農(nóng)村分散式污水處理適用技術(shù)及機(jī)理研究.pdf

1、農(nóng)村分散式生活污水的隨意排放對(duì)農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，因地制宜的研究開(kāi)發(fā)適合農(nóng)村分散式生活污水處理的新技術(shù)與新工藝是解決農(nóng)村水污染問(wèn)題的關(guān)鍵所在。本研究基于上海市科委2007年度“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”項(xiàng)目崇明生態(tài)島建設(shè)科技專項(xiàng)“農(nóng)村分散式污水處理適用技術(shù)的應(yīng)用與示范”（編號(hào):07dz12408），在崇明生態(tài)島面源污染控制示范區(qū)國(guó)家級(jí)生態(tài)村-前衛(wèi)村內(nèi)調(diào)查了農(nóng)村分散式污水的水質(zhì)水量特征，建立了復(fù)合型生物凈化槽-強(qiáng)化生態(tài)浮床組合工藝處理設(shè)

2、施及相應(yīng)微生物研究的小試裝置，研究了復(fù)合型生物凈化槽的啟動(dòng)過(guò)程及其對(duì)農(nóng)村分散式污水中污染物質(zhì)的去除效果和機(jī)理，比較了強(qiáng)化生態(tài)浮床與普通浮床對(duì)污染物質(zhì)的去除效果、提出了強(qiáng)化生態(tài)浮床的強(qiáng)化依據(jù)及其對(duì)污染物質(zhì)的去除效果和機(jī)理，然后對(duì)復(fù)合型生物凈化槽優(yōu)勢(shì)菌株進(jìn)行了條件優(yōu)化性能測(cè)定及鑒定，對(duì)強(qiáng)化生態(tài)浮床系統(tǒng)微生物生態(tài)學(xué)特征與功能進(jìn)行了分析研究，最后對(duì)組合工藝的總處理效果及其經(jīng)濟(jì)技術(shù)適用性作了相關(guān)的分析。
　　 崇明島農(nóng)村地區(qū)人均用水量約為

3、95L/d，收集量只有用水量的40～45％，可收集的人均生活污水量約為40L/d。復(fù)合型生物凈化槽-強(qiáng)化生態(tài)浮床組合工藝位于崇明島前衛(wèi)村，整個(gè)工藝依次包括化糞池、復(fù)合型生物凈化槽和強(qiáng)化生態(tài)浮床。采用了好氧活性污泥預(yù)掛膜的方式對(duì)復(fù)合型生物凈化槽進(jìn)行微生物膜的培養(yǎng)與馴化，在流量為0.5m3/d、平均水溫為25.7℃的條件下約10d便可培養(yǎng)成功。復(fù)合型生物凈化槽對(duì)COD的去除效果明顯，平均去除率夏季69.29％、秋季60.22％、冬季45.8

4、2％、春季59.45％，從沿程變化規(guī)律來(lái)看，第一格凈化槽去除貢獻(xiàn)率最大，整體上呈現(xiàn)出第一格、第二格及第三格凈化槽去除貢獻(xiàn)率的比值為5∶3∶2的趨勢(shì);復(fù)合型生物凈化槽對(duì)氮的去除率不理想，但由于進(jìn)水中氮的濃度較高，在低去除率的情況下仍舊保持了較高的氮去除量，第二格凈化槽去除貢獻(xiàn)率最大，整體上呈現(xiàn)出去除貢獻(xiàn)率的比值為3∶5∶2的趨勢(shì);復(fù)合型生物凈化槽對(duì)磷的去除效果較好，平均去除率夏季37.74％、秋季33.58％、冬季28.95％、春季32.

5、36％，第一格、第二格凈化槽去除貢獻(xiàn)率較大，整體上呈現(xiàn)出去除貢獻(xiàn)率的比值為4∶4∶2的趨勢(shì)。
　　 在強(qiáng)化生態(tài)浮床中種植不同的浮床植物來(lái)實(shí)現(xiàn)全年不同季節(jié)植物的銜接作用，并在水生植物間利用纖維填料附著微生物膜，強(qiáng)化植物與微生物之間的協(xié)同作用，提高了微生物的濃度和數(shù)量，其對(duì)污染物質(zhì)的去除效率明顯優(yōu)于普通浮床。第一階段以茭白為浮床植物，對(duì)COD、NH4+-N、TP及SS平均去除率，普通浮床的分別為37.33％、74.54％、45.95

6、％和50.99％，而強(qiáng)化生態(tài)浮床的分別為51.11％、79.32％、64.14％和82.15％;為實(shí)現(xiàn)全年不同季節(jié)上植物的銜接作用，第二階段低溫下選擇喜寒植物水芹菜及第三階段中溫下選擇喜暖植物睡蓮作為浮床植物，結(jié)果表明強(qiáng)化生態(tài)浮床對(duì)污染物質(zhì)均保持著較好的去除效果。對(duì)污染物質(zhì)在強(qiáng)化生態(tài)浮床內(nèi)沿程變化的研究表明污染物變化規(guī)律各有差異，COD、TN、NH4+-N及TP的濃度沿程逐漸降低的，COD和TP第一段去除貢獻(xiàn)率最高，TN第三段去除貢獻(xiàn)率

7、最高;NH4+-N則不同季節(jié)有所差別，對(duì)于寒季而言，第二段去除貢獻(xiàn)率最高，暖季則是第一段和第二段的去除貢獻(xiàn)率均較高;SS的濃度沿程變化為先降低、再增加、最后降低，第一段去除貢獻(xiàn)率最大;NO3-N及NO2-N的濃度沿程變化為先增加后降低，其中NO3--N的第三段去除量最大，NO2--N的第四段去除量最大。
　　 通過(guò)以培養(yǎng)基為單位進(jìn)行初篩和脫氮除磷實(shí)驗(yàn)的復(fù)篩，得到了三株優(yōu)勢(shì)菌株:編號(hào)A-1、B-5及C-2，并在各自的最佳條件下進(jìn)行

8、了優(yōu)化性能測(cè)定表明各菌株單獨(dú)脫氮除磷的效果均不理想。將三種菌株按照1∶1∶1的比例復(fù)合4d對(duì)TN的去除率達(dá)到了87.4％，7d對(duì)TP的去除率達(dá)到了57.9％，脫氮除磷效果明顯;運(yùn)用正交試驗(yàn)的方法確定了復(fù)合菌株的最佳環(huán)境條件并在該條件下進(jìn)行了模擬農(nóng)村分散式生活污水脫氮除磷的性能測(cè)定，結(jié)果為14d中TN去除率達(dá)到了97％，TP去除率為63％，去除效果理想。運(yùn)用離子色譜法和營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)法綜合分析菌株脫氮除磷后的產(chǎn)物組成，再采用革蘭氏染色法對(duì)菌株

9、進(jìn)行初步判定，然后從基因的角度進(jìn)行鑒定，建立了三種菌株的系統(tǒng)樹(shù)，運(yùn)用16S rDNA基因序列分析法分析了三種菌株的基因序列，對(duì)菌株的理化指標(biāo)分析表明:菌株A-1的理化指標(biāo)符合奇異變形桿菌的特征，菌株B-5的理化指標(biāo)符合門多薩假單胞菌的特征，菌株C-2的理化指標(biāo)符合枯草桿菌的特征。對(duì)16S rDNA基因序列進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)與奇異變形桿菌同源性達(dá)到99％，與門多薩假單胞菌同源性達(dá)到98％，與枯草桿菌同源性達(dá)到98％。
　　 在強(qiáng)化

10、生態(tài)浮床中，纖維填料酶活性、細(xì)菌數(shù)量及微生物量基本上是從前到后沿程依次降低的，都是以夏季7月份最高，其它三個(gè)季節(jié)無(wú)明顯差異規(guī)律。蛋白酶、脲酶和脫氫酶活性上層纖維填料低于下層的，磷酸酶活性則是上層高于下層的，上層的細(xì)菌總數(shù)和下層的沒(méi)有明顯差異規(guī)律，微生物碳、氮均呈現(xiàn)出上層明顯低于下層的，微生物磷則是上層高于下層。從沿程各段變化來(lái)看，蛋白酶和脲酶活性的沿程各段變化與TN的去除貢獻(xiàn)率負(fù)相關(guān)性較差;磷酸酶活性的沿程各段變化與TP去除貢獻(xiàn)率、脫氫

11、酶活性的沿程各段變化與COD的去除貢獻(xiàn)率均正相關(guān)性顯著;從整體上來(lái)看，各個(gè)季節(jié)蛋白酶、磷酸酶活性分別與TN、TP總?cè)コ收嚓P(guān)性顯著;脲酶、脫氫酶活性分別與TN、COD總?cè)コ氏嚓P(guān)性較差。纖維填料上細(xì)菌的數(shù)量與污染物去除率之間沒(méi)有顯著相關(guān)性。因此無(wú)論是酶活性、細(xì)菌數(shù)量還是微生物量，都是強(qiáng)化生態(tài)浮床中不同季節(jié)的植物、纖維填料及微生物等各種因素聯(lián)合作用的結(jié)果，直接將一種參數(shù)與不同季節(jié)沿程各階段污染物去除貢獻(xiàn)率及污染物總?cè)コ手g建立線性關(guān)系

12、似乎過(guò)于簡(jiǎn)單。
　　 總的來(lái)說(shuō)CBPT-EEFR組合工藝對(duì)COD、TN、NH4+-N及TP具有較好的去除效果，全年平均去除率分別達(dá)到了79.59％、61.06％、72.14％和77.14％，出水NO3--N、NO2-N、PO43--P和SS濃度全年平均值分別為1.533mg/L、0.442mg/L、0.36mg/L和27.3mg/L，其中出水COD達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求，TN及TP出水達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)