氧化溝/MBＲ一體化裝置在村鎮污水處理中的應用

摘 要: 采用氧化溝/MBＲ 一體化裝置處理某村鎮生活污水( 100 m3 /d) ，考察了其約 3 個月的連續運行效果。結果表明，在進水 COD、BOD5、NH +4 － N、TN、TP 濃度分別為( 345. 5 ± 25． 2) 、 ( 212. 6 ± 21. 4) 、( 28. 9 ± 3. 4) 、( 44. 1 ± 4. 3) 、( 4. 5 ± 0. 7) mg /L 的條件下，該裝置對上述指標的去除率分別為 88. 2% ～ 95. 7% 、95. 4% ～ 98. 7% 、81. 7% ～ 94. 4% 、78. 1% ～ 90. 3% 和 80. 0% ～ 87. 8% ，出水中除了 TP 濃度僅能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918—2002) 的一級 B 標準外，其他指標均能穩定達到一級 A 標準。通過向膜池內投加 FeSO4 或聚合氯化鋁( PAC)進行化學輔助除磷，出水 TP 濃度均可達到一級 A 標準，但 FeSO4 的除磷效果更佳。

由于我國村鎮污水的特殊性，受限于傳統處理技術( 如絮凝沉淀、CAST、A2 /O 等工藝) 運行管理復雜、缺乏專1業技術人員運行維護、TN 和 TP 去除率較低等問題，傳統污水處理技術不適合在村鎮污水處理中推廣應用。膜生物反應器( MBＲ) 是膜分離技術與傳統活性污泥法有機結合而成的新型污水處理工藝，具有占地面積小、出水水質好、產泥率低等特點，在污水處理及回用中發揮著越來越重要的作用。但要達到脫氮除磷的目的，將 MBＲ 與其他工藝相組合運用于村鎮污水處理工程實踐中不失為一種好方法，如 A/O—MBＲ 工藝、UCT—MBＲ 工藝、 A/A/O—MBＲ 工藝等。鑒于此，筆者將氧化溝與MBＲ 工藝相結合，構建了一種新型的一體化村鎮污水處理裝置，并將其用于處理大理某村鎮生活污水( 規模為 100 m3 /d) ，研究了該裝置的長期運行效果，以期為村鎮污水處理技術的工程實踐提供參考。 

1 試驗裝置與方法

氧化溝/MBＲ 一體化村鎮污水處理裝置建于大理某村鎮，見圖 1。裝置處理規模為 100 m3 /d，水力停留時間( HＲT) 為 13． 62 h，其中氧化溝和 MBＲ 的 HＲT 分別為 11． 28、2． 34 h，污泥停留時間為 30 d。

選用親水性聚偏氟乙烯( PVDF) 中空纖維簾式膜組件( EF 系列) ，平均膜孔徑為 0． 2 μm。該裝置的進水為村鎮生活污水，其 COD、BOD5、 TN、NH +4 － N、TP 濃 度 分 別 為 ( 345． 5 ± 25． 2 ) 、 ( 212. 6 ± 21. 4 ) 、( 44． 1 ± 4． 3 ) 、( 28. 9 ± 3. 4 ) 和 ( 4. 5 ± 0. 7) mg /L。所有水質指標均采用國1家標準方法進行測定。 

2 結果與討論

2. 1 對有機物的去除效果

污水的可生化性通常用 BOD5 /COD 來表示，一般認為 BOD5 /COD ＞ 0． 3 表示污水的可生化性良好。在試驗裝置穩定運行階段，污水的 BOD5 /COD平均值為 0． 62，具有良好的可生化性。試驗期間裝置對 COD 和 BOD5 的去除效果見圖 2。可知，氧化溝/MBＲ 一體化裝置對 COD 和 BOD5 的去除效果良好。氧化溝的出水 COD 濃度在 62． 2 ～ 98． 1 mg /L之間，MBＲ 的出水 COD 濃度在 16． 1 ～ 39． 6 mg /L之間，氧化溝對 COD 的去除率為 71． 4% ～ 82． 3% ，一體化裝置對 COD 的去除率為 88． 2% ～ 95． 7% 。

另外，氧化溝和 MBＲ 出水 BOD5 濃度分別為 21． 3 ～ 51． 2、2． 1 ～ 9． 9 mg /L，氧化溝對 BOD5 的去除率為77． 4% ～ 88． 9% ，一體化裝置對 BOD5 的去除率為95． 4% ～ 98． 7% 。當裝置運行至第 30 和 60 天進行排泥時，雖然氧化溝對 COD 和 BOD5 的去除效果有所下降，但是 MBＲ 池超高的活性污泥濃度，保證了該裝置的出水 COD 和 BOD5 濃度穩定優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918—2002) 的一級 A 標準。

2. 2 對氮的去除效果

試驗期間裝置對 NH +4 － N 和 TN 的去除效果如圖 3 所示。可知，氧化溝/MBＲ 一體化裝置具有良好的脫氮效果，出水 TN 和 NH +4 － N 濃度可穩定達到一級 A 標準。氧化溝和 MBＲ 的出水 NH +4 － N 濃度分別為 4． 3 ～ 9． 7、1． 6 ～ 4． 6 mg /L，出水 TN 濃度分別為 9． 3 ～ 17. 3、3． 5 ～ 10． 4 mg /L，氧化溝對氨氮和 TN 的去除率分別為 68. 1% ～ 83. 8% 、64. 5% ～ 74. 3% ，裝置對 NH +4 － N 和 TN 的去除率分別為81. 7% ～ 94. 4% 、78. 1% ～ 90. 3% 。當污泥外排時，雖然氧化溝和 MBＲ 對 NH +4 － N 和 TN 的去除效果均有所下降，但裝置出水 NH +4 － N 和 TN 濃度仍能穩定在一級 A 標準限值以下。

通常認為 BOD5 /TN 值 ＞ 4 代表污水中有足夠的碳源來進行反硝化作用。本研究進水 BOD5 /TN平均值為 4． 9，滿足反硝化所需碳源。水質監測結果顯示，氧化溝是主要的脫氮單元，氧化溝好氧段的硝化液以及 MBＲ 池回流液中富含大量硝酸根和亞硝酸根的硝化液，可以在氧化溝的缺氧段進行反硝化反應。MBＲ 池也具有部分脫氮的作用，一種可能是因為超高的活性污泥濃度使得底部的污泥溶解氧含量較低，具有發生同步硝化反硝化的條件，Fu 等人的研究也表明，在低氧條件下好氧區也具備發生同步硝化反硝化的條件; 另外也可能是由于 MBＲ高1效的截留作用使得污水中顆粒態和膠體態的 TN被膜絲截留所致。

2. 3 對 TP 的去除效果

試驗期間裝置對 TP 的去除效果如圖 4 所示。

可知，在進水 TP 濃度為( 4． 5 ± 0． 7) mg /L 的條件下，氧化溝出水 TP 濃度為 2． 3 ～ 3． 6 mg /L，MBＲ 出 水 TP 濃度為 0． 5 ～ 1． 2 mg /L，氧化溝對 TP 的去除率為 31. 0% ～ 35. 7% ，一體化裝置對 TP 的去除率為 80. 0% ～ 87. 8% 。通常認為 BOD5 /TP 值 ＞ 17 代表污水中有足夠的碳源來進行生物除磷作用。本研究進水 BOD5 /TP 平均值為 48. 7，滿足生物除磷所需的碳源。雖然在該一體化裝置中并沒有設置厭氧段，但在氧化溝和 MBＲ 池中均發生了生物除磷作用，這種現象在很多研究中也得到了證實。與氧化溝相比，MBＲ 對 TP 的去除效果更好，除了聚磷菌的好氧吸磷作用外，MBＲ 池高1效的截留作用也使得污水中顆粒態和膠體態的 TP 被膜絲截留而去除。總體而言，一體化裝置的出水 TP 濃度可以穩定達到一級 B 標準，但不能穩定達到一級 A 標準，需投加化學藥劑輔助除磷。

試驗中選擇了兩種藥劑即 FeSO4 和聚合氯化鋁( PAC) 分別進行化學除磷，藥劑投加系數取 1． 5，實際投藥量為 8． 5 ～ 15 mg /L，投藥點為膜池。水質檢測結果顯示，投加 FeSO4 后，裝置對 TP 的去除率為92． 9% ～ 97． 4% ; 而投加 PAC 后，裝置對 TP 的去除率為 89． 7% ～ 94． 7% ，說明 FeSO4 的除磷效果較PAC 要好。當投加 FeSO4 時，裝置出水 TP 平均濃度為 0． 2 mg /L，明顯優于一級 A 標準。 

3 結論

采用氧化溝與 MBＲ 工藝相結合而成的新型一體化裝置來處理大理某村鎮的生活污水( 規模為100 m3 /d) ，結果表明，在約 3 個月的連續運行中，該裝置對 COD、BOD5、NH +4 － N、TN 和 TP 的去除率分別 88. 2% ～ 95. 7% 、95. 4% ～ 98. 7% 、81. 7% ～ 94. 4% 、78. 1% ～ 90. 3% 和 80. 0% ～ 87. 8% ，出水中除 TP 濃度僅能達到國1家一級 B 標準外，其他指標均優于國1家 一 級A標準。通過向膜池中投加FeSO4 或 PAC 進行化學輔助除磷，均可使出水 TP濃度穩定達到國1家一級 A 標準，但 FeSO4 的化學除磷效果更佳。