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            ABR與觀賞型水生人工聯合處理生活污水

              黑水,糞便污水,其一是指含有糞便物質的生活污水,其二定義是廁所污水,包括沖廁污水和糞便。校園黑水中含有生活污水中大多數有機營養物質。利用厭氧發酵技術雖能使大多數有機物得到有效的…

              黑水,糞便污水,其一是指含有糞便物質的生活污水,其二定義是廁所污水,包括沖廁污水和糞便。校園黑水中含有生活污水中大多數有機營養物質。利用厭氧發酵技術雖能使大多數有機物得到有效的降解,同時獲得生物質能,但出水水質仍然難以達到直接排放的水平。如果大量未經后續處理的沼液排向城市管網,雖沼液得到初步處理,但沼液中所含氮磷等營養元素不僅造成浪費,更會污染水體環境。如將校園黑水沼液穩定處理后用于綠色校園綠化用水,這更加符合節水型海綿型校園建設理念。既可減輕對市政設施和污水處理廠的壓力,又可美化生活環境和節約用水,是一種可持續性發展的污水處理方法。

              ABR反應器是由多個折板將反應器分為多個格室,生活污水在反應器內沿折板上下流動,依次通過各個格室進行厭氧生物處理,具有處理能力大、易于調控、效率高、成本低等優點。ABR反應器內有微生物附著的填料對生活污水中含有的大量懸浮物的過濾作用明顯,能有效防止污泥的流失,有利于活性污泥和有機物的積累,既能縮短啟動時間,又可以保證反應器在較短水力停留時間及較大水力負荷條件下的穩定運行。此項工藝將污水厭氧消化之后提高了水體的可生化性,產生的沼氣也可回收利用實現節能減排的理念,為觀賞型水生人工濕地的后續處理提供了必要的前提條件。

              針對校園生活污水分散式的特點,將ABR反應器與觀賞型水生人工濕地串聯組合工作,ABR反應器處理的沼液再經過水生植物的吸收作用進一步凈化水體,最終將處理完達標的水排放至室外排水管網中。力求將此工藝流程建立為一種簡單方便、經濟有效、管理容易的生活污水生物生態組合處理工藝。

              1、實驗

              1.1 實驗裝置

              試驗在鹽城工學院希望大道校區內進行,采用“厭氧消化反應———觀賞型水生人工濕地”的組合工藝處理校園生活污水,實驗裝置如圖1所示。

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              厭氧單元結構:ABR反應器由PVC板制成,長1.5m、寬0.2m、高1.0m,分成3個單元。最左側單元距頂部0.1m用橫流蠕動泵進水,最右側單元距頂部0.2m出水。每個單元分一個上向流室和一個下向流室,下向流格室寬度0.1m,上向流格室寬度0.4m,反應器格室掛有彈性填料。在每個單元設置取樣口,頂部設置排氣管與水封連接,格室沼氣產量采用實施氣體流量計計量,頂部用三通管連接排氣管接通。

              觀賞型水生人工濕地結構:種植有綠蘿的水槽,長2m、寬0.3m、高0.4m,進口水深35cm,在池底上方2cm處開口作為出水口。ABR反應器出水在經過自由跌水之后進入水槽。水槽水面上方用鋼絲網格鋪設,格寬15cm,每格格室內種植1~2株綠蘿。記錄實驗初期根莖平均長度為4.5cm。

              1.2 實驗水質

              試驗所用生活污水直接取自鹽城工學院22棟宿舍樓樓下污水井,進水水質如表1所示。

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              1.3 接種污泥

              接種污泥取自鹽城城東污水廠二沉池回流污泥,該污泥沉降性能良好。

              1.4 測定項目與方法

              水質分析方法采用《水和廢水監測分析方法》,其中COD:重鉻酸鉀法,污泥懸浮固體濃度(MLSS)采用重量法測定,TP質量濃度:過硫酸鉀氧化紫外分光光度法(GB11894-89),TN質量濃度:過硫酸鉀氧化紫外分光光度法(GB11894-89)。試驗用藥品均為分析純。

              2、結果與討論

              2.1 實驗啟動階段

              2.1.1 改進型ABR反應器啟動

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              ABR反應器每個格室的接種污泥MLVSS為30.0g/L,反應初期為保證反應器內微生物的生長,通入人工配水(COD濃度140mg/L),靜置10d后啟動運行。啟動初期,水力停留時間較長,為的是讓污泥能更好地接種在彈性填料表面。在前十天內,進水的COD在140mg/L左右,其出水(取樣口3)COD在31mg/L左右,反應器3個格室的COD累計去除率達78%。在第十一天,通入要處理的校園生活污水(COD濃度450mg/L),發現出水水質稍有下降,可能是反應器內的微生物菌群仍未能夠完好的附著生長。隨著時間的推進,反應器中彈性填料富集培養的顆粒污泥的活性越來越強,校園生活污水在通過反應器后,大量難以降解的有機物均被有效去除。由圖2所示,校園污水中大部分COD能在ABR反應器內被去除。

              2.1.2 COD去除效果的影響因素

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              為了得到ABR反應器的最佳處理能力,考察水力停留時間(HRT)的改變對COD去除率的影響效果。結果表明:當HRT從24h增加到96h再到120h時,COD去除率有較為直觀地上升(見圖3),HRT為24h時厭氧COD平均去除率為65.2%,48h時為70.4%,72h時為75.4%,96h時為79.6%,120h時為80.3%。根據實驗結果水力停留時間為96h時去除效果為80%左右,當停留時間減少,去除效果下降,當水力停留時間增加到120h時,處理效果沒有明顯變化。所以最佳水力停留時間確定為96h。

              2.1.3 組合工藝啟動階段

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              圖4顯示了ABR反應器———觀賞型水生人工濕地組合工藝啟動初期對校園生活污水中TP的去除效果。初期進水為人工配水,水中TP含量在14~15mg/L左右,經過ABR反應器出水的TP在8~9mg/L,去除率在32%~35%左右,通過水生濕地后,出水的TP下降至1.0mg/L以下,組合工藝對反應器廢水中TP的去除率在93%左右。達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準。由圖可以發現廢水中TP大部分是在經過水生植物后被去除的。

              在初秋季觀賞型水生人工濕地中綠蘿生長茂盛,根系較之前有較為明顯增長,大量的微生物在根系富集,為微生物降解提供便利。圖5為9月30日綠蘿根系電鏡照片。

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              圖6為ABR反應器———觀賞型水生人工濕地組合工藝啟動初期對校園生活污水中TN的去除效果。從圖6可以看出校園生活污水中TN在經過ABR反應器后降低到12~15mg/L左右,去除率在80%左右,水生人工濕地出水中TN降至5.0mg/L以下,組合系統對TN去除率達到90%以上,達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。

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              2.2 組合工藝穩定運行階段

              2.2.1 穩定運行階段COD去除效果

              在啟動穩定期(20~50d)時,出水COD能穩定在80~100mg/L之間,出水去除率在78%以上。在運行中段(33~37d)突然加大進水流量對反應器沖擊,但出水水質依舊較為穩定,可見反應器內微生物生長基本穩定且能較好的去除水中雜質。組合工藝出水COD濃度小于50mg/L,去除率在90%以上,達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。

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              2.2.2 穩定運行階段TN、TP去除效果

              從啟動階段實驗可知,在經過了反應器處理后的污水,水中COD已經有明顯的改善效果,但是部分氮磷的處理并未完全達到城鎮污水排放標準。為了進一步的改善出水水質以滿足該標準,可將反應器內的出水用導管與人工濕地串聯起來,再通過水生植物(本實驗采用的為綠蘿)的吸收以獲得理想的效果。水生植物處理方法的特點在于不需要額外在過濾裝置內填充石英、礫石等濾料,通過莖稈或根系發達的水生植物形成根系過濾層,將水中懸浮的顆粒雜質過濾去除,并通過植物吸收及微生物呼吸作用將前段處理中難降解的N、P等物質進行后續處理,形成一個由水生植物、水生動物、微生物構成的高效生態凈化系統。

              實驗穩定運行期間,生活污水日處理量40L,在環境溫度為15~18℃條件下,考察人工濕地系統對N、P的去除效果(見表2)。有實驗數據可知,在進入水栽處理前的污水在經過反應器處理后有大部分N已被去除在80%左右,然而P的去除率較低不到30%。在經過人工濕地單元后,后續出水的N含量在5.0mg/L左右,P含量在1mg/L左右。由此可見,該組合工藝對有機物降解有很好的效果,能在穩定運行的過程中保證較低COD的同時將水中難降解的P也一并去除,同時具備一定的抗沖擊負荷能力。

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              3、結論

              ABR反應器投資少、運行維護方便,更貼近現代綠色環保,節能減排的發展理念,適用于校園、農村、城鎮化小區等生活污水的處理。本套系統經過20天的常溫馴化后穩定運行,建議HRT為96h,厭氧系統污水COD去除率達到80%。

              將ABR反應器與觀賞型水生人工濕地系統串聯,對污水進行深度后續的處理,不僅能對水中COD進一步去除,更能將污水中在厭氧階段難以去除的N、P等無機物有效的降解,組合工藝出水水質滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中一級A標準。(來源:鹽城工學院土木學院,江蘇中森建筑設計有限公司)

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            作者: 三六五環保公司

            專注于產品銷毀、再生資源回收回收、固廢危廢處置、污水污泥治理。

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