高效藻類塘處理農(nóng)村生活污水氮磷去除機(jī)理及工藝研究.pdf

1、本研究基于國家“863”計劃“河網(wǎng)區(qū)面源污染控制成套技術(shù)”(編號：2002AA601012)，在太湖流域面源污染控制示范區(qū)內(nèi)調(diào)查了農(nóng)村生活污水的水質(zhì)水量特征，建立了高效藻類塘處理設(shè)施以及相應(yīng)的小試裝置，重點研究了高效藻類塘的啟動過程、對農(nóng)村生活污水中氮磷的去除效率和去除機(jī)理及其影響因素，其次對高效藻類塘后續(xù)處理設(shè)施水生生物塘的除藻、脫氮和除磷效率進(jìn)行了研究，并對高效藻類塘系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)化氮磷去除工藝探索，最后通過高效藻類塘小試裝置探討了不

2、同水深、水溫和停留時間以及攪拌方式對高效藻類塘氮磷去除效率和轉(zhuǎn)化途徑的影響，得出了適宜的運行參數(shù)。 太湖流域農(nóng)村地區(qū)人均用水量為100L/d，收集量大約是用水量的40～45％，可收集的人均生活污水最大量約為45L/d。 高效藻類塘系統(tǒng)位于江蘇省宜興市大浦鎮(zhèn)洋渚村(30°16′42″N，119°54′24″E)，整個工藝包括化糞池、一級高效藻類塘、二級高效藻類塘和水生生物塘，各個處理設(shè)施依次串聯(lián)運行。 采用農(nóng)

3、村生活污水直接培養(yǎng)的方式對高效藻類塘進(jìn)行藻類培養(yǎng)和馴化，在水深為0.5m、流速為0.35m/s以及適宜的氣候條件下約4d可培養(yǎng)成功。培養(yǎng)完成時優(yōu)勢藻為四尾柵藻(Scenedesmusquadricauda)，葉綠素a濃度為0.28mg/L。高效藻類塘藻菌共生系統(tǒng)在培養(yǎng)過程中存在藻類、好氧異養(yǎng)菌、亞硝酸菌、硝酸菌依次生長過程，當(dāng)亞硝酸菌和硝酸菌達(dá)到平衡時，藻菌共生系統(tǒng)培養(yǎng)成熟。藻菌共生系統(tǒng)的培養(yǎng)約25～30d可完成。高效藻類塘培養(yǎng)簡單、啟

4、動快，有利于其在農(nóng)村地區(qū)的推廣應(yīng)用。 兩級高效藻類塘全年對TN的去除效率為29.4％，其中一級高效藻類塘占全年處理量的70.9％、二級占29.1％；兩級高效藻類塘全年對NH4+-N的去除效率為91.6％，其中一級高效藻類塘占NH4+-N處理量的80.7％、二級占19.3％。 高效藻類塘對TN的去除以藻類等顆粒有機(jī)氮的沉降為主，氨氮揮發(fā)較少。一級高效藻類塘全年對NH4+-N的轉(zhuǎn)化量中硝化作用、藻類吸收和氨氮揮發(fā)的比例分

5、別為61.6％、35.7％和2.7％；二級高效藻類塘全年對NH4+-N的轉(zhuǎn)化量中硝化作用、藻類吸收和氨氮揮發(fā)的比例分別為70.9％、20.3％和8.8％。經(jīng)風(fēng)速校正后，一級高效藻類塘夏季氨氮揮發(fā)速率平均值為415.01mgN/(m2·d)，即0.83mgN/(L·d)。兩級高效藻類塘NOx--N(NO3--N+NO2--N)濃度隨時間基本呈線性變化；其中一級高效藻類塘容積硝化速率為0.1362mgN/(L·h)，比硝化速率為1.2382

6、mgN/(gMLSS·h)；二級高效藻類塘容積硝化速率為0.1016mgN/(L·h)，比硝化速率為0.8835mgN/(gMLSS·h)。 兩級高效藻類塘全年對TP的去除效率為21.8％，其中一級高效藻類塘占全年去除量的73.5％、二級占26.5％；兩級高效藻類塘全年對PO43--P總?cè)コ蕿?9.0％，其中一級高效藻類塘占全年去除量的76.1％、二級占23.9％。 高效藻類塘對TP的去除以藻類等顆粒有機(jī)磷的沉降

7、為主，化學(xué)沉淀居其次。雖然化學(xué)沉淀作用決定了一天中塘內(nèi)PO43--P濃度的變化，但化學(xué)沉淀隨夜晚pH的降低存在解析現(xiàn)象，對PO43--P的去除只是暫時性的，存在不穩(wěn)定性。 兩級高效藻類塘底泥中的磷均以有機(jī)磷為主，比例均大于50％，其后依次為鈣鎂磷、鐵結(jié)合磷和吸附磷。 水生生物塘全年對SS、葉綠素a、TN和TP的去除效率分別為88.8％、87.6％、24.4％和21.2％。水生生物塘是一種可行的高效藻類塘后續(xù)設(shè)施，與高

8、效藻類塘可以達(dá)到較好的結(jié)合。改進(jìn)后的復(fù)合水生生物塘對TN和TP的去除均有顯著提高，出水TN平均濃度僅為4.75mg/L，TN平均去除率為82.6％；出水TP平均濃度為0.67mg/L，TP平均去除率為79.5％；出水TN和TP分別達(dá)到了《國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)和一級B標(biāo)準(zhǔn)。 高效藻類塘小試研究表明，在氣溫較高時，水深越淺，高效藻類塘DTN去除效率越高；在氣溫較低時，較深的水深緩

9、沖了晝夜溫差對高效藻類塘的沖擊，彌補(bǔ)了光照相對不足的影響，使得DTN的去除效率與水深較淺時無明顯差異。 高效藻類塘水深為0.2～0.3m時，當(dāng)水溫在15℃以下即11月至次年3月，為獲得較好的氮磷去除效果，停留時間宜采用8d；當(dāng)水溫在15～25℃之間即4月、5月、9月和10月，停留時間宜采用6d；當(dāng)水溫在25℃以上即6月至8月，停留時間宜采用4d。 在實際工程中，為提高高效藻類塘氮磷去除效率，保證高效藻類塘的持續(xù)穩(wěn)定運