農(nóng)村生活污水氮磷資源化研究.pdf

1、中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，然而每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)缺水量達(dá)300×108m3，受旱面積約2×104km2。近年來，隨著中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，我國村鎮(zhèn)污水年排放量超過100億噸。農(nóng)村生活污水性質(zhì)比較穩(wěn)定，基本不含重金屬和有毒物質(zhì)，可生化性較好，成為潛在的農(nóng)業(yè)灌溉水源。污水中的氮磷等物質(zhì)對水環(huán)境是一種污染物而對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是必須的營養(yǎng)物質(zhì)，是一種寶貴的資源。但是，生活污水直接回灌農(nóng)田，由于懸浮顆粒和有機(jī)物濃度過高，從而造成土壤板結(jié)和植

2、物爛根等問題，長期使用會導(dǎo)致土壤的退化。
　　本研究提出了一種從“單純處理”轉(zhuǎn)變到“氮磷資源化利用”的農(nóng)村生活污水治理新思路:污水的治理不是以除磷脫氮為首要目的，相反是盡量保留污水中的氮、磷成分，通過簡單的處理將有機(jī)氮、有機(jī)磷無機(jī)化為易于農(nóng)作物吸收的無機(jī)態(tài)成分，同時(shí)降低尾水中有機(jī)物的含量，使其達(dá)到國家《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)的要求，安全回用于農(nóng)田灌溉，解決以往污水灌溉存在的農(nóng)作物爛根、土壤板結(jié)等問題，從而實(shí)現(xiàn)

3、生活污水氮磷的資源化利用和水資源的可持續(xù)利用。
　　本研究提出的農(nóng)村生活污水資源化工藝為“厭氧池+短程好氧生物濾池”，尾水可直接安全灌溉。這種工藝組合，從其氮磷資源化的目的出發(fā)，可稱為短程氮磷無機(jī)化反應(yīng)器(short-range nitrogen and phosphorus inorganic reactor，簡稱SNPIR)。開展了近一年的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果如下所述:
　　1、考察了SNPIR在不同季節(jié)下的氮磷資源化效果及其

4、運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。夏季和秋季，SNPIR的適宜運(yùn)行參數(shù):厭氧池HRT=4h，短程好氧生物濾池HLR=5.40 m3/(m2·d)。SNPIR出水的氨氮平均濃度分別在45mg/L和55mg/L左右，PO43--P平均濃度分別在6.5mg/L和5.6mg/L左右，同時(shí)出水COD平均濃度均在60mg/L以下;冬季，SNPIR的適宜運(yùn)行參數(shù):厭氧池HRT=5h，短程好氧生物濾池HLR=4.20m3/(m2·d)。SNPIR出水的氨氮平均濃度在88m

5、g/L左右，PO43--P平均濃度在7.7mg/L左右，可為后續(xù)資源化利用提供大量的無機(jī)氮肥和磷肥，但是COD平均濃度為163mg/L，無法滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005)中COD指標(biāo)的限制要求。在冬季適宜運(yùn)行參數(shù)下，采用1∶1回流、增溫至10℃以上、設(shè)置各種保溫措施的方法，可將進(jìn)水COD濃度降低至250mg/L以下，COD去除率提高至75％左右，使出水COD濃度降低到60mg/L以下，此時(shí)，出水NH4+-N、PO43

6、--P平均濃度分別為70.95mg/L和5.8mg/L。
　　2、推導(dǎo)、建立了不同季節(jié)厭氧池和短程好氧生物濾池的底物降解動力學(xué)模型，指導(dǎo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、優(yōu)化與控制。夏季、秋季和冬季厭氧池內(nèi)COD降解過程均遵循一級反應(yīng)動力學(xué);夏季和秋季短程好氧生物濾池內(nèi)COD降解過程遵循一級反應(yīng)動力學(xué)，冬季短程好氧生物濾池內(nèi)COD降解過程遵循二級反應(yīng)動力學(xué)。氨氮降解主要針對夏季和秋季的短程好氧生物濾池，濾池內(nèi)氨氮降解過程遵循一級反應(yīng)動力學(xué)。對推導(dǎo)、建

7、立的動力學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證，絕對誤差和相對誤差均較小，能夠在一定誤差范圍內(nèi)很好的預(yù)測出水COD和氨氮濃度。
　　3、對不同季節(jié)單獨(dú)短程好氧生物濾池的運(yùn)行效能進(jìn)行了研究，并與SNPIR工藝的效能進(jìn)行了對比。單獨(dú)短程好氧生物濾池具有較好的氮、磷無機(jī)化效能，但是抗沖擊負(fù)荷能力較小，在較小的水力負(fù)荷下出水COD平均濃度才低于60mg/L。在對短程好氧生物濾池進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，小的設(shè)計(jì)水力負(fù)荷會增大濾池面積，增加基建費(fèi)用。冬季采取1∶1回流、增溫至1