焦雅雯，劉 偉，鐘彩英，朱 斌，2*

（1.廣東自華科技有限公司，廣東 佛山 528300；2.華南理工大學(xué)，廣東 廣州 510000）

隨著農(nóng)村生活水平不斷提高，農(nóng)村生活用水量大幅增加使污水排放量也逐年增加[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村污水年排放總量已達(dá)到200 億t[2]。

分散式農(nóng)村污水處理一體化設(shè)備具有資金投入低、空間利用少等諸多優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)農(nóng)村污水處理的主要方式[3]。目前國(guó)內(nèi)農(nóng)村污水一體化設(shè)備采用的處理工藝，基本上是參照城市污水處理工藝，但城市污水的水質(zhì)相對(duì)于農(nóng)村污水，污水營(yíng)養(yǎng)比例更合理，采用生化處理工藝時(shí)，出水更容易達(dá)標(biāo)。而很多地區(qū)農(nóng)村污水污染物濃度較低，C/TN 和C/TP 值低，碳源不足使生物脫氮除磷效果較差，出水水質(zhì)無(wú)法達(dá)標(biāo)。分散式農(nóng)村污水處理一體化設(shè)備數(shù)量多、分布散，采用投加化學(xué)藥劑的方式除磷，所需人員多，運(yùn)維成本極高。因此研究開(kāi)發(fā)一種低運(yùn)維成本的農(nóng)村污水除磷技術(shù)，是農(nóng)村污水處理穩(wěn)定達(dá)標(biāo)關(guān)鍵之一。為解決這一難題，本文結(jié)合實(shí)際工程案例簡(jiǎn)要介紹硫桿菌協(xié)同鐵、鈣礦石濾料在農(nóng)村污水處理中深度除磷處理技術(shù)。

1 工程概述及設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

本工程為廣州市黃浦區(qū)某社區(qū)污水處理工程，納污范圍包括社區(qū)內(nèi)居民生活污水、養(yǎng)老院、學(xué)校、旅游公園等排放的生活污水，處理規(guī)模為100 m3/d?；邳S浦區(qū)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)對(duì)農(nóng)村污水處理一體化設(shè)備的需求，針對(duì)農(nóng)村污水現(xiàn)有處理工藝生物脫氮除磷效果差的不足，本工程采用優(yōu)化傳統(tǒng)A/O 工藝，并聯(lián)合填料、濾料化學(xué)沉淀、吸附除磷。因村莊位于環(huán)境敏感區(qū)域，要求出水指標(biāo)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918—2002 一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)要求，具體指標(biāo)如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)表 mg/L

2 工藝流程

污水處理采用“預(yù)處理+缺氧+好氧+膜過(guò)濾”工藝，除磷采用“復(fù)合填料池+菱鐵礦濾料池+方解石濾料池”工藝，工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程圖

3 主要單元設(shè)計(jì)

3.1 調(diào)節(jié)池

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間12.0 h，有效容積50 m3，工藝尺寸為5 m×5 m×3.5 m，有效水深2.0 m。

配套設(shè)施：污水提升泵2 臺(tái)，1 用1 備，Q=5 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW。細(xì)格柵1 臺(tái)，柵隙3 mm。不銹鋼篩網(wǎng)一副，空隙1 mm。

3.2 缺氧池

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為1.5 h，有效容積為6.5 m3，工藝尺寸為2.5 m×1.0 m×2.8 m。

配套設(shè)備：攪拌泵1 臺(tái)，Q=10 m3/h，H=5 m，N=0.75 kW。

3.3 好氧池

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間2.4 h，有效容積為10.0 m3，工藝尺寸為2.5 m×1.5 m×2.8 m。

配套設(shè)備：混合液回流泵1 臺(tái)，Q=5 m3/h，H=5 m，N=0.75 kW；鼓風(fēng)機(jī)1 臺(tái)，Q=1.36 m3/min，P=29.4 kPa，N=2.2 kW，回轉(zhuǎn)式。

3.4 MBR 膜池

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間：2.4 h，有效容積為10.0 m3，工藝尺寸為1.6 m×2.3 m×2.8 m。

配套設(shè)備：污泥回流泵1 臺(tái)，Q=15 m3/h，H=5 m，N=0.75 kW，臥式泵；產(chǎn)水泵1 臺(tái)，Q=5 m3/h，H=10 m，N=0.75 kW，自吸泵；鼓風(fēng)機(jī)（與好氧池共用）。

3.5 清水池（MBR 膜反洗池）

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為1.3 h，有效容積為5.5 m3，工藝尺寸為0.9 m×2.3 m×2.8 m。

配套設(shè)備：反洗泵（即MBR 膜池的產(chǎn)水泵）。

3.6 復(fù)合填料池

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為2.0 h，工藝尺寸為Φ2.0 m×4.5 m。

配套設(shè)備：鼓風(fēng)機(jī)1 臺(tái)，Q=0.24 m3/min，P=39.2 kPa，N=0.37 kW。

進(jìn)水泵1 臺(tái)，Q=5 m3/h，H=5 m，N=0.75 kW，臥式泵。

3.7 菱鐵礦濾料池

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間：1.0 h，工藝尺寸為Φ1.7 m×3.5 m。

配套設(shè)備：反洗水泵與進(jìn)水泵共用，反洗鼓風(fēng)機(jī)與復(fù)合填料池共用。

3.8 方解石濾料池

設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間：0.5 h，工藝尺寸為Φ1.7 m×2.0 m。

配套設(shè)備：反洗水泵與進(jìn)水泵共用，反洗鼓風(fēng)機(jī)與復(fù)合填料池共用。

3.9 回收池

工藝尺寸為2.0 m×2.0 m×2.0 m?；厥粘氐墓δ苁欠聪椿厥樟踪Y源。

4 整體準(zhǔn)備和運(yùn)行

生化系統(tǒng)污泥培養(yǎng)，取城鎮(zhèn)污水處理廠脫水新鮮污泥，加水稀釋成稀污泥后，用污泥泵加入生化池，悶曝24 h。

除磷系統(tǒng)準(zhǔn)備及馴化，為滿(mǎn)足出水總磷質(zhì)量不超過(guò)0.5 mg/L 的要求，采用后沉淀除磷的方法，在清水池后接入除磷系統(tǒng)，提高深度除磷的效率。

在清水池后接入除磷系統(tǒng)前，需要先培養(yǎng)出復(fù)合填料柱中的硫桿菌。

復(fù)合填料池底部設(shè)置有布水系統(tǒng)和布?xì)庀到y(tǒng)，復(fù)合填料池中的布?xì)庀到y(tǒng)用于硫桿菌的快速生長(zhǎng)，以便于維持整個(gè)填料池的酸性環(huán)境。

菱鐵礦濾料池和方解石濾料池底部也設(shè)置有布?xì)庀到y(tǒng)，不同的是，濾料池的布?xì)庀到y(tǒng)是為了反洗時(shí)隨水流沖刷洗脫沉淀，以便后續(xù)在回收池回收含磷沉淀，實(shí)現(xiàn)磷資源的回收利用。

培養(yǎng)硫桿菌之前，先從復(fù)合填料池進(jìn)水口泵入四分之一的清水池出水，投入一定量的硫桿菌粉劑，開(kāi)啟曝氣系統(tǒng)，保持溶解氧質(zhì)量濃度為6.0 mg/L 左右，然后填入一定高度的硫磺和鋁土礦復(fù)合填料。

為了增大填料和濾料的比表面積，選用的填料和濾料粒徑會(huì)盡可能小。同時(shí)，為了避免復(fù)合填料顆粒粒徑過(guò)小質(zhì)量過(guò)輕而被污水?dāng)y帶流失，在復(fù)合填料上層再鋪設(shè)一定厚度的鵝卵石，鵝卵石粒徑為30 mm左右。

繼續(xù)泵入清水池出水直至淹沒(méi)復(fù)合填料，然后斷開(kāi)和清水池的連接，保持復(fù)合填料池好氧循環(huán)悶曝，并測(cè)定循環(huán)出水的pH 值。

在菱鐵礦濾料池中填入一定高度的菱鐵礦濾料；在方解石濾料池中填入一定高度的方解石濾料。濾料上方同樣鋪設(shè)一定厚度的鵝卵石，防止濾料流失。

當(dāng)復(fù)合填料池內(nèi)pH 降至2～3 時(shí)，可停止悶曝。停止悶曝后，連接整個(gè)除磷系統(tǒng)，并將除磷系統(tǒng)接入一體化中清水池的出水口，前期可小流量運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，包括前端生化系統(tǒng)，讓生化污泥和復(fù)合填料柱中的硫桿菌慢慢適應(yīng)水質(zhì)情況。

整體運(yùn)行過(guò)程為：待處理污水自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置和污水提升泵；污水經(jīng)提升泵提升到缺氧池，池內(nèi)設(shè)置有水力混合裝置；缺氧池的出水進(jìn)入好氧池，池內(nèi)設(shè)有曝氣裝置和回流泵，會(huì)有一部分污水回流到缺氧池中再次處理；好氧池的出水進(jìn)入MBR 膜池，膜池配置有曝氣裝置和污泥回流泵，污泥回流泵將一部分污泥回流到好氧池中；膜池出水進(jìn)入清水池；清水池出水接入除磷系統(tǒng)進(jìn)行除磷。

待整個(gè)污水處理系統(tǒng)出水指標(biāo)穩(wěn)定后，逐漸增大流量至100 m3/d，并檢測(cè)出水SS、氨氮、COD、總磷等指標(biāo)。

5 工程運(yùn)行結(jié)果

從2021 年9 月6 日至11 月6 日進(jìn)行連續(xù)取樣，連續(xù)8 周內(nèi)整個(gè)污水處理系統(tǒng)進(jìn)水及出水各指標(biāo)平均濃度如下頁(yè)圖2～圖5 所示。

圖2 COD 去除效果

圖3 TP 去除效果

圖4 SS 去除效果

圖5 氨氮去除效果

除去第1、2 周污泥和硫桿菌處于適應(yīng)期，導(dǎo)致處理效果不理想之外，后6 周處理設(shè)施最終出水水質(zhì)：CODCr＜35 mg/L、ρ（總磷）＜0.2 mg/L、ρ（SS）＜10 mg/L、ρ（氨氮）＜3.0 mg/L，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918—2002 一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

硫桿菌協(xié)同鐵、鈣礦石濾料工藝除磷直接成本來(lái)源于電費(fèi)和硫磺、菱鐵礦和方解石等填料的消耗，不需專(zhuān)人看管，無(wú)人工成本。因?yàn)V料價(jià)格便宜且使用壽命長(zhǎng)，該部分費(fèi)用可以忽略。因此本項(xiàng)目的除磷費(fèi)用約0.12 元/t 水。

7 結(jié)論

硫桿菌協(xié)同鐵、鈣礦石濾料工藝在農(nóng)村污水處理中取得良好除磷效果，該方法無(wú)需頻繁配藥和加藥，無(wú)需專(zhuān)人看管，具有操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定、產(chǎn)泥量極小等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的推廣價(jià)值。