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一体式A/O-SBBR一体化设备在寒冷地区分散式农村污水处理中的推广探讨

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  • 日期:2024-10-27
  • 来源:上海论文网

建筑学论文哪里有?本研究基于将寒冷地区分散式农村污水污染物浓度高和排水具有周期性的特点,首先在实验室条件下考察了一体式A/O-SBBR处理寒冷地区分散式农村污水的效能及关键因素对处理效能的影响。

第1章 绪论

1.2.1 国外农村污水处理技术

(1)美国

20世纪70至80年代,美国已基本完成城乡一体化并实现了乡村污水处理的全面建设[17]。和我国一样,美国乡村地区人口居住密度较低,大多数地区不具备建设集中式污水处理站。在这种情况下,采取单独的污水处理系统的处理模式就更具有性价比,这就使分散式污水处理模式(Decentralized wastewater management, DWM)成为主流模式[18, 19]。美国环保署分别于1980年和2002年发布了《就地污水处理处置系统设计手册》与《就地污水处理处置系统指南》,详细介绍分散式污水的处理、处置技术[17]。目前,美国超过20%的住宅使用分散型污水处理系统[20]。从美国乡村污水治理的发展过程来看,主要经历了户外厕所就地处理、污水坑渗透、化粪池腐化和分散式污水处理系统的处理方式的演化[21]。如今,在乡村污水治理方面,美国在在运维模式和应用技术等方面,有着较为成熟、相对完善的体系,这为其乡村污水处理设施长期高效稳定的运行起到了保驾护航的作用[22]。

在技术方面,化粪池土壤吸收系统是应用最广泛的分散式农村污水处理技术[23]。该系统主要由化粪池与吸收场地两部分组成,其中化粪池主要起到收集的作用,吸收场地主要起到对污水的处理作用,吸收场地一般分为砾石型和无砾石型 [20]。改系统具备处理效能好、设计简单和价格合理的优势,然而对土壤、地质要求较高,同时大面积使用也曾导致地下水的污染问题,从而催生了一系列的辅助设备,例如低压管道系统、砂滤系统、化粪池出水格栅等[24]。诸多学者通过化粪池的结构进行改良,使化粪池起到一定的预处理的作用,从而降低吸收场地的处理负荷。Mikhaeil等[25]对传统型、单隔板型、双隔板型在不同的水力停留时间下处理生活污水的性能进行了研究,结果表明,对于不同池型的化粪池,目标污染物的去除率均与HRT成正相关。

第3章 一体式A/O-SBBR工艺处理分散式农村污水性能研究

3.1 一体式A/O-SBBR工艺在现有运行参数下处理分散式农村污水效能

本阶段的试验中,试验进水水质详见表2-2。本阶段试验过程中维持反应器HRT在24 h;曝气量控制在0.15 m³/h;同时整个试验过程中,室内温度保持在20℃,反应器中的温度在17~20℃之间;SRT大约15 d,反应器中MLSS在4500~5000 mg/L;试验装置经一次性进水7.5 L后,启动主反应区进水汽提装置20 min,将污水提升进主反应区,经主反应区间歇曝气反应9 h后(曝气时间45 min,停止曝气15 min),静沉2 h,先启动汽提排泥系统30s,然后启动汽提排水系统20min,经PLC控制汽提外排。在试验进行前,系统已经过30d的培养成功启动。

3.1.1 COD去除效果分析

图3-1为现行设计参数下的反应器COD去除情况,运行天数为17 d,超过一个SRT。当平均进水COD为489.35 mg/L,出水COD为45.20 mg/L,平均去除率为90.74%;出水COD值远远高于黑龙江省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB23/2456-2019)中三级标准。

从图中可以看出,在现行设计参数下,系统去除COD情况较为稳定:反应器在第4-5d,试验反应器进水COD浓度出现较大波动与此同时反应器出水浓度并未发生较大变化,COD去除率随之增高。第11-12d,在出水COD值基本维持不变的情况下,COD值去除率发生较为明显的变化,这主要是由于进水水质变化差值影响的。在整个过程中出水COD值均保持比较稳定的状态,一直维持在45±2 mg/L之间,出现这种现象主要原因主要是由于试验装置本身特性造成,试验装置为了提高微生物浓度,设置了组合填料,这样大大提高了实验装置的抗冲击性能。与此同时,由于试验装置是间歇运行,在反应器内实现了好样反应和缺氧反应的交替。缺氧阶段在吸附利用的同时,同时起到水解酸化作用,同时由于进水氨氮底物浓度较高,反硝化过程消耗有机物[80]。好氧曝气阶段,有机物主要作为微生物营养物质被消耗,同时好氧阶段硝化作用为反硝化作用提供底物[81]。

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第5章 微生物群落结构分析

5.1不同曝气量对微生物群落结构的影响

5.1.1 不同曝气量条件下微生物群落结构的多样性分析

16S r DNA基因是编码原核生物核糖体小亚基的基因,长度约为1542bp,其分子大小适中,突变率小,是细菌系统分类学研究中最常用和最有用的标志。本节将污泥样品进行16S r DNA测序,其中小试装置在Q=0.05 m³/h条件下第17天污泥样品编号为A-Q=0.05,小试装置在Q=0.10 m³/h条件下第18天污泥样品编号为A-Q=0.10,小试装置在Q=0.15m³/h条件下第18天污泥样品编号为A-Q=0.15。实验通过采用16S rRNA高通量测序技术揭示各反应器在颗粒污泥驯化阶段微生物多样性变化及群落的演替方向,判定颗粒污泥中各自的优势菌种。首先是物种的多样性分析,表5-1反映了不同曝气量情况下反应器内微生物种群多样性的变化。

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5.2不同HRT对微生物群落结构的影响

5.2.1 不同HRT条件下微生物群落结构的多样性分析

本节将污泥样品进行16S rDNA测序,其中小试装置在HRT=24h条件下第17天污泥样品编号为HRT=24,小试装置在HRT=18h条件下第18天污泥样品编号为HRT=18,小试装置在HRT=12h条件下第18天污泥样品编号为HRT=12。

实验通过采用16S rRNA高通量测序技术揭示各反应器在颗粒污泥驯化阶段微生物多样性变化及群落的演替方向,判定颗粒污泥中各自的优势菌种。首先是物种的多样性分析,表5-2反映了不同曝气量情况下反应器内微生物种群多样性的变化。

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结论与展望

本研究基于将寒冷地区分散式农村污水污染物浓度高和排水具有周期性的特点,首先在实验室条件下考察了一体式A/O-SBBR处理寒冷地区分散式农村污水的效能及关键因素对处理效能的影响。与此同时,分别在实际分散式农村污水全部收集、灰水收集不完全和仅收集黑水的水质条件下,考察了现场一体式A/O-SBBR工艺的污染物去除效果和抗冲击能力。最后,通过对比不同条件下实验室小试装置的微生物群落结构,考察了不同因素对微生物群落结构及功能的影响。主要结论如下:

(1)在曝气量Q=0.15m³/h,HRT=24h,间歇曝气周期为好氧-缺氧45-15min时,一体式A/O-SBBR工艺在处理分散式农村污水中具有良好的效果,当平均进水COD、NH4+-N、TN和TP浓度分别为489.35 mg/L、72.01 mg/L、82.80 mg/L和6.94 mg/L情况下,平均出水COD、NH4+-N、TN和TP浓度分别为45.20 mg/L、13.28 mg/L、22.27 mg/L和4.53 mg/L。满足黑龙江省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB23/ 2456-2019)中三级排放标准的要求。

(2)曝气量对分散式农村污水中TP的去除没有明显的影响,曝气量对COD、NH4+-N、TN去除具有比较明显的影响,当曝气量由Q=0.05m³/h增加至Q=0.10m³/h过程中,COD、NH4+-N、TN的去除率由77.03%、65.50%和54.68%增加至90.74%、83.86和72.95%,当曝气量由Q=0.10m³/h增加至Q=0.15m³/h时COD、NH4+-N、TN的去除率变化不大。

(3)HRT对分散式农村污水处理中TP去除没有比较明显的影响,对COD、NH4+-N、TN去除具有比较明显的影响,随着HRT的增加COD、NH4+-N、TN的去除率也随之增加,在HRT=18h和HRT=24h时各项污染物出水浓度均能满足农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB23/ 2456-2019)中三级排放标准的要求。

参考文献(略)

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