3　測定項(xiàng)目及方法

CODcr：重鉻酸鉀法；BOD5：稀釋與接種法；SS：烘干稱重法；NH3-N：（Auto Analyzer3 Flowing Analyzer）；pH：pH-H J90B型酸度劑；TP：鉬酸銨分光光度法[5]。

2　結(jié)果與討論

2.1　有機(jī)物的去除效果

CODcr去除效果見圖2。

圖2　COD 去除效果

運(yùn)行結(jié)果顯示，盡管進(jìn)水有機(jī)物波動較大，但日光型厭氧好氧一體化工藝對CODcr去除率穩(wěn)定在62.2%～79.3%之間，平均為73.2%，平均出水CODcr＜60.3 mg/L。說明本工藝具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷，整個(gè)運(yùn)行過程中，COD的去除率波動范圍較小，說明回流技術(shù)的應(yīng)用不僅具有調(diào)節(jié)進(jìn)水水質(zhì)的作用，也保證了微生物對碳源的穩(wěn)定利用，氣溫的驟然變化對本系統(tǒng)有一定的影響，低溫條件，生物膜存在活性降低的現(xiàn)象。對低碳氮比農(nóng)村生活污水中有機(jī)物的去除效果表明，日光型厭氧好氧一體化工藝對進(jìn)水負(fù)荷和冬季低溫環(huán)境均有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，但仍要加強(qiáng)極端氣候條件下的運(yùn)行可靠性[6]。

2.2　NH3-N的去除效果

日光型厭氧好氧一體化工藝對NH3-N的去除始終維持在37.7%～59.9%之間平均為49.5%，平均出水NH3-N＜20.4 mg/L 見圖3。

圖3　NH3-N去除效果

雖然平均出水NH3-N濃度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但去除率不高，其主要原因可能是污水中的碳源不足，雖然在工藝上采取了污泥回流技術(shù)，對進(jìn)水的碳源有一定的補(bǔ)充，但仍沒有從根本上改變進(jìn)水C/N比例失調(diào)的問題，從而使硝化細(xì)菌沒有足夠的碳源利用，導(dǎo)致硝化脫氨能力不強(qiáng)。在今后工作中，可以嘗試補(bǔ)充碳源或提高碳源利用效率兩個(gè)方面來提高脫氮效果。

2.3　TP的去除效果　

在間歇曝氣接觸氧化段生物膜處于有氧和缺氧交替狀態(tài)，這給系統(tǒng)的除磷提供了有利條件。運(yùn)行期間，日光型厭氧好氧一體化工藝對污水中磷的去除率穩(wěn)定在30.7%～70.3%，平均為56.1%，出水磷平均濃度＜2.7 mg/L。生物缺氧吸磷需要大量的碳源，污水中的碳源不足可能是磷去除不高的原因。由于整個(gè)系統(tǒng)采用生物膜技術(shù)，污泥生成量大為減少，運(yùn)行的6個(gè)月沒有進(jìn)行排泥，這可能是磷去除率不高的另一個(gè)原因，見圖4。

圖4　TP去除效果

2.4　SS的去除效果

由于采用的是生物膜法，膜載體對懸浮物起到很好的吸附、過濾作用，同時(shí)，增加的污泥回流也使進(jìn)水中的懸浮物迅速被污泥吸附，其中一部分形成生物膜，從數(shù)據(jù)分析看系統(tǒng)對SS的去除率穩(wěn)定在74.2%～86%，平均為79.3%，出水平均值＜26.7 mg/L。從而解決了常規(guī)工藝對分散型低碳氮比農(nóng)村生活污水中懸浮物去除不理想這一難題，見圖5。

圖5　SS去除效果

3　結(jié)論

（1）日光型厭氧好氧一體化技術(shù)對低碳氮比農(nóng)村生活污水有機(jī)物、NH3-N、TP、SS具有較好的去除效果。出水CODcr、NH3-N、TP、SS的平均濃度分別在60.3 mg/L、20.4 mg/L、2.7 mg/L、26.7 mg/L以下在穩(wěn)定運(yùn)行情況下對COD、NH3-N、TP和SS的平均去除率分別為73.2%、49.5%、56.1%和79.3%，出水達(dá)到天津市農(nóng)村污水處理廠排水標(biāo)準(zhǔn)，可作為農(nóng)業(yè)灌溉等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。具體參見http://www.bnynw.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）日光型厭氧好氧一體化技術(shù)對生活污水中氮、磷有一定去除能力。但系統(tǒng)碳源不足成為脫氮、除磷效果不理想的主要因素，沒有及時(shí)排泥也可能是除磷效果不佳的另一個(gè)因素。

（3）日光型厭氧好氧一體化技術(shù)具有不易堵塞、操作簡單、占地少、造價(jià)低、出水水質(zhì)較好等優(yōu)點(diǎn)，比較適合華北地區(qū)低碳氮比農(nóng)村生活污水的處理。不過在今后的研究和實(shí)踐中要重點(diǎn)考慮外加碳源和控制泥齡，保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行和迎接更高的排水要求。