小型生活廢水處理一體機
小型生活廢水處理一體機——材料與方法
1.1 試驗裝置
EMBR曝氣池的尺寸為1 500 mm×667 mm× 2 000 mm，有效容積為2 m3。反應器處理能力為200 L/h，水力停留時間(HRT)為10 h，污泥停留時間(SRT)為10 d。在曝氣池的水面上放置塑料泡沫，利用塑料泡沫固定、種植水生植物，試驗種植的水生植物為蘆葦。在曝氣池一側安裝PVDF中空纖維膜組件，膜孔徑為0.2 μm。采用蠕動泵抽吸出水，運行方式為開8 min、停2 min。膜出水管上安裝真空表，當真空表壓力到達20 kPa時停止運行，對膜組件進行清洗。膜組件下方安裝曝氣頭，提供微生物進行新陳代謝所必需的溶解氧，并利用氣泡沖刷膜絲表面，控制膜污染。EMBR的工藝流程如圖1所示。
1.2 試驗方法
采用EMBR處理某居民小區生活污水，每周從進水管和膜出水管中各取樣3~4次，檢測指標為COD、BOD5、NH3-N、TN和TP，試驗周期超過3個月。將試驗結果與曝氣池中未種植水生植物的MBR進行比較，對EMBR去除有機物及營養物質的效能進行研究。
試驗期間，曝氣池內水溫介于16.5~22.8 ℃，DO為(1.0±0.2) mg/L，膜通量為10 L/(m2·h)，蘆葦生物量約為7 510 g/m2，蘆葦根系附著的生物膜量約為 1 470 mg/L。曝氣池內MLSS為3 670~3 810 mg/L，MLVSS為2 530~2 604 mg/L。試驗期間原水水質情況見表1。
1.3 檢測項目及方法
COD采用重鉻酸鉀法測定，BOD5采用生化需氧量標準法測定，NH3-N采用納氏試劑分光光度法測定，TN采用過硫酸鉀消解-紫外分光光度法測定;TP采用鉬銻抗分光光度法測定，MLSS、MLVSS采用重量法[5]測定。DO用溶解氧儀測定，pH由pH計測定。
生物膜量的測定：取出所有蘆葦，將根系上附著的生物膜清除下來，烘干、稱重，所得質量與曝氣池有效容積的比值即為生物膜量。蘆葦生物量的測定：清除根系附著的生物膜后，將蘆葦置于室溫下晾至表面附著水消失，此時蘆葦稱重所得質量與曝氣池有效平面面積的比值即為蘆葦的生物量。
2 試驗結果與討論
2.1 對COD的去除效果
試驗期間MBR和EMBR對COD的去除效果均較為穩定，其中MBR對COD的去除率介于87.3%~92.8%，平均去除率為90.2%，EMBR對COD的去除率介于93.2%~97.2%，平均去除率為95.7%，可見EMBR對COD的去除效果明顯優于MBR(見圖2)。
2.2 對BOD5的去除效果
生活污水的可生化性較好，試驗期間MBR和EMBR對BOD5均表現出良好的去除效果，且去除效果均較為穩定。其中MBR對BOD5的去除率介于88.2%~93.8%，平均去除率為91.1%，而EMBR對BOD5的去除率介于94.1%~98.8%，平均去除率為97.3%。很明顯，EMBR能夠在MBR的基礎上進一步去除生活污水中的BOD5(見圖3)。
2.3 對NH3-N的去除效果
由于膜分離技術的介入，MBR的HRT與SRT相分離，反應器可在較低的HRT與較高的SRT條件下運行，而較高的SRT有利于硝化細菌的生長，可提高反應器對氨氮的去除效果。考察了MBR與EMBR對NH3-N的去除效果，如圖4所示。
由圖4可知，MBR和EMBR均表現出良好的去除氨氮的效果，兩者對NH3-N的去除率均超過90%。其中MBR對NH3-N的平均去除率為92.8%，而EMBR對NH3-N的平均去除率為97.3%。
2.4 對TN的去除效果
一般而言，生物脫氮過程可分為2個步驟，第1個步驟是在好氧條件下的硝化反應過程，第2個步驟是在缺氧條件下的反硝化反應過程。在普通好氧式MBR中，好氧條件下的硝化反應過程進行得較為*，反應器對氨氮的去除效果較好，但由于缺少缺氧環境，反硝化反應過程受到嚴重影響。因此好氧式MBR的脫氮效果較差。為了進一步提高MBR的脫氮效果，在試驗過程中將DO控制在較低的水平(1.0 mg/L左右)，期望能在活性污泥內部實現缺氧或厭氧微環境以實現同步硝化反硝化，然而從檢測結果來看，MBR的脫氮效果仍然不是很理想。MBR與EMBR對TN的去除效果如圖5所示。
由圖5可知，MBR對TN的平均去除率僅為38.6%，脫氮效果較差，而EMBR對TN的平均去除率為48.7%，取得了較好的脫氮效果。
2.5 對TP的去除效果
考察了MBR與EMBR對TP的去除效果，如圖6所示。
生物除磷過程也需要2個步驟，一個是厭氧條件下聚磷菌的釋磷過程，另一個是好氧條件下聚磷菌的吸磷過程。由圖6可知，MBR和EMBR均取得了良好的除磷效果，分析其原因應該與DO濃度較低、SRT較小有關，DO較低有利于在活性污泥內部和反應器局部形成厭氧微環境，而SRT較小則有利于及時排除高磷污泥。另外，試驗結果同時顯示EMBR的除磷效果稍優于MBR，MBR對TP的平均去除率為76.2%，而EMBR對TP
選擇準則
1) 城市污水處理工藝應根據處理規模、水質特性、受納水體的環境功能及當地的實際情況和要求，經全面技術經濟比較后優選確定。
2) 工藝選擇的主要技術經濟指標包括：處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護難易程度、總體環境效益等。
3) 應切合實際地確定污水進水水質，優化工藝設計參數。必須對污水的現狀水質特性、污染物構成進行詳細調查或測定，作出合理的分析預測。在水質構成復雜或特殊時，應進行污水處理工藝的動態試驗，必要時應開展中試研究。
4) 積極審慎地采用高效經濟的新工藝。對在國內*應用的新工藝，必須經過中試和生產性試驗，提供可靠設計參數后再進行應用。
工藝流程說明
污水經格柵去除大顆粒狀和纖維狀雜質后流入三級厭氧生物處理，整個系統設在地坪以下,污水進入后自動沿系統內特定結構，逐次流經厭氧發酵室、厭氧腐化室、厭氧過濾室和溪流氧化床，進行三級厭氧生物處理和溪流氧化處理。
污水的厭氧生物反應有以下四個階段：
1、 水解階段：大分子物質降解為小分子物質，固體物質降解為可溶性物質；
2、 酸化階段：碳水化合物降解為脂肪酸；
3、 退化階段：有機酸和溶解的含氮化合物分解為氨、胺和二氧化碳（CO2）、氮（N2）、甲烷（CH4）、氫（H2）以及少量副產品硫化氫（H2S）、硫醇、糞臭素和吲哚等，這些副產品是帶有異味的氣體混合物。本系統設排氣管（或兼用建筑物雨水下水管），將反應氣體導入高空排放。
4、 甲烷化階段：甲烷菌將有機酸轉化為沼氣。不過，甲烷化階段主要在較長的厭氧時間內發生，本系統只經過部分甲烷化階段。
經過四個階段的厭氧生物反應，污水中的大部分有機污染物被厭氧菌去除。你好后污水流過溪流氧化床，殘留在污水中的可溶性（或半溶解性）的有機污染物，很容易在溪流氧化床中被好氧菌進一步分解而去除。
