農(nóng)村分散式污水處理適用技術(shù)及機理研究.pdf

1、農(nóng)村分散式生活污水的隨意排放對農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴重威脅，因地制宜的研究開發(fā)適合農(nóng)村分散式生活污水處理的新技術(shù)與新工藝是解決農(nóng)村水污染問題的關(guān)鍵所在。本研究基于上海市科委2007年度“科技創(chuàng)新行動計劃”項目崇明生態(tài)島建設(shè)科技專項“農(nóng)村分散式污水處理適用技術(shù)的應(yīng)用與示范”（編號:07dz12408），在崇明生態(tài)島面源污染控制示范區(qū)國家級生態(tài)村-前衛(wèi)村內(nèi)調(diào)查了農(nóng)村分散式污水的水質(zhì)水量特征，建立了復合型生物凈化槽-強化生態(tài)浮床組合工藝處理設(shè)

2、施及相應(yīng)微生物研究的小試裝置，研究了復合型生物凈化槽的啟動過程及其對農(nóng)村分散式污水中污染物質(zhì)的去除效果和機理，比較了強化生態(tài)浮床與普通浮床對污染物質(zhì)的去除效果、提出了強化生態(tài)浮床的強化依據(jù)及其對污染物質(zhì)的去除效果和機理，然后對復合型生物凈化槽優(yōu)勢菌株進行了條件優(yōu)化性能測定及鑒定，對強化生態(tài)浮床系統(tǒng)微生物生態(tài)學特征與功能進行了分析研究，最后對組合工藝的總處理效果及其經(jīng)濟技術(shù)適用性作了相關(guān)的分析。
　　 崇明島農(nóng)村地區(qū)人均用水量約為

3、95L/d，收集量只有用水量的40～45％，可收集的人均生活污水量約為40L/d。復合型生物凈化槽-強化生態(tài)浮床組合工藝位于崇明島前衛(wèi)村，整個工藝依次包括化糞池、復合型生物凈化槽和強化生態(tài)浮床。采用了好氧活性污泥預掛膜的方式對復合型生物凈化槽進行微生物膜的培養(yǎng)與馴化，在流量為0.5m3/d、平均水溫為25.7℃的條件下約10d便可培養(yǎng)成功。復合型生物凈化槽對COD的去除效果明顯，平均去除率夏季69.29％、秋季60.22％、冬季45.8

4、2％、春季59.45％，從沿程變化規(guī)律來看，第一格凈化槽去除貢獻率最大，整體上呈現(xiàn)出第一格、第二格及第三格凈化槽去除貢獻率的比值為5∶3∶2的趨勢;復合型生物凈化槽對氮的去除率不理想，但由于進水中氮的濃度較高，在低去除率的情況下仍舊保持了較高的氮去除量，第二格凈化槽去除貢獻率最大，整體上呈現(xiàn)出去除貢獻率的比值為3∶5∶2的趨勢;復合型生物凈化槽對磷的去除效果較好，平均去除率夏季37.74％、秋季33.58％、冬季28.95％、春季32.

5、36％，第一格、第二格凈化槽去除貢獻率較大，整體上呈現(xiàn)出去除貢獻率的比值為4∶4∶2的趨勢。
　　 在強化生態(tài)浮床中種植不同的浮床植物來實現(xiàn)全年不同季節(jié)植物的銜接作用，并在水生植物間利用纖維填料附著微生物膜，強化植物與微生物之間的協(xié)同作用，提高了微生物的濃度和數(shù)量，其對污染物質(zhì)的去除效率明顯優(yōu)于普通浮床。第一階段以茭白為浮床植物，對COD、NH4+-N、TP及SS平均去除率，普通浮床的分別為37.33％、74.54％、45.95

6、％和50.99％，而強化生態(tài)浮床的分別為51.11％、79.32％、64.14％和82.15％;為實現(xiàn)全年不同季節(jié)上植物的銜接作用，第二階段低溫下選擇喜寒植物水芹菜及第三階段中溫下選擇喜暖植物睡蓮作為浮床植物，結(jié)果表明強化生態(tài)浮床對污染物質(zhì)均保持著較好的去除效果。對污染物質(zhì)在強化生態(tài)浮床內(nèi)沿程變化的研究表明污染物變化規(guī)律各有差異，COD、TN、NH4+-N及TP的濃度沿程逐漸降低的，COD和TP第一段去除貢獻率最高，TN第三段去除貢獻率

7、最高;NH4+-N則不同季節(jié)有所差別，對于寒季而言，第二段去除貢獻率最高，暖季則是第一段和第二段的去除貢獻率均較高;SS的濃度沿程變化為先降低、再增加、最后降低，第一段去除貢獻率最大;NO3-N及NO2-N的濃度沿程變化為先增加后降低，其中NO3--N的第三段去除量最大，NO2--N的第四段去除量最大。
　　 通過以培養(yǎng)基為單位進行初篩和脫氮除磷實驗的復篩，得到了三株優(yōu)勢菌株:編號A-1、B-5及C-2，并在各自的最佳條件下進行

8、了優(yōu)化性能測定表明各菌株單獨脫氮除磷的效果均不理想。將三種菌株按照1∶1∶1的比例復合4d對TN的去除率達到了87.4％，7d對TP的去除率達到了57.9％，脫氮除磷效果明顯;運用正交試驗的方法確定了復合菌株的最佳環(huán)境條件并在該條件下進行了模擬農(nóng)村分散式生活污水脫氮除磷的性能測定，結(jié)果為14d中TN去除率達到了97％，TP去除率為63％，去除效果理想。運用離子色譜法和營養(yǎng)液培養(yǎng)法綜合分析菌株脫氮除磷后的產(chǎn)物組成，再采用革蘭氏染色法對菌株

9、進行初步判定，然后從基因的角度進行鑒定，建立了三種菌株的系統(tǒng)樹，運用16S rDNA基因序列分析法分析了三種菌株的基因序列，對菌株的理化指標分析表明:菌株A-1的理化指標符合奇異變形桿菌的特征，菌株B-5的理化指標符合門多薩假單胞菌的特征，菌株C-2的理化指標符合枯草桿菌的特征。對16S rDNA基因序列進行對比分析，發(fā)現(xiàn)與奇異變形桿菌同源性達到99％，與門多薩假單胞菌同源性達到98％，與枯草桿菌同源性達到98％。
　　 在強化

10、生態(tài)浮床中，纖維填料酶活性、細菌數(shù)量及微生物量基本上是從前到后沿程依次降低的，都是以夏季7月份最高，其它三個季節(jié)無明顯差異規(guī)律。蛋白酶、脲酶和脫氫酶活性上層纖維填料低于下層的，磷酸酶活性則是上層高于下層的，上層的細菌總數(shù)和下層的沒有明顯差異規(guī)律，微生物碳、氮均呈現(xiàn)出上層明顯低于下層的，微生物磷則是上層高于下層。從沿程各段變化來看，蛋白酶和脲酶活性的沿程各段變化與TN的去除貢獻率負相關(guān)性較差;磷酸酶活性的沿程各段變化與TP去除貢獻率、脫氫

11、酶活性的沿程各段變化與COD的去除貢獻率均正相關(guān)性顯著;從整體上來看，各個季節(jié)蛋白酶、磷酸酶活性分別與TN、TP總?cè)コ收嚓P(guān)性顯著;脲酶、脫氫酶活性分別與TN、COD總?cè)コ氏嚓P(guān)性較差。纖維填料上細菌的數(shù)量與污染物去除率之間沒有顯著相關(guān)性。因此無論是酶活性、細菌數(shù)量還是微生物量，都是強化生態(tài)浮床中不同季節(jié)的植物、纖維填料及微生物等各種因素聯(lián)合作用的結(jié)果，直接將一種參數(shù)與不同季節(jié)沿程各階段污染物去除貢獻率及污染物總?cè)コ手g建立線性關(guān)系

12、似乎過于簡單。
　　 總的來說CBPT-EEFR組合工藝對COD、TN、NH4+-N及TP具有較好的去除效果，全年平均去除率分別達到了79.59％、61.06％、72.14％和77.14％，出水NO3--N、NO2-N、PO43--P和SS濃度全年平均值分別為1.533mg/L、0.442mg/L、0.36mg/L和27.3mg/L，其中出水COD達到了城鎮(zhèn)污水處理廠一級A標準的要求，TN及TP出水達到了城鎮(zhèn)污水處理廠一級B標準