摘 要: 采用氧化溝/MBR 一體化裝置處理某村鎮(zhèn)生活污水( 100 m3 /d) ，考察了其約 3 個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行效果。結(jié)果表明，在進(jìn)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(duì)上述指標(biāo)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(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002) 的一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)外，其他指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。通過向膜池內(nèi)投加 FeSO4 或聚合氯化鋁( PAC)進(jìn)行化學(xué)輔助除磷，出水 TP 濃度均可達(dá)到一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，但 FeSO4 的除磷效果更佳。

由于我國村鎮(zhèn)污水的特殊性，受限于傳統(tǒng)處理技術(shù)( 如絮凝沉淀、CAST、A2 /O 等工藝) 運(yùn)行管理復(fù)雜、缺乏專業(yè)技術(shù)人員運(yùn)行維護(hù)、TN 和 TP 去除率較低等問題，傳統(tǒng)污水處理技術(shù)不適合在村鎮(zhèn)污水處理中推廣應(yīng)用。膜生物反應(yīng)器( MBR) 是膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法有機(jī)結(jié)合而成的新型污水處理工藝，具有占地面積小、出水水質(zhì)好、產(chǎn)泥率低等特點(diǎn)，在污水處理及回用中發(fā)揮著越來越重要的作用。但要達(dá)到脫氮除磷的目的，將 MBR 與其他工藝相組合運(yùn)用于村鎮(zhèn)污水處理工程實(shí)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(jié)合，構(gòu)建了一種新型的一體化村鎮(zhèn)污水處理裝置，并將其用于處理大理某村鎮(zhèn)生活污水( 規(guī)模為 100 m3 /d) ，研究了該裝置的長期運(yùn)行效果，以期為村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的工程實(shí)踐提供參考。

1 試驗(yàn)裝置與方法

氧化溝/MBR 一體化村鎮(zhèn)污水處理裝置建于大理某村鎮(zhèn)，見圖 1。裝置處理規(guī)模為 100 m3 /d，水力停留時(shí)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(shí)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(jìn)水為村鎮(zhèn)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(zhì)指標(biāo)均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2. 1 對(duì)有機(jī)物的去除效果

污水的可生化性通常用 BOD5 /COD 來表示，一般認(rèn)為 BOD5 /COD > 0. 3 表示污水的可生化性良好。在試驗(yàn)裝置穩(wěn)定運(yùn)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(yàn)期間裝置對(duì) COD 和 BOD5 的去除效果見圖 2。可知，氧化溝/MBR 一體化裝置對(duì) 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(duì) COD 的去除率為 71. 4% ～ 82. 3% ，一體化裝置對(duì) 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(duì) BOD5 的去除率為77. 4% ～ 88. 9% ，一體化裝置對(duì) BOD5 的去除率為95. 4% ～ 98. 7% 。當(dāng)裝置運(yùn)行至第 30 和 60 天進(jìn)行排泥時(shí)，雖然氧化溝對(duì) 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(wěn)定優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918—2002) 的一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。

2. 2 對(duì)氮的去除效果

試驗(yàn)期間裝置對(duì) NH +4 - N 和 TN 的去除效果如圖 3 所示?？芍趸瘻?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(wěn)定達(dá)到一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。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(duì)氨氮和 TN 的去除率分別為 68. 1% ～ 83. 8% 、64. 5% ～ 74. 3% ，裝置對(duì) NH +4 - N 和 TN 的去除率分別為81. 7% ～ 94. 4% 、78. 1% ～ 90. 3% 。當(dāng)污泥外排時(shí)，雖然氧化溝和 MBR 對(duì) 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(wěn)定在一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)限值以下。

通常認(rèn)為 BOD5 /TN 值 > 4 代表污水中有足夠的碳源來進(jìn)行反硝化作用。本研究進(jìn)水 BOD5 /TN平均值為 4. 9，滿足反硝化所需碳源。水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)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(jìn)行反硝化反應(yīng)。MBR 池也具有部分脫氮的作用，一種可能是因?yàn)槌叩幕钚晕勰酀舛仁沟玫撞康奈勰嗳芙庋鹾枯^低，具有發(fā)生同步硝化反硝化的條件，F(xiàn)u 等人的研究也表明，在低氧條件下好氧區(qū)也具備發(fā)生同步硝化反硝化的條件; 另外也可能是由于 MBR高效的截留作用使得污水中顆粒態(tài)和膠體態(tài)的 TN被膜絲截留所致。

2. 3 對(duì) TP 的去除效果

試驗(yàn)期間裝置對(duì) TP 的去除效果如圖 4 所示。

可知，在進(jìn)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(duì) TP 的去除率為 31. 0% ～ 35. 7% ，一體化裝置對(duì) TP 的去除率為 80. 0% ～ 87. 8% 。通常認(rèn)為 BOD5 /TP 值 > 17 代表污水中有足夠的碳源來進(jìn)行生物除磷作用。本研究進(jìn)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(shè)置厭氧段，但在氧化溝和 MBR 池中均發(fā)生了生物除磷作用，這種現(xiàn)象在很多研究中也得到了證實(shí)。與氧化溝相比，MBR 對(duì) 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顆粒態(tài)和膠體態(tài)的 TP 被膜絲截留而去除?？傮w而言，一體化裝置的出水 TP 濃度可以穩(wěn)定達(dá)到一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)，但不能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，需投加化學(xué)藥劑輔助除磷。

試驗(yàn)中選擇了兩種藥劑即 FeSO4 和聚合氯化鋁( PAC) 分別進(jìn)行化學(xué)除磷，藥劑投加系數(shù)取 1. 5，實(shí)際投藥量為 8. 5 ～ 15 mg /L，投藥點(diǎn)為膜池。水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示，投加 FeSO4 后，裝置對(duì) TP 的去除率為92. 9% ～ 97. 4% ; 而投加 PAC 后，裝置對(duì) TP 的去除率為 89. 7% ～ 94. 7% ，說明 FeSO4 的除磷效果較PAC 要好。當(dāng)投加 FeSO4 時(shí)，裝置出水 TP 平均濃度為 0. 2 mg /L，明顯優(yōu)于一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

采用氧化溝與 MBR 工藝相結(jié)合而成的新型一體化裝置來處理大理某村鎮(zhèn)的生活污水( 規(guī)模為100 m3 /d) ，結(jié)果表明，在約 3 個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行中，該裝置對(duì) 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(dá)到國家一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)外，其他指標(biāo)均優(yōu)于國家 一 級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。通過向膜池中投加FeSO4 或 PAC 進(jìn)行化學(xué)輔助除磷，均可使出水 TP濃度穩(wěn)定達(dá)到國家一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，但 FeSO4 的化學(xué)除磷效果更佳。

③ 三期工程中，從國家一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)到地表水類Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，噸水處理費(fèi)用增加了 68. 04% ，其中電費(fèi)占 56. 80% 、碳源藥劑費(fèi)占 38. 92% 、除磷藥劑費(fèi)占 4. 36% 、污泥處置費(fèi)占 1. 11% 。