黑臭河道生态治理中生物接触氧化净化槽应用刘书敏

第11期刘书敏，薛露肖，杨珊珊，等.黑臭河道生态治理中生物接触氧化净化槽应用[J].环境科学与技术，2018，41（11）：115-120.LiuShumin，XueLuxiao，YangShanshan，etal.Applicationofbiologicalcontactoxidationpurificationtankintheecologicaltreatmentofblackandsmellyriver[J].EnvironmentalScience&Technology，2018，41（11）：115-120.《环境科学与技术》编辑部：（网址）（电话）027-87643502（电子信箱）[e-mail]收稿日期：2018-01-02；修回2018-03-07基金项目：上海市水务局科技委科研计划项目（沪水科2016-06）作者简介：刘书敏（1990-），女，助理工程师，硕士，主要研究方向为系统生态学，（电子信箱）[e-mail]；*通讯作者，男，高级工程师，主要研究方向为水污染治理，（电子信箱）[e-mail]。EnvironmentalScience&Technology第41卷第11期2018年11月Vol.41No.11Nov.2018黑臭河道生态治理中生物接触氧化净化槽应用刘书敏，薛露肖，杨珊珊，黄志金*（上海汀滢环保科技有限公司，上海201707）摘要：对暂时无法截污纳管的排污口污水进行原位处理，是黑臭河道治理的关键。为提升河道排污口水质，对排污口原位生物接触氧化净化槽去除污染物的性能进行原位治理研究。该净化槽依次设集水过滤区、厌氧处理区、好氧处理区和人工湿地区，通过吸附过滤、微生物新陈代谢以及植物同化作用实现污水原位净化。该应用就净化槽对于河道排污口排水化学需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）、总磷（TP）的去除效果进行分析。结果表明：当污水COD含量平均值为170.5mg/L时，平均去除率达到53.7%；污水NH4+-N平均值为10.5mg/L时，平均去除率为52.2%；当污水TP含量为2.43mg/L时，平均去除率达到72.9%，该净化槽可应用于城市河道雨污混接排放口、无法纳管的污水排放口等，对改善河道水质、提升河道景观有较好效果且具有推广应用价值。关键词：厌氧滤床；接触氧化；黑臭水体；原位净化中图分类号：X703.1文献标志码：Adoi：10.19672/j.cnki.1003-6504.2018.11.018文章编号：1003-6504(2018)11-0115-06ApplicationofBiologicalContactOxidationPurificationTankintheEcologicalTreatmentofBlackandSmellyRiverLIUShumin，XUELuxiao，YANGShanshan，HUANGZhijin*（ShanghaiTingyingEnvironmentalTechnologyCo.,Ltd,Shanghai201707,China）Abstract：Insitutreatmentofthesewageoutfallwhichcannotbecutoffisthekeytoimproveblacksmellyriverwaterquali⁃ty.Inordertoimprovethequalityofsewageoutfall,insitutestwascarriedoutontheremovalofpollutantsinthebiologicalcontactoxidationpurificationtank,whichmainlyconsistsofwatercollectingfilterarea,ananaerobictreatmentarea,anaero⁃bictreatmentareaandanartificialwetlandarea.Itrealizesthein-situpurificationthroughadsorption,filtration,microbialme⁃tabolismandplantassimilation.Inthisapplication,theremovaleffectofCOD,NH4+-NandTPonthepurificationtankwasstudied.TheresultsshowedthattheaverageremovalrateofCODwasabout53.7%whentheaveragewastewaterconcentra⁃tionwas170.5mg/L;averageNH4+-Nconcentrationwas10.5mg/L,withaverageremovalrateupto52.2%;whenthewatercontentofTPis2.43mg/L,theaverageremovalratereached72.9%.Thepurificationtankcanbeappliednotonlytothemixeddischargeoutletofrainandpollutioninurbanriverbutalsothesewagedischargeportwhichcannotbemanaged.Thepurificationtankhasagoodeffectonimprovingtheriverwaterqualityandimprovingtheriverlandscape,whichhaswideap⁃plicationvalue.Keywords：anaerobicfilterbed;contactoxidation;blackandsmellywater;insitupurification城市化快速发展进程影响下，我国许多河道沿线雨水排放口雨污分流不彻底，导致旱天时污水通过雨水管网入河[1]，也有少数河道沿线污水直排，企业偷排[2]，使河道净化系统被破坏自身降解能力下降从而引发河水浑浊、水华暴发、浮萍泛滥、水葫芦疯长[3]等水体发黑发臭现象[4，5]。治理黑臭河道，遏制城市河道水体污染迫在眉睫[6]。《水污染防治行动计划》提出“到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内，到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除”[7]；但现阶段部分排污口情况复杂，难以彻底截污纳管[8]，河道纳污量巨大，超过本身自净能力[9]，现阶段如何有效对城市河道排污口进行应急净化处理是改善河道水质的一道难题。研究表明生物接触氧化净化槽能够对排污口水第41卷质进行有效提升，该净化槽充分利用当前地表水治理的先进技术将集水导流系统、厌氧均质系统、太阳能曝气系统、生物接触氧化系统、湿地过滤系统和浮动连接系统有机结合，形成一套具有多重处理功能的处理装置。利用太阳能进行曝气增氧，降低产品运行维护费用，提升产品的经济性；浮动式槽体和顶面绿化设计，扩大产品的应用范围。该装置可灵活应用于城市河道雨污混接排放口、无法纳管流量5m3/d的污水排放口的应急处理，除具有净化水质，减轻入河污染之外，还可与河道环境相谐调，具备良好的景观效果。1试验部分1.1河道概况本应用研究选取了上海市奉贤区某河道边一排污口进行试验。该排污口雨污混接较严重，经过10次监测分析，排污量约为4~5m3/d，试验前排污口的水质见表1。表1试验排污口的水质表Table1Thewaterqualityofthetestsewageoutlet污染物COD/（mg·L-1）BOD5/（mg·L-1）NH4+-N/（mg·L-1）TP/（mg·L-1）平均值1706910.52.43最小值134.3244.81.6最大值196.312818.83.8根据《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，排水口污水排入Ⅴ类水域中，执行二级标准。其中COD、BOD5、NH4+-N和TP二级标准最大限值分别为150、60、25、0.3mg/L。经过对排污口水质检测水平与排污口排放标准进行比较可知，该排污口氨氮NH4+-N排放量维持在污水综合排放二级排放标准内，化学需氧量COD和五日生化需氧量BOD5排放含量大部分超标，COD均值排放量为170mg/L超过排放标准150mg/L，BOD5均值排放量虽未超过排放标准，但在检测时间范围内，多次超过排放标准25mg/L。排放口总磷TP排放均值为2.43mg/L超过排放标准的8倍，经检测排污口磷元素浓度最低时超过标准水平5倍，浓度最高时是标准的12倍。水体中的磷元素是导致水体富营养化的关键因素[10]，磷元素能够促使水体内的藻类大量滋生[11]，水体的富营养化不断造成水质恶化，生态系统和水功能破坏最终引起了河道的黑臭现象[12]。对排入水体中的磷元素含量进行抑制能够有效缓解水体向富营养化状态甚至向黑臭河道状态的演变[13]，通过将水体中磷元素的值限制在稳态转换的阈值之下，最终能够维持水体生态系统的健康稳态[14]。1.2试验装置试验所用的生物接触氧化应急处理净化槽结构示意图见图1、2。如图1~2所示，间歇性排入的生活污水经渗滤孔进入处理单元，经过滤后的污水，进入厌氧填料处理单元，保证污水停留时间在6h以上，经厌氧处理后的污水，进入接触氧化单元，保证污水停留时间在3h以上；接触氧化模块使用太阳能曝气系统进行供氧，以营造好氧处理环境，接触氧化处理后的污水经PVC管进入两侧的人工湿地过滤单元；人工湿地采用上行流模式，经布水管以上行流模式均匀通过基质层，通过基质层的过滤、微生物降解以及湿地植物的同化作用实现生活污水的净化，处理后污水以溢流方式排入河道；水质处理过程中，污水从吸附区流向接触氧化区，经过生物接触氧化净化槽两侧的三角溢流堰排出。在处理雨污混合排放口时，如遇降雨天气，排放口水量较大时，过量的混合水经过前端的溢流口排出。生物接触氧化净化槽进水口与溢流口之间设置导流堰，导流堰开孔过滤污水流入应急处理净化槽，水量较大时混合水通过导流堰直接排出，减小水量过大对应急处理净化槽的冲击。1.3装置设计参数净化槽主体主体装置材质为不锈钢、碳钢、玻璃钢、PPR，槽体内设不同处理区块，集水过滤区为独立的梯形导流槽，与主体装置通过卡扣连接，梯形导流槽斜侧面设渗滤孔（Φ10mm），梯形槽正前面设弧形雨水溢流口，渗滤孔低于雨水排放口；提篮内装配厌氧填料，如陶粒（Φ8~10mm）等，提篮通过卡扣与主体装置进行连接；净化槽中的接触氧化单元，顶部铺设116第11期刘书敏，等黑臭河道生态治理中生物接触氧化净化槽应用不锈钢筛网，接触氧化材料通过绑扎方式固定于筛网，接触氧化材料选择生物填料，筛网网格间距0.2m，该单元采用太阳能曝气系统进行供氧，太阳能曝气系统由太阳能板、直流曝气机和曝气管等组成，通过在槽体两侧设置固定框架以固定太阳能板，并设置机箱以布设曝气机，曝气管位于填料层下方；接触氧化处理后的污水经PVC管进入两侧的人工湿地过滤单元，人工湿地采用上行流模式，经布水管以上行流模式均匀通过基质层，通过基质层的过滤、微生物降解以及湿地植物的同化作用实现生活污水的净化，处理后污水以溢流方式排入河道。人工湿地基质选用孔隙率较大、吸附效果好的火山石、陶粒、沸石，粒径为4~8mm，以反粒径模式填充；为了起到美化环境并且提高吸收水体氮磷的双重作用，槽体上部好氧接触氧化区种植大聚藻、香菇草中的1种或2种浮水植物，湿地过滤区种植旱伞草、水生美人蕉、鸢尾、菖蒲中的一种或两种挺水植物。其中吸附过滤区有效容积约为1.26m3，接触氧化区的有效容积约为0.9m3。1.4试验概况生物接触氧化净化槽于2016年9月进入现场运行，水温在15.9~25.7℃范围，挂膜材料表面生物膜生长比较快。排污口原位生物接触氧化应急处理净化槽采用连续进、出水的方式运行，每2d取进、出水进行检测，进行连续监测40d