王金倩 向星 魏文濤

[摘要]以具有小型規(guī)模養(yǎng)殖戶的農(nóng)村污水為研究對象，采用實(shí)驗(yàn)室配水水質(zhì)，選用間歇進(jìn)水方式，分三階段進(jìn)行梯度式生物馴化培養(yǎng)，每段為期30天，每12h測定出水中COD、氨氮、磷源變化濃度，計(jì)算去除效率。結(jié)果表明，經(jīng)過馴化的厭氧菌能夠?qū)Ω哓?fù)荷村鎮(zhèn)污水進(jìn)行較高程度的處理。COD去除率達(dá)87.5%，磷去除率達(dá)63%，氨氮去除率達(dá)73.8%，基本滿足地區(qū)要求二級標(biāo)準(zhǔn)，較之深井工藝，節(jié)省運(yùn)作費(fèi)用310.5元/d。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)村污水；污泥馴化；去除率；運(yùn)行費(fèi)用

[中圖分類號]X703.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

自中共中央將“三農(nóng)”問題寫入工作報(bào)告，到2018年已過去15年，“三農(nóng)”問題一直都是社會討論的重點(diǎn)與難點(diǎn)，尤其是農(nóng)村的污水處理問題。農(nóng)村生態(tài)環(huán)境面積占中國國土的三分之二，全國人口中，居住鄉(xiāng)村的人口為74471萬人，占總?cè)丝诘?7.01%，然而，農(nóng)村的污水處理現(xiàn)狀卻不容樂觀。以農(nóng)村污水處理走在全國前列的江蘇省為例，常熟市305座污水處理設(shè)施中，約72.5%的設(shè)施處于停運(yùn)閑 置或者無法正常運(yùn)行的狀態(tài)?？梢姡鬯幚硐到y(tǒng)覆蓋率不是問題的關(guān)鍵，而是否能夠運(yùn)行，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本才是“重中之重”，尤其是具有時(shí)間性、水量小、高負(fù)荷、高氮磷特點(diǎn)的村鎮(zhèn)污水。針對其特點(diǎn)國內(nèi)學(xué)者較多關(guān)注處理設(shè)施的構(gòu)建，而適用于村鎮(zhèn)污水的高性能活性污泥卻鮮有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以具有分散小型規(guī)模養(yǎng)殖戶的村鎮(zhèn)為研究對象，分析其污水特性，通過實(shí)驗(yàn)室馴化，獲得可適應(yīng)此嚴(yán)苛生存條件的高性能缺氧顆粒污泥。

1 材料與方法

1.1 主反應(yīng)器

實(shí)驗(yàn)使用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（Up-flow Anaerobic Sludge Bed，UASB），設(shè)計(jì)反應(yīng)器有效容積約為 10.38L，進(jìn)水水量為120～300mL/min，間隔24h進(jìn)水，進(jìn)水未去除溶解氧，污泥處于缺氧狀態(tài)，接種污泥為遼寧省撫順市三寶屯污水處理廠的厭氧池污泥。實(shí)驗(yàn)過程中每 12h測定每反應(yīng)器水質(zhì)的COD、TP、NH4+-N濃度，算出去除率。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

根據(jù)孫瑞敏、王亮等人的研究水質(zhì)數(shù)據(jù)，參考李金頁的污泥馴化方法，以營養(yǎng)鹽濃度梯度遞增的進(jìn)水馴化污泥，碳源由葡萄糖提供，磷源由磷酸二氫鉀提供，氮源由氯化銨提供，每階段反應(yīng)30天，詳見表1。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 低負(fù)荷階段

系統(tǒng)運(yùn)行至第4天，COD 的去除率明顯提高，達(dá)到 64.7%。連續(xù)運(yùn)行10 天，COD 去除率緩步上升，并穩(wěn)定至 72.3%，此時(shí)認(rèn)為反應(yīng)器啟動(dòng)成功。繼續(xù)運(yùn)行，反應(yīng)器內(nèi) COD 的去除率進(jìn)一步得到提高，直至階段結(jié)束，達(dá)到 79.4%，出水 COD 濃度為 105.9mg/L磷源去除率在第10天時(shí)達(dá)到此階段峰值，去除率為49.8%，隨后明顯下降，可見此階段系統(tǒng)在前期階段除磷能力不夠穩(wěn)定，需要繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)馴化。氨氮去除效率逐步提高，系統(tǒng)運(yùn)行至30天時(shí)，氨氮去除率達(dá)55%，并仍有提升空間。

2.2 高負(fù)荷階段

本階段進(jìn)水COD負(fù)荷提升至1000mg/L，磷酸鹽、銨鹽濃度依然三個(gè)階段添加。此階段為系統(tǒng)運(yùn)行的第31～60天，污泥表現(xiàn)出良好的沉降性能，污泥更加穩(wěn)定，并開始出細(xì)微小顆?；默F(xiàn)象。COD去除率穩(wěn)定提升至系統(tǒng)運(yùn)行的第60天，COD的去除率達(dá)到82.2%，出水COD濃度為178.5mg/L。磷源去除率在第50天后逐漸穩(wěn)定并有所提升，至階段結(jié)束除磷率達(dá)49.8%，表現(xiàn)一定的增長空間。氨氮去除率表現(xiàn)良好，表現(xiàn)逐步提升。

2.3 高負(fù)荷穩(wěn)定階段

本階段仍以30天為期，此階段系統(tǒng)逐步穩(wěn)定，COD、磷源、氨氮去除率均表現(xiàn)為穩(wěn)定增長，污泥顆粒較之第一階段有明顯增大，沉降性能進(jìn)一步提升。至反應(yīng)結(jié)束COD、磷源、氨氮去除率分別為87.5%、63%、73.8%，仍在穩(wěn)步提升，推測長時(shí)間連續(xù)培養(yǎng)可形成更加穩(wěn)定的顆粒污泥系統(tǒng)，可滿足農(nóng)村污水處理特點(diǎn)。現(xiàn)階段馴化系統(tǒng)，基本達(dá)到地方農(nóng)村污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求的二級標(biāo)準(zhǔn)，極大地降低了農(nóng)村污水處理站的運(yùn)行成本。

以較為節(jié)省成本的深井曝氣工藝為例，每立方米廢水耗電1.85kwh，電費(fèi)0.55（以0.30元/kwh計(jì)），設(shè)備折舊0.485元/m3，處理300m3/d的用水量，即可節(jié)省310.5元/d，有效且合理解決了污水站因處理成本過高而無法正常運(yùn)行的情況。

3 結(jié)論

經(jīng)過三個(gè)階段的馴化，污泥活性高，處理能力逐步穩(wěn)定，COD、磷源、氨氮的去除率最終為87.5%、63%、73.8%，仍表現(xiàn)逐步提高的趨勢，存在可提升的空間。間歇式進(jìn)水方式可以合理解決農(nóng)村地區(qū)污水水量不穩(wěn)定且日均水量小的問題，也可解決受季節(jié)影響的污水處理水量波動(dòng)，同時(shí)能夠有效節(jié)省污水站運(yùn)行成本，降低耗電量。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 盧金濤. 農(nóng)村生活污水與垃圾調(diào)查及其處理技術(shù)選擇[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[2] 劉平養(yǎng)，顧天苧.農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的長效管理模式探討[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2016（05）：12-14.

[3] Wan Y S， Zhang P， Li D L， et al. Analysis on selection of domestic sewage treatment method in rural area.[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)（英文版）， 2011， 32（01）：44-47.

[4] 孫瑞敏. 湖北省農(nóng)村生活污水水量水質(zhì)調(diào)查與分析[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2010.

[5] 王亮，陳重軍，陳英旭，等.規(guī)?；i場養(yǎng)殖廢水UASB-SFSBR-MAP處理工藝中試研究[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（03）：979-985.

[6] 李金頁.廢水厭氧生物除磷技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2008.

[7] 譚智，汪大翚，張偉烈.深井曝氣工藝處理高濃度制藥廢水[J].環(huán)境污染與防治，1993（06）：6-8+38.