腐殖填料滤池（HF）工艺处理冲厕污水技术研究

【摘要】：随着我国经济的快速发展,农村城市化水平不断提高,然而由于村镇居住区域性集中以及改水改厕的普及,村镇生活污水经化粪池预处理后排放或直接排放已经成为村镇水环境恶化的主要原因。针对我国农村生活污水的特点,许多研究人员提出较为经济可行的方法是针对村落或居民点采用分散式处理,但现有生活污水分散式处理技术主要是以自然村或镇为单元的污水收集和处理,且绝大部分以混合生活污水为处理对象,同时较少考虑处理尾水回用等资源化问题。事实上改水改厕后农户已经具备了分质分流的硬件条件,同时存在中水回用的需求,实现以户为单位生活污水分质处理的解决方案是农村生活污水系列解决方案的重要组成部分,对农村节水减排具有积极的现实意义。本论文拟采用腐殖填料滤池工艺(Humified media Filter, HF工艺)进行生活污水分散分质处理技术的研究。 HF工艺的前期研究多以腐殖垃圾为填料,该工艺处理污水效果好,运行费用低,操作简单,是一种适用于农村分散处理生活污水要求的新技术。然而用其处理污水时还存在总氮去除率低和表层填料易堵塞问题,于是当用HFI艺处理冲厕污水时,还需进行工艺优化和填料改进方面的研究。 用泥炭做吸附剂静态吸附磷和氮,研究吸附质初始浓度、吸附时间、温度、pH值对吸附效果的影响,为泥炭滤池吸附与生物降解协同作用的研究奠定基础。结果显示,泥炭对磷和氮的最佳吸附时间段为0～15min,因该阶段不仅吸附速率大,而且吸附量也最优。泥炭对磷吸附是一个放热反应,升高温度不利于磷的吸附,吸附特征可用Langmuir等温吸附模型进行描述；泥炭对氨氮的吸附量随温度的升高先增大后减小,且等温吸附可用Freundlich等温线拟合。pH对泥炭吸附磷的效果影响很大,偏碱不利于泥炭对磷的吸附；泥炭对氨氮的吸附随pH的升高而增大,但当pH达到8时,泥炭出现有机碳溶出现象,不利于泥炭材料的稳定性。在用泥炭做吸附剂时,为防止腐殖质的溶出,要控制溶液的pH值不大于8。 以泥炭为HF工艺表层填料进行南园探索性试验时,研究了HF工艺处理冲厕污水的效能及其影响因素。夏季运行时回流水量控制在25%,其对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率达到79.2%,79.7%,44.0%和83.8%,冬季运行时回流水量控制在50%,其对COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率达到48.7%,26.3%,16.7%和37.2%,分析结果为,泥炭持水性好,不利于落干期水和空气的接触,且泥炭机械性能较差,易于收缩和膨胀。冬季水力负荷为0.76m3/(m2·d),运行三个月后仍未出现装置堵塞问题,说明泥炭较腐殖垃圾有较好的抗堵塞性能。 在前期研究的基础上,提出将腐殖垃圾中的微生物与泥炭组合的思路,验证复合后的腐殖填料装填入HF工艺滤池时,滤池的工作效能。通过对以泥炭和腐殖垃圾不同配比为复合腐殖填料的实验柱比较,发现当泥炭和腐殖垃圾的初始微生物量碳比为1：3时,实验柱污水处理效能更加稳定,处理效果较佳；当初始微生物量碳比为1：2时,渗透系数最大,填料的微生物量碳最大,复氧效果最佳,并且通过泥炭和腐殖垃圾的配比,可有效缓解高pH值(8)时,填料腐殖质的溶出现象,且泥炭和腐殖垃圾的初始微生物量碳比为1：5时,腐殖质溶出最少。可见投加腐殖垃圾后,腐殖垃圾内的微生物和泥炭的协同作用,提高了填料的抗堵塞性能和污水处理效能,达到了预期的效果,且泥炭和腐殖垃圾初始微生物量碳为1：3时效果最优。 在填料的改进方面,需进一步研究泥炭与腐殖垃圾复合填料的最优配比,更好的提升填料的抗堵塞性能和污水去除的稳定性；同时,需要进一步研究复合腐殖滤池工艺对有机物、氮和磷的去除机制,为工艺的推广应用提供更广阔的空间。

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