TY-BM_1型多介质膜一...设备处理农村生活污水的效果_杨明.pdf

TY-BM1型多介质膜一体化设备处理农村生活污水的效果杨明1，陈建1，潘成荣2，张雷3，马洁晨1，王琳4，龚明杰1，汪军1*1.安徽省通源环境节能股份有限公司2.安徽省生态环境监测中心3.中国环境科学研究院4.中国环境科学研究院环境技术工程有限公司摘要随着乡村振兴战略的深入推进和污水排放标准的日趋严格，对农村生活污水处理技术提出了更高要求。针对移动式生物膜技术进行优化改进，构建了组合式上向分流多介质生物膜工艺，以实际农村生活污水为处理对象，探究该技术处理效果及推广应用价值。结果表明，该工艺可高效利用污水中的碳源进行脱氮，在多介质膜池水力停留时间0.15 d、气水比31 及 1.50 倍硝化液回流条件下，实现无污泥回流条件下对污水中的悬浮物、总氮、氨氮、化学需氧量和总磷的去除，去除率分别达 96.23%、47.33%、78.89%、79.38%和 80.77%，出水水质优于 GB 189182002城镇污水处理厂污染物排放标准的一级 A 标准。关键词农村生活污水；多介质生物膜；一体化设备；处理效果中图分类号：X703 文章编号：1674-991X（2023）02-0648-06doi：10.12153/j.issn.1674-991X.20220077Effect of TY-BM1 multi-media membrane integrated equipment on rural domesticsewage treatmentYANG Ming1,CHEN Jian1,PAN Chengrong2,ZHANG Lei3,MA Jiechen1,WANG Lin4,GONG Mingjie1,WANG Jun1*1.Anhui Tongyuan Environment Energy Saving Co.,Ltd.2.Ecological and Environment Monitoring Center of Anhui Province3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences4.Environmental Technology&Engineering Co.,Ltd.,Chinese Research Academy of Environmental SciencesAbstractWith the in-depth advancement of the rural revitalization strategy and the increasingly stringent sewagedischarge standards,higher requirements have been placed on rural domestic sewage treatment technology.Themobile biofilm technology was optimized and improved when an upward-shunting multi-media biofilm operationsystem was developed.The treatment effect of the technology for actual rural domestic sewage was investigated,and its promotion and application value was discussed.The results indicated that the carbon source in the sewagesystem was utilized efficiently for denitrification.With the experimental conditions of hydraulic retention timelonger than 0.15 d,the gas-to-water ratio greater than 3:1 and 1.50 times of nitrification liquid reflux ratiosimultaneously,the removal rate of SS,TN,NH4+-N,CODCr and TP in sewage reached 96.23%,47.33%,78.89%,79.38%and 80.77%,respectively,without sludge return.Besides,the effluent quality was better than Level 1 Astandard of Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant(GB 18918-2002).Key wordsrural domestic sewage;multimedia biofilm;integrated equipment;treatment effect 农村生活污水来源复杂，包括厕所粪污水、洗浴水、洗衣水及厨房废水等，还包括中小学校、养老院及其他公共活动场所等排出的废水1-2。这些污水中的氮、磷营养元素含量高3，且包含洗涤剂、有害微 收稿日期：2022-01-21基金项目：安徽省现代农业产业技术体系建设专项资金作者简介：杨明（1973），男，高级工程师，硕士，研究方向为水环境综合治理工程，*责任作者：汪军（1982），男，正高级工程师，研究方向为环境修复与污染控制， Vol.13，No.2环境工程技术学报第 13 卷，第 2 期Mar.，2023Journal of Environmental Engineering Technology2023 年 3 月杨明，陈建，潘成荣，等.TY-BM1型多介质膜一体化设备处理农村生活污水的效果 J.环境工程技术学报，2023，13（2）：648-653.YANG M,CHEN J,PAN C R,et al.Effect of TY-BM1 multi-media membrane integrated equipment on rural domestic sewage treatmentJ.Journal ofEnvironmental Engineering Technology，2023，13（2）：648-653.生物及寄生虫卵等污染物4。当前，农村生活污水处理主要采用活性污泥法、人工湿地、土地处理、厌氧发酵、生物滤池、膜生物反应器以及各类技术的组合工艺等5。但我国农村人口居住散乱、污水难以集中收集、南北方污水性质差异较大，决定了农村生活污水不能简单套用市政污水处理技术6。另外，我国多数农村经济落后，技术及专业人员匮乏，农村生活污水治理水平总体偏低7。农村生活污水的不完全处理致使水环境遭到破坏8，引起水体富营养化，还会导致水体黑臭9-10。农村生活污水悬浮物浓度波动较大，污水处理设施的污泥浓度低、生物量难以保证，使得处理设施无法稳定运行，出水水质波动大11。因此，为提高农村生活污水处理效率，亟需因地制宜研究开发低能耗、高效率、运行稳定、维护便捷的处理技术12-13。近年来，生物膜法因占地面积小、易安装、出水水质好、抗冲击负荷能力强等特点，被广泛应用于农村生活污水处理中14-17。另外，移动床生物膜反应器（MBBR）因处理效率高、耐受性强、占地面积小和生物质浓度高等优点，且具有较好的有机物降解和脱氮能力，也备受关注18-22。由于生物膜法对处理设施的依赖性大于对工艺运行条件控制的依赖性，因此生物膜法更适合技术人员匮乏的农村地区生活污水处理的实际所需。笔者以合肥市某污水处理厂原水为处理对象，以自主研发的专利技术（组合式上向分流多介质生物膜反应器23）为核心，结合化学除磷、紫外消毒等技术，构建垂直分层 TY-BM1型多介质膜一体化污水处理设备，通过中试试验探讨该技术及设备处理农村生活污水的效果、净化机理、经济性等，以期为农村生活污水处理工程提供数据支撑与应用参考。1试验装置及方法 1.1试验装置TY-BM1型多介质膜一体化污水处理中试试验设备安装于室内，设备采用的工艺包括厌氧、缺氧、好氧多介质生物膜、智能管道式加药系统、沉淀及管式紫外消毒技术。试验装置为串联方式，硝化液采用负压回流；缺氧池使用 1 台风机进行气提搅拌，无需搅拌电机、回流泵等耗能设备，节约能耗；沉淀池设有排泥管，定期排泥，无污泥回流；好氧多介质生物膜池出水经聚合氯化铝（PAC）加药管自流至沉淀池，污水 TP 浓度大于 2.00 mg/L 时开启加药，通过添加 PAC 溶液辅以化学除磷；为调控优化装置水力负荷，进水管道设置了三通和水量调节阀。一体化设备工艺流程见图 1。图 1 TY-BM1型多介质膜一体化污水设备工艺Fig.1 TY-BM1 multi-media membrane integrated sewage equipment operation process 1.2装置及运行参数TY-BM1型多介质膜一体化设备中试试验装置采用 8.00 mm 厚 PP 板构建而成。好氧多介质生物膜池底部设有曝气盘、进水管及粒径 15 mm 左右的石灰石填料层，填料层高度 200 mm，上层分隔的2 个反应区分别填有蜂窝状悬浮填料（粒径 20 mm）及球形悬浮填料（粒径 40 mm），悬浮填料空间填充比仅为好氧池的 22%。硝化液回流比为 150%，最佳污水日处理量为 1.20 t/d。装置各单元尺寸、运行水深、设计水力停留时间（HRT）、水力负荷及曝气量等参数见表 1。TY-BM1型多介质膜一体化设备各单元水力运行方式为重力自流。厌氧池水流形式为上进下出，自流进缺氧池；缺氧池出水由进水管道系统自流至 表 1 装置各单元参数Table 1 Parameters of each unit of the device单元池体规格(长宽高)/m运行水深/mHRT/d水力负荷/m3/(m2d)曝气量/（L/min）厌氧池0.400.300.700.600.070.24 2.508.30缺氧池0.400.400.700.600.100.32 1.886.25多介质生物膜池0.500.500.700.600.150.501.24.005.002.50沉淀池0.500.400.700.500.100.29 1.465.00第 2 期杨明等：TY-BM1型多介质膜一体化设备处理农村生活污水的效果 649 好氧多介质生物膜池底部；出水由中置水面溢流槽经加药管道系统自流至沉淀池；沉淀池设有中间挡板，防止污水短流，其出水自流经管道式紫外消毒器消毒后排放。1.3试验方法 1.3.1试验水质TY-BM1型多介质膜一体化设备试验期间，用水为合肥市某村镇污水处理厂原水。试验时间为 2021年 7 月 1 日10 月 15 日。定期采集一体化试验装置进、出水水样，并检测进出水水质，探究其处理效果。每次采集3 组平行样。试验期间水温为1826。装置进、出水水质指标及设计出水标准见表 2。出水水质标准采用 GB 189182002城镇污水处理厂污染物排 放标准一级 A 标准。1.3.2水质检测方法水温采用温度计测量；悬浮物（SS）浓度采用重量法测定；TN 浓度采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 6362012）测定；NO3-N 浓度采用紫外分光光度法（HJ/T 3462007）测定；NH4+-N 浓度采用纳氏试剂分光光度法（HJ 5352009）测定；CODCr采用重铬酸盐法（HJ 8282017）测定；TP 浓度采用钼酸铵分光光度法（GB 1189389）测定。表 2 装置进、出水水质 Table 2 Fluctuation of water quality of influent and effluent of the equipmentmg/L项目SS浓度TN浓度NO