TBO+反硝化池組合工藝冬季運行效果研究

王翔宇 匡武 周其胤 徐海峰

摘要 [目的]研究TBO+反硝化池組合工藝冬季運行效果。[方法]通過加熱風機對深滲濾系統進行充氧，保證微生物有足夠的溶解氧和溫度，從而形成TBO工藝（保濕生物膜曝氣技術），并與反硝化池組合形成新的組合工藝處理農村生活污水。[結果]COD去除效率提升了12%，平均去除率達到85.0%；NH3-N去除效率提升了10%左右，平均去除率達到79.8%。[結論]該組合工藝抗沖擊負荷能力強、氮磷去除效率高、自動化程度高、節能環保，并適應安徽省皖北地區氣候環境。

關鍵詞 農村生活污水；微動力；TBO；反硝化；組合工藝；冬季運行效果

中圖分類號 X703 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）18-0062-03

Study on the Winter Running Effect of TBO+ Denitrification Pool Combined Process

WANG Xiangyu1，KUANG Wu1，ZHOU Qiyin2 et al

（1.Provincial Key Lab of Reserch on Wastewater Treatment Technology， Anhui Research Academy for Environmental Science， Hefei，Anhui 230022； 2.Natural Environment in Anhui Science and Technology Co.， LTD， Luan，Anhui 237014；3. Luan Environmental Information and Education Center，Luan，Anhui 232401）

Abstract [Objective] The research aimed to study the winter running effect of TBO + denitrification pool combination process.[Method]The oxygen in the deep infiltration system was oxygenated by the heating fan to ensure that the microorganisms had enough dissolved oxygen and temperature，a TBO process （moisturizing biofilm aeration technology） was thus formed and combined with a denitrification tank to form a new combined process for the treatment of rural domestic sewage.[Result]The COD removal efficiency increased by 12%， the average removal rate reached 85.0%， the NH3N removal efficiency increased by about 10%， and the average removal rate reached 79.8%.[Conclusion]The combined technology has strong antishock load capability， high nitrogen and phosphorus removal efficiency， high degree of automation， energy conservation and environmental protection， and adapts to the climate and environment of northern Anhui Province.

Key words Rural domestic sewage；Micro power；TBO；Denitrification；Combination process；Winter running effect

針對農村生活污水的特點及農村經濟技術現狀，微動力污水處理設施以其良好的達標性與經濟性受到廣泛關注[1-3]。近年來，微動力技術尤其是土地滲濾工藝得到快速發展[4-9]。筆者針對傳統高負荷滲濾田工藝冬季運行，微生物活性降低，導致污水處理效果低下的問題，通過試驗進行工藝改進，在傳統高負荷滲濾田工藝的基礎上，通過加熱風機對滲濾系統進行充氧保證微生物有足夠的溶解氧和溫度，從而形成TBO工藝（保濕生物膜曝氣技術），并與反硝化池組合成新的組合工藝，研究在不同條件下組合工藝對COD、NH3-N的處理效果。

1 項目概況

1.1 污水來源

該試驗依托于安徽省皖北某集中式農村污水處理工程，該處理站處理規模為100 m3/d。污水主要以當地農村的生活污水為主，混雜部分雨水，該廢水有機物濃度高。進出水水質見表1。

1.2 工藝流程

采用TBO+反硝化池組合工藝對安徽省某地農村生活污水進行處理，工藝流程見圖1。

原污水經管網收集后進入污水處理站區，污水首先經過格柵格網去除塑料袋、布條等垃圾雜物后進入初沉池，沙子等一些比重較大的顆粒物會沉淀于沉淀池的底部。初沉池的出水進入調節池，污水在調節池內進行水質水量的調節。 提升泵定時定量地將污水送入TBO系統，污水在TBO系統內通過散水管網平均分配于整個散水層，當污水在TBO 系統內橫向運移和向下滲濾的同時，污水中的污染物被填料攔截、吸附并被附著于填料表面的微生物（活性菌）分解和轉化而去除。同時為增加氧氣供應量，需要定時定量地對TBO系統進行有效充氧。TBO系統的出水進入反硝化池，從而進一步去除TN。污泥被填料截留，定期清理，污水經放流槽達標排放。

2 工藝特點

TBO+反硝化池組合工藝具有明顯優勢，抗沖擊負荷能力強、氮磷去除率高、高負荷、微動力自動化程度高、運行管理難度小。

受農村生活水平、生活習慣、環境等的影響，農村生活污水特性與城鎮污水具有明顯的差異，因此不能將成熟的城鎮污水處理技術直接用于農村生活污水的處理。而且我國農村生活污水處理的研究起步較晚，缺少相關的污水處理政策和法規，并缺乏相關的設計規范和標準，因此如何根據農村實際情況選擇合適的處理技術顯得尤為重要[10]。農村污水處理工藝對比見表3。

3 工藝改進試驗分析

3.1 組合工藝對COD的去除效率

選擇測定夏季、冬季、冬季（加熱）系統3種情況下，系統穩定出水時連續7 d COD進出水濃度。結果表明（圖2），進水COD濃度為161.0～309.5 mg/L。夏季：出水COD濃度為20.0～32.0 mg/L，平均去除率為90.1%，去除效果穩定，工藝抗沖擊負荷能力強，出水COD能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918—2002 一級A排放標準要求。

冬季：出水COD濃度為53.1～64.3 mg/L，平均去除率為73.2%，去除效果明顯低于夏季，這主要是由于皖北地區冬季氣溫低（-5 ℃），植物的新陳代謝緩慢，導致系統充氧不足，微生物活性降低導致。

冬季（加熱后）：通過加熱風機向TBO系統內通入熱風后，工藝對COD的去除效率明顯增加。工藝出水COD濃度為34.0～50.0 mg/L， COD去除效率提升了12%，平均去除率達到85.0%，去除效果穩定，工藝抗沖擊負荷能力得到有效增強，出水COD能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918—2002 一級A排放標準要求。

3.2 組合工藝對NH3-N與SS的去除效率

由圖3可知，進水NH3-N濃度為26.5～40.9 mg/L。

夏季：出水NH3-N濃度為3.4～4.3 mg/L，平均去除率為87.2%，去除效果穩定，工藝抗沖擊負荷能力強，出水NH3-N能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918—2002 一級A排放標準要求。

冬季：出水NH3-N濃度為8.0～10.3 mg/L，平均去除率為69.9%，去除效果明顯低于夏季，這主要是由于冬季氣溫低，植物的新陳代謝緩慢，導致系統充氧不足，微生物活性降低導致。溫度降低對主要污染物排放指標存在一定的影響，主要對NH3-N的去除影響大，造成NH3-N出水不能穩定達到排放標準。

冬季（加熱后）：通過加熱風機向滲濾田內通入熱風后，工藝對NH3-N的去除效率明顯增加。工藝出水NH3-N濃度為5.3～6.5 mg/L，NH3-N去除效率提升了10%左右，平均去除率達到79.8%，并且去除效果穩定，工藝抗沖擊負荷能力得到有效強，出水各主要污染物指標能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918—2002 一級A排放標準要求。

4 效益分析

4.1 經濟效益

該工藝系統全自控，無需專門的人員維護，基建投資不高，并且運營費用比較低，能很好地適應農村經濟技術條件薄弱的現狀。

春夏秋三季運行耗電總量約 16 （kW·h）/d，即處理電耗為 0.08（kW·h）/t，按0.7元/（kW·h）計，電費為0.056元/t水；冬季因加熱需要全天運行，耗電總量為60～80 kW·h，電耗為 0.12～0.16（kW·h）/t水，即冬季電費為 0.084～0.108元/t水，平均運行費為非冬季 0.06元/t水、冬季0.10 元/t水。

4.2 環境效益

工程建設后，按照污水進水水質（COD為300 mg/L，NH3-N為60 mg/L，TN為70 mg/L，TP為6 mg/L）和出水水質（COD為33 mg/L，NH3-N為4.7 mg/L，TN為13.6 mg/L，TP為0.48 mg/L）計算，每年可削減COD 57.67 t、NH3-N 11.94 t、TN 12.18 t、TP 1.19 t，極大地改善了周邊水系的環境質量，避免了污水的隨意排放而致使村莊周邊水塘和河流富營養化、發黑發臭現象。

4.3 社會效益

農村生活污水的治理對區域污染防治所起的作用是非常巨大的，有效改善附近地表水的水質及農村的人居環境和農村生態環境，極大地減少了疫病暴發或流行病的潛在危險，促進了區域經濟發展，促使社會效益、環境效益和經濟效益進一步協調。

5 結語

（1）通過試驗進行工藝改進，在傳統高負荷滲濾田工藝的基礎上，通過加熱風機對深滲濾系統進行充氧，保證微生物有足夠的溶解氧和溫度，從而形成TBO工藝（保濕生物膜曝氣技術），并通過與反硝化池組合形成新的組合工藝處理農村生活污水，該工藝抗沖擊負荷能力強、氮磷去除效率高、自動化程度高、節能環保，適應安徽省皖北地區氣候環境。出水各主要污染物指標能穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918—2002 一級A排放標準要求。

（2）采用高負荷微動力技術，日常運行費用僅為0.05～0.12元/m3，冬季皖南、皖中、皖北運行費用呈遞增模式，差值約為0.02元/m3，有效緩解了農村污水處理站“建得起，養不起”的矛盾，可以納入國家節能減排計劃。

（3）采用可編程序控制器（PLC）全自動控制系統，具有運行費用低、運行管理方便、自控程度高、運行設備較少的優點，能適應我國農村專業管理人員缺乏、技術水平相對落后的現狀。并且系統為地埋式，占地面積小，可以覆土后作為公共綠地或景觀，極大地節省了土地資源，實施整體性好，使用壽命長。配套景觀建設也給污水處理設施提供了一個額外的觀賞價值。

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