复合型生物净化槽强化生态浮床组合工艺处理农村污水及适用性分析张增胜

AnalysesonApplicableTechnologyofCBPT-EEFRSystemofTreatmentforRuralSewageZengshengZHANG,JianfuZHAO,LingCHENCollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai,China,200092Email:[e-mail]:Atpresent,manyexpertshavedonealotworkintheareaoftreatmentonruraldecentralizedsew-ageathomeandabroad,whichmostresearchwereonlystayedintheexperimentalstage.Developmentofnewtechnologieswhicharesuitableforlocaldecentralizeddomesticsewagetreatmentisthekeywayout.Onthebasisofthecharactersofruraldecentralizedsewageandtheactualconditionsoftheruraleconomycapac-ity,thecombinedbiologicalpurificationtank-enhancedecologicalfloatingraft(CBPT-EFR)systemwasstudiedtotreatruraldecentralizeddomesticsewageinChongming-Island.Thepilot-projectresultsshowedthatCBPT-EEFRsystemcaneffectivelyremoveCOD,TNandTPfromruraldecentralizedsewagewiththeaverageremovalrates79.59%,61.06%and77.14%,relatively.TheeffluentconcentrationofPO43--PandSSwere0.36mg/Land27.3mg/L,relatively.TheeffluentconcentrationofCODcouldgettheMunicipalWastewaterTreatmentPlant1AStandard,TNandTPfortheMunicipalWastewaterTreatmentPlant1BStandard,SSfortheMunicipalWastewaterTreatmentPlant2Standard.FromtheapplicabilityoneconomyandtechnologyofCBPT-EEFRsystem,therunningcostwasmuchlower.Atthesametime,CBPT-EEFRsystemexhibitedtheadvantagesofsteadyeffluent,hardtobejammed,simpleoperationandaswellashighviability.Italsomeetswiththeeconomicandtechnicalsituationofruralareas.Soitisanecologicalandap-plicablecraftworkforruraldecentralizedsewageandhaslargepotentialinwidespreadinginruralareas.Keywords:CBPT;EEFR;ruralsewage;nitrogenandphosphorusremoval;applicability复合型生物净化槽-强化生态浮床组合工艺处理农村污水及适用性分析张增胜，赵建夫，陈玲同济大学，环境科学与工程学院，上海，中国，200092Email:[e-mail]摘要：目前，国内外对农村分散式污水的处理技术做了大量的研究，但大部分研究仅停留在实验阶段，如何从农村地区实际的经济情况出发，因地制宜的开发适合农村分散式污水的处理技术，是解决农村水污染问题的关键所在。本研究针对农村分散式生活污水的特点，结合农村经济能力的实际情况及农村地区具体的自然环境，在崇明岛农村地区采用CBPT-EEFR组合工艺对农村污水进行处理，中试工程研究结果表明：CBPT-EEFR组合工艺对COD、TN及TP具有较好的去除效果，全年平均去除率分别达到了79.59%、61.06%和77.14%，出水PO43--P和SS浓度全年平均值分别为0.36mg/L和27.3mg/L，其中出水COD达到了城镇污水处理厂一级A标准的要求，TN及TP出水达到了城镇污水处理厂一级B标准的要求，SS出水达到了城镇污水处理厂二级标准的要求；通过对CBPT-EEFR组合工艺进行经济技术适用性分析发现，组合工艺基本处于零运行费用的状态，且具有出水水质好、不易堵塞、管理维护方便等优点，符合现阶段农村的经济技术发展现状，是一种生态的适用的农村分散式污水处理技术，便于在农村地区普及推广。关键词：复合型生物净化槽；强化生态浮床；农村污水；脱氮除磷；适用性1引言农村地区由于缺乏足够的资金，无力建设生活污水的排水管网系统及集中处理设施，或是居住比较分散，生活污水不便收集集中处理，90%以上的生活污水未经任何处理直接就近排入河流湖泊等水体[1-5]。该污水中含有大量有机物及氮、磷等元素，排入水体后国家科技支撑计划项目（2006BAJ04A07）586ConferenceonEnvironmentalPollutionandPublicHealth(CEPPH2011)978-1-935068-28-0©2011SciRes.会引发富营养化现象，造成受纳水体水质恶化，严重影响了农村地区的生态环境，并对当地居民的饮用水安全构成威胁[6-7]。目前，国内外对农村分散式污水的处理技术做了大量的研究，但是大部分研究仅仅停留在实验阶段，或处理技术要求过高，或经济成本较高，如何从农村地区实际的经济情况出发，因地制宜的开发适合农村分散式污水的处理技术，是解决农村水污染问题的关键所在。本研究针对农村分散式生活污水的特点，结合农村经济能力的实际情况及农村地区具体的自然环境，在崇明岛农村地区采用CBPT-EEFR组合工艺对农村污水进行处理，考察中试工程对污染物的净化效果，优化了其在崇明岛农村地区的运行参数，并对其处理农村污水的适用性作出了相应的分析，为组合工艺在我国农村地区推广应用提供了理论依据和参考。2工程概况2.1工艺流程中试工程采用CBPT-EEFR组合工艺来处理崇明岛前卫村分散式生活污水，其工艺流程图如图1所示，设计处理能力为3.0m3/d，各处理构筑物的设计尺寸如表1所示。为减少基建费用并达到调节污水的效果，通过管网收集到的分散式生活污水首先进入村口公共厕所的化粪池进行预处理，由于原有化粪池较为简易，仅起到一个调节水质和拦截固体垃圾的作用，厌氧发酵效果不明显，故化粪池出水进入复合型生物净化槽，去除大部分的有机物质和部分氮、磷等营养元素后，通过重力作用流入强化生态浮床中，以便进一步的脱氮除磷，浮床出水直接流入河流。Figure1.FlowchartoftheCBPT-EEFRsystem图1.CBPT-EEFR组合工艺流程图Table1.DimensionofCBPT-EEFRsystemforeachreactor表1.各构筑物的设计尺寸化粪池复合型生物净化槽强化生态浮床长(m)1.05.43.0宽(m)1.02.02.0深(m)1.02.21.22.2试验条件中试工程稳定运行时间为2008年7月-2009年7月，试验平均气温偏高（28℃），只有少部分时间的气温较低（19℃）。试验源水50%的来自崇明岛前卫村居民生活污水，50%的来自该村的公共厕所，相对于前期的基础调查资料而言，含尿液较多，水体中NH4+-N浓度偏高，有机物浓度偏低，且试验期间水质波动较大。3结果与讨论3.1有机物去除效果CBPT-EEFR组合工艺中试工程研究期间COD浓度沿程各处理工艺变化及总去除率如表2所示，CBPT-EEFR组合工艺对COD具有较好的去除效果，全年对COD去除率达到了79.59%，夏、秋两季的去除率略高于冬、春季，全年各季节均保持着较高的COD去除率。从沿程各处理工艺的贡献率上来看，CBPT对COD的去除贡献率要高于EEFR，这说明COD的去除主要集中在CBPT内，且由于CBPT地埋式的结构，使得污水始终保持着较高的水温，从而保证了全年各季节较高的COD去除率；虽然EEFR对COD的去除效果不是很明显，但也起到了一个强化处理的作用，保证了CBPT-EEFR组合工艺末端出水全年平均值COD浓度仅为31.64mg/L，达到了出水浓度低于城镇污水处理厂一级A标准（GB18918-2002）50mg/L的要求。Table2.CODconcentrationofeachfacilitiesandthetotalCODremovalefficiencyofCBPT-EEFR表2.CBPT-EEFR组合工艺COD浓度沿程变化及总去除率COD浓度（mg/L）时间（季/年）化粪池出水CBPT出水EEFR出水总去除率（%）春季（3月-5月）143.2253.5230.6378.61夏季（6月-8月）224.0670.1439.1682.52秋季（9月-11月）174.0067.2529.8482.85冬季（12月-2月）105.0355.3226.9174.38全年161.5861.5631.6479.593.2氮去除效果CBPT-EEFR组合工艺中试工程研究期间TN浓度受纳水体农村污水复合型生物净化槽强化生态浮床化粪池587ConferenceonEnvironmentalPollutionandPublicHealth(CEPPH2011)978-1-935068-28-0©2011SciRes.沿程各处理工艺变化及总去除率如表3所示，CBPT-EEFR组合工艺对TN的去除效果相对较好，全年对TN去除率达到了61.06%，各个季节去除率顺序为秋季春季夏季冬季，各个季节去除率差异较小，全年保持着稳定的TN去除率。从沿程各处理工艺的贡献率上来看，EEFR对TN的去除贡献率要明显高于CBPT，这说明TN的去除主要依靠EEFR的作用，床体内好氧-兼氧-厌氧的环境有利于TN的去除；而CBPT则是起到了一个预处理的作用，起到了降低后续工艺氮负荷的作用。CBPT-EEFR组合工艺末端出水TN浓度全年平均值仅为15.43mg/L，达到了出水浓度低于城镇污水处理厂一级B标准（GB18918-2002）20mg/L的要求。Table3.TNconcentrationofeachfacilitiesandthetotalTNremovalefficiencyofCBPT-EEFR表3.CBPT-EEFR组合工艺TN浓度沿程变化及总去除率TN浓度（mg/L）时间（季/年）化粪池出水CBPT出水EEFR出水总去除率（%）春季（3月-5月）38.2931.7614.3262.60夏季（6月-8月）37.0830.4915.1859.06秋季（9月-11月）52.6239.6417.6766.42冬季（12月-2月）33.2324.3314.5756.15全年40.3131.5615.4361.063.3磷及悬浮物去除效果CBPT-EEFR组合工艺中试工程研究期间TP浓度沿程各处理工艺变化及总去除率如表4所示，CBPT-EEFR组合工艺对TP保持着稳定的较高的去除率，全年对TP去除率达到了77.14%，其中夏季的去除率最高，达到了85.67%，其他几个季节无变化差异。从沿程各处理工艺的贡献率上来看，EEFR和CBPT对T