村镇污水处理氧化沟/MBR一体化装置

由于农村生活污水水质水量的特殊性，一般没有固定的污水排放口，排放比较分散，其污水水质水量有自身特点：总量巨大且逐年增加，水质水量波动大，以家庭生活污水为主，部分地区存在小型工厂和作坊。那么农村生活污水主要来源有哪些？

 1：厨房污水，多以洗碗水、涮锅水、淘米和洗菜水组成。淘米洗菜水中含有米糠菜屑等有机物，其他污水中含有大量的动植物脂肪和钠、醋酸、氯等多种元素。由于生活水平的提高，农村肉类食品及油类使用的增加，使生活污水的油类成分增加。
 2：生活洗涤污水，洗涤用品的使用使洗涤污水含有大量化学成分。比如，太湖洗衣废水占生活污水的21．6％，巢湖、滇池大约为17．9％。有调查显示，92％的农村家庭一直使用洗衣粉，6％的家庭同时使用洗衣粉和肥皂，只有2％的家庭使用肥皂。洗衣粉的大量使用加重了磷负荷问题。
3：冲厕水。部分农村改水改厕后，使用了抽水马桶，产生了大量的生活污水。部分农村仍在使用旱厕，且有的农户养家畜家禽，产生了冲圈水，粪料还田，粪水溢流。畜禽粪尿所含的N、P及BOD等浓度很高，冲洗水中的COD、BOD5和SS浓度也很高。资料显示，养殖一头猪产生的废水是一个人的7倍，而养殖一头牛则是22倍。
膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与传统活性污泥法有机结合而成的新型污水处理工艺，具有占地面积小、出水水质好、产泥率低等特点，在污水处理及回用中发挥着越来越重要的作用。但要达到脱氮除磷的目的，将MBR与其他工艺相组合运用于村镇污水处理工程实践中不失为一种好方法，如A/O—MBR工艺、UCT—MBR工艺、A/A/O—MBR工艺等。鉴于此，笔者将氧化沟与MBR工艺相结合，构建了一种新型的一体化村镇污水处理装置，并将其用于处理大理某村镇生活污水(规模为100m3/d)，研究了该装置的运行效果，以期为村镇污水处理技术的工程实践提供参考。

1、试验装置与方法

氧化沟/MBR一体化村镇污水处理装置建于大理某村镇，见图1。装置处理规模为100m3/d，水力停留时间(HRT)为13.62h，其中氧化沟和MBR的HRT分别为11.28、2.34h，污泥停留时间为30d。选用亲水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维帘式膜组件(EF系列)，平均膜孔径为0.2μm。

该装置的进水为村镇生活污水，其COD、BOD5、TN、NH+4-N、TP浓度分别为(345.5±25.2)、(212.6±21.4)、(44.1±4.3)、(28.9±3.4)和(4.5±0.7)mg/L。所有水质指标均采用国家标准方法进行测定。

2、结果与讨论

2.1 对有机物的去除效果

污水的可生化性通常用BOD5/COD来表示，一般认为BOD5/COD>0.3表示污水的可生化性良好。在试验装置稳定运行阶段，污水的BOD5/COD平均值为0.62，具有良好的可生化性。试验期间装置对COD和BOD5的去除效果见图2。可知，氧化沟/MBR一体化装置对COD和BOD5的去除效果良好。氧化沟的出水COD浓度在62.2～98.1mg/L之间，MBR的出水COD浓度在16.1～39.6mg/L之间，氧化沟对COD的去除率为71.4%～82.3%，一体化装置对COD的去除率为88.2%～95.7%。另外，氧化沟和MBR出水BOD5浓度分别为21.3～51.2、2.1～9.9mg/L，氧化沟对BOD5的去除率为77.4%～88.9%，一体化装置对BOD5的去除率为95.4%～98.7%。当装置运行至第30和60天进行排泥时，虽然氧化沟对COD和BOD5的去除效果有所下降，但是MBR池超高的活性污泥浓度，保证了该装置的出水COD和BOD5浓度稳定优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。

2.2 对氮的去除效果

试验期间装置对NH+4-N和TN的去除效果如图3所示。可知，氧化沟/MBR一体化装置具有良好的脱氮效果，出水TN和NH+4-N浓度可稳定达到一级A标准。氧化沟和MBR的出水NH+4-N浓度分别为4.3～9.7、1.6～4.6mg/L，出水TN浓度分别为9.3～17.3、3.5～10.4mg/L，氧化沟对氨氮和TN的去除率分别为68.1%～83.8%、64.5%～74.3%，装置对NH+4-N和TN的去除率分别为81.7%～94.4%、78.1%～90.3%。当污泥外排时，虽然氧化沟和MBR对NH+4-N和TN的去除效果均有所下降，但装置出水NH+4-N和TN浓度仍能稳定在一级A标准限值以下。

通常认为BOD5/TN值>4代表污水中有足够的碳源来进行反硝化作用。本研究进水BOD5/TN平均值为4.9，满足反硝化所需碳源。水质监测结果显示，氧化沟是主要的脱氮单元，氧化沟好氧段的硝化液以及MBR池回流液中富含大量硝酸根和亚硝酸根的硝化液，可以在氧化沟的缺氧段进行反硝化反应。MBR池也具有部分脱氮的作用，一种可能是因为超高的活性污泥浓度使得底部的污泥溶解氧含量较低，具有发生同步硝化反硝化的条件，Fu等人的研究也表明，在低氧条件下好氧区也具备发生同步硝化反硝化的条件;另外也可能是由于MBR高效的截留作用使得污水中颗粒态和胶体态的TN被膜丝截留所致。

2.3 对TP的去除效果

试验期间装置对TP的去除效果如图4所示。可知，在进水TP浓度为(4.5±0.7)mg/L的条件下，氧化沟出水TP浓度为2.3～3.6mg/L，MBR出水TP浓度为0.5～1.2mg/L，氧化沟对TP的去除率为31.0%～35.7%，一体化装置对TP的去除率为80.0%～87.8%。通常认为BOD5/TP值>17代表污水中有足够的碳源来进行生物除磷作用。本研究进水BOD5/TP平均值为48.7，满足生物除磷所需的碳源。虽然在该一体化装置中并没有设置厌氧段，但在氧化沟和MBR池中均发生了生物除磷作用，这种现象在很多研究中也得到了证实。与氧化沟相比，MBR对TP的去除效果更好，除了聚磷菌的好氧吸磷作用外，MBR池高效的截留作用也使得污水中颗粒态和胶体态的TP被膜丝截留而去除。总体而言，一体化装置的出水TP浓度可以稳定达到一级B标准，但不能稳定达到一级A标准，需投加化学药剂辅助除磷。

试验中选择了两种药剂即FeSO4和聚合氯化铝(PAC)分别进行化学除磷，药剂投加系数取1.5，实际投药量为8.5～15mg/L，投药点为膜池。水质检测结果显示，投加FeSO4后，装置对TP的去除率为92.9%～97.4%;而投加PAC后，装置对TP的去除率为89.7%～94.7%，说明FeSO4的除磷效果较PAC要好。当投加FeSO4时，装置出水TP平均浓度为0.2mg/L，明显优于一级A标准。

3、结论

采用氧化沟与MBR工艺相结合而成的新型一体化装置来处理大理某村镇的生活污水(规模为100m3/d)，结果表明，在约3个月的连续运行中，该装置对COD、BOD5、NH+4-N、TN和TP的去除率分别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浓度仅能达到*B标准外，其他指标均优于*A标准。通过向膜池中投加FeSO4或PAC进行化学辅助除磷，均可使出水TP浓度稳定达到*A标准，但FeSO4的化学除磷效果更佳。