隨著(zhù)農村經(jīng)濟的發(fā)展，水沖式廁所進(jìn)一步普及，農戶(hù)居民生活用水量增長(cháng)趨勢明顯，農村生活污水處理逐漸成為水污染治理的重點(diǎn)。農村污水排放呈現排放量小、排放分散、沖擊負荷較大、污水排放流量和有機負荷波動(dòng)性大等特點(diǎn)，同時(shí)由于建設相對滯后、管網(wǎng)缺失、城鎮化進(jìn)程加快、可用地面積越來(lái)越小等一系列原因，集約式小型一體化污水處理設備成為農村污水處理的良好選擇。

　　農村地區分散點(diǎn)源污水處理設備接納污水量偏小，其設計和運行不能套用城市污水數以萬(wàn)噸的處理能力所獲得的參數?，F有的MBR工藝運行操作復雜、建設投資較高;且人工濕地、氧化塘等工藝存在占地偏大、負荷較低、穩定性差等問(wèn)題，均難以在農村地區廣泛應用;同時(shí)農村與城市污水水質(zhì)差別較大。因此研究一體化污水處理設備處理農村生活污水具有重要實(shí)踐意義。

　　本項研究在傳統的脫氧除磷(universityofcopetown，UCT)工藝的基礎上，針對氮磷去除中對溶解氧、碳源需求特點(diǎn)和農村污水水質(zhì)特點(diǎn)，設計多點(diǎn)分段進(jìn)水一體化處理，以北京市通州區城郊農村污水為對象，對比分析分段進(jìn)水與傳統進(jìn)水對處理效果的影響，為相關(guān)應用提供支撐。

　　一、方法與材料

　　1.1 反應器設計

　　反應器設有厭氧單元、缺氧單元和好氧單元3大主體單元。污水由厭氧單元、缺氧單元和好氧單元進(jìn)水。污泥回流設有2個(gè)途徑：二沉池回流到缺氧單元和缺氧單元回流到厭氧單元。工藝流程如圖1所示。

　　反應單元均為圓柱體。厭氧單元和缺氧單元直徑80mm、有效水深1000mm;好氧單元直徑100mm，有效水深1600mm。

　　1.2 進(jìn)水水質(zhì)

　　實(shí)驗場(chǎng)地建于通州區某小型污水處理場(chǎng)站，實(shí)驗水質(zhì)見(jiàn)表1。

　　1.3 實(shí)驗設計

　　1.3.1 系統啟動(dòng)與馴化

　　本實(shí)驗的污泥從北京某污水處理廠(chǎng)取回流污泥，馴化過(guò)程分為2個(gè)階段：

　　第Ⅰ階段：采用原污水半水力負荷連續進(jìn)水，不排泥，直至MLSS達到2500mg•L-1。

　　第Ⅱ階段：向原水中投加葡萄糖補充碳源，全水力負荷，排泥運行。反應器MLSS穩定維持在2500～3000mg•L-1，當污泥沉降性能良好且鏡檢下出現大量鐘蟲(chóng)及輪蟲(chóng)時(shí)，若出水各項指標基本穩定，則認為污泥接種馴化完成，反應器成功啟動(dòng)。

　　運行參數見(jiàn)表2。

　　1.3.2 水質(zhì)分析方法

　　實(shí)驗中所要測定的水質(zhì)指標及其分析方法見(jiàn)表3。

　　1.3.3 實(shí)驗設計

　　分段進(jìn)水方法：1)單點(diǎn)進(jìn)水，即污水自厭氧區進(jìn)水，經(jīng)厭氧—缺氧—好氧依次流出；2)兩段進(jìn)水，污水自厭氧和缺氧區同時(shí)進(jìn)水，進(jìn)水比例5：5；3)3段進(jìn)水，污水自厭氧區、缺氧區和好氧區同時(shí)進(jìn)水，進(jìn)水比例為4：3：3。穩定狀態(tài)下取水、分析。室溫運行。pH7.3～7.7。好氧池溶解氧高于2mg•L-1。

　　1.2 結果與討論

　　2.1 進(jìn)水方式對COD去除的影響3種進(jìn)水方式對系統COD去除的影響如圖2所示。

　　實(shí)驗期間，進(jìn)水COD濃度變化幅度為220～390mg•L-1。COD去除率為83.9%～96.9%。其中，進(jìn)水方式為3段進(jìn)水時(shí)，去除率達到最高，為93%～97%，比單點(diǎn)進(jìn)水和兩段進(jìn)水分別高出約15%和8%。

　　分析認為，多段設計在最小體積內提升了水質(zhì)，上一階段未降解的污染物可以在下一階段繼續進(jìn)行，從而提高了水質(zhì)。本研究中，設計多段缺氧—好氧組合，提升了難降解有機物的高效分解，進(jìn)而提升了后續好氧段對有機物的徹底降解；多段進(jìn)水系統中，厭氧和缺氧區域對有機物的去除顯著(zhù)提高，意味著(zhù)厭氧區釋磷和缺氧區反硝化對碳源的需求帶來(lái)了有機物濃度的下降。

　　厭氧條件下，除磷菌分解體內的聚磷酸鹽而產(chǎn)生ATP，并利用ATP將廢水中的有機物攝入細胞內，以聚β-羥基丁酸等有機顆粒的形式貯存于細胞內，同時(shí)將分解聚磷酸鹽所產(chǎn)生的磷酸排出體外，完成釋磷過(guò)程。這一過(guò)程需要有機物的參與，從而提升厭氧區有機物的去除率。

　　2.2 進(jìn)水方式對TN去除的影響

　　3種進(jìn)水方式對TN去除的影響見(jiàn)圖3。系統進(jìn)水總氮濃度為27～42mg•L-1。TN去除率為73.0%～86.2%。其中，進(jìn)水方式為3段進(jìn)水時(shí)，去除率達到最高，為82.9%～86.2%，比單點(diǎn)進(jìn)水和兩段進(jìn)水分別高出約13%和6%。

　　實(shí)驗過(guò)程觀(guān)察到，分段進(jìn)水對硝化作用影響不大，3種方式氨氮去除率相近。而反硝化多在第一個(gè)缺氧池內發(fā)生，認為與這一區域高比例進(jìn)水和污泥回流帶來(lái)的高硝化氮濃度和有機物濃度有關(guān)，與T.Y.Pai等人的研究一致。同時(shí)這一區域對COD的去除相對較高，反映了該區域反硝化過(guò)程對碳的利用。

　　2.3 進(jìn)水方式對TP去除的影響

　　3種進(jìn)水方式對TP去除的影響如圖4所示。系統進(jìn)水總磷濃度為1.7～5.7mg•L-1，TP去除率為77%～91%。其中，進(jìn)水方式為3段進(jìn)水時(shí)，去除率達到最高，為86%～91%，比單點(diǎn)進(jìn)水和兩段進(jìn)水分別高出約13%和5%。

　　綜上所述，系統分段段數對工藝除污染效果影響很大。隨著(zhù)系統分段段數的增多，各段的進(jìn)水比例相應減少，反硝化菌和聚磷菌能夠更加充分地利用各段進(jìn)水中的有機碳源，從而提高系統的脫氮除磷效率。

　　在本研究系統中，遵循UCT工藝的理念，直接回流污泥到缺氧池，避免了回流污泥中的DO和硝化氮對厭氧區域釋磷條件的沖擊，包括對溶解氧的影響，同時(shí)避免了硝化氮在厭氧條件下進(jìn)行反硝化時(shí)與釋磷對碳源的競爭，使磷在厭氧條件下最大化釋放，從而提升后續好氧池的聚磷(除磷)效果。

　　傳統的單點(diǎn)進(jìn)水UCT工藝使流入缺氧池中的碳源不能夠滿(mǎn)足回流液中硝態(tài)氮的反硝化需求，因此采用單點(diǎn)進(jìn)水的脫氮效率相對較低。兩段進(jìn)水補充了較多的碳源，緩解了對回流液中硝態(tài)氮的反硝化需求。厭氧池和缺氧池都有部分進(jìn)水流入，為厭氧池的厭氧釋磷和缺氧池的回流硝化液的反硝化脫氮提供了一定量的碳源，當兩點(diǎn)進(jìn)水的進(jìn)水量相等時(shí)，進(jìn)水中的碳源可以滿(mǎn)足缺氧池中回流硝化液反硝化脫氮的需求，但是在厭氧池中對釋磷要求的碳源不足，除磷效果比預想差。

　　本項研究用水碳氮比較低，碳源很大程度上是限制反硝化效率的因素，因此可以通過(guò)提高第一個(gè)階段的進(jìn)水比例而不必提高污泥回流比來(lái)提升氮的去除。采用多點(diǎn)進(jìn)水可對進(jìn)水的流量進(jìn)行合理分配，盡量縮短厭氧釋磷延誤的時(shí)間，提高進(jìn)水中碳源用于脫氮除磷的比例，從而最大限度地提高脫氮除磷的效率。

　　五、結論

　　對污水進(jìn)行生物處理過(guò)程中，在生化組合單元容積以及二沉池固體負荷相同的條件下，采取分段進(jìn)水工藝相比傳統的污水處理工藝具有較為明顯改善脫氮除磷的去除效果。當采取三段進(jìn)水時(shí)，COD、TN和TP達到最佳去除率，分別為93%～97%、82.9%～86.2%和86%～91%，比單點(diǎn)進(jìn)水和兩段進(jìn)水分別高出15%和8%、13%和6%、13%和5%。因此，通過(guò)選用多段進(jìn)水運行方式，能夠切實(shí)提高污水處理系統對氮磷的去除效率。（ >

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