TBO技術在農村生活污水治理中的應用

周其胤　趙軍　賀振洲　高毛林　高寒

摘要 研究TBO技術處理農村生活污水的效果。結果表明，系統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（GB ?18918—2002）一級A標準，處理系統對COD、氨氮、總磷和懸浮物的平均去除率分別為83.7%、90.4%、85.0%和92.6%。同時TBO技術運行費用低、自動化程度高、管理方便，適應我國農村生活污水處理現狀。

關鍵詞 TBO技術;農村生活污水;治理;去除率

中圖分類號 X703文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）11-0097-03

Abstract The effect of TBO technology in treatment of rural domestic sewage was studied.The research results show that the main pollutant indicators of the system effluent could steadily reach the GB189182002 first A emission standards in urban sewage treatment plant pollutant discharge standards.The average removal rates of COD，NH3-N，TP and SS by the treatment system were 83.7%，90.4%，85.0% and 92.6%，respectively.Meanwhile，TBO technology had low operating costs，high degree of automation and convenient management，which was suitable for the status of rural domestic sewage treatment in China.

Key words TBO technology;Rural domestic sewage;Manage;Removal rate

當前農村社會經濟發展迅速，但農村水務發展滯后，農村水污染物排放量的比例維持高位，占全國水污染物排放量的比例超過50%，且處理率普遍較低。至2018年，農村污水排放量約230億t，污水處理率僅為22.0%，遠低于城鎮污水90%以上的處理率。未來我國污水處理的主戰場將由城市轉向農村。農村污水大量排放嚴重影響了農村地區的生態環境，并對當地居民的飲用水安全構成威脅[1-3]。

農村生活污水處理常用技術有生化處理技術和生態處理技術[4-5]。然而生化處理技術及其衍生技術多采用強動力曝氣，運行費用高，維護復雜。人工濕地占地面積大，在低溫下處理效果很差甚至失效，夏天則會滋生蚊蟲。傳統的地下滲濾占地面積大，且滲濾無充氧系統，不能滿足不同種微生物的生長需求。根據我國國情，只有占地面積小、投資少、運行成本低、維護簡便、氣候適應性強的污水處理技術才能推廣使用。TBO污水處理技術（temperature biological media oxidation treatment method，其中T是保溫，B是生物，O是曝氣）是在慢速滲濾與快速滲濾技術的基礎之上研發出來的一項新型的污水處理工藝，其增加了對生物填料的充氧曝氣。該研究通過對TBO污水處理工藝進行研究，分析TBO污水處理技術對COD、NH3-N、TP、SS的去除效果，以期為TBO技術的實際應用提供數據支持，也為農村生活污水處理提供指導。

1 項目概況

1.1 污水來源 該項目依托安徽省六安市某農村污水處理工程，項目服務人口約2 500人，處理規模200 m3/d。生活污水包括灰水和黑水兩部分，黑水指廁所沖洗糞便的高濃度生活污水，灰水指除沖廁所以外的廚房用水、洗衣和洗浴用水等的低濃度生活污水，其設計進水與出水主要指標見表1。

1.2 工藝流程 TBO污水處理技術主要由提升井、隔渣沉砂池、厭氧池、調節池、TBO生態處理系統、反硝化池和PLC全自動電控系統組成，工藝流程如圖1所示。

生活污水經過預處理后由提升泵提升進入TBO系統，提升泵由液位控制器自動控制。污水通過扇形噴頭均勻分布進入池體填料層（由承托層、生物填料、阻斷層、砂礫層），污染物被吸附在不同功能結構層的填料的微生物截留、吸附，并最終通過微生物分解轉化，達到污水凈化的目的。TBO系統的出水進入反硝化池，從而進一步去除TN，污水達標排放。

1.3 污水系統運行和維護 系統運行方式為間歇式進水-落干-曝氣，每天循環運行8次，每次進水30 min，落干耗時25～30 min，待污水落干后每隔1 h曝氣15 min。

污水處理裝置采用可編程序控制器（PLC）控制水泵、風機等設備的啟閉和自動切換，實現設備自動化運行，不需要人工值守。同時開發了無線遠程監控系統，對污水處理設備進行24 h監控，從而保證了污水處理設備的運行。

1.4 主要構筑物參數 提升井：地埋式磚混結構，有效水深3.5 m，總容積7 m3;隔渣沉砂池：地埋式碳鋼結構，水力停留時間2 h，有效水深2 m，總容積17 m3;厭氧池：地埋式碳鋼結構，水力停留時間4 h，有效水深2 m，總容積50 m3;調節池：地埋式碳鋼結構，水力停留時間6 h，有效水深2 m，總容積67 m3;TBO系統：地埋式磚混結構，總平面面積300 m2，系統總高度1 m;反硝化池：地埋式磚混結構，水力停留時間6 h，有效水深2 m，總容積67 m3。

1.5 分析項目和方法 設備運行穩定后，前28 d每7 d取樣1次，28 d后每14 d取樣1次，分析進水和出水水質。進水和出水具體分析項目為COD、NH3-N、TP、SS。采用《水和廢水監測分析方法（第四版增補版）》[6]中的方法進行分析。

2 運行效果

2.1 對COD的去除效果 由圖2可知，運行穩定后TBO工藝對COD具有較好的去除效果。監測數據表明，COD進水的平均濃度為234 mg/L，COD出水的平均濃度為38 mg/L。TBO工藝對COD的平均去除率83.7%。這說明TBO系統的抗污染負荷能力強。7次采樣監測結果表明，處理水中的COD濃度均保持在《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A要求的50 mg/L以下。這是因為TBO工藝采用間歇性曝氣充氧，有助于系統的富氧，從而促進附著在生物填料表面的微生物對氧的吸收和利用，同時充足的氧也保證了生物填料上好氧微生物繁殖，微生物的活性增強，有機物進入TBO系統后，首先經過填料的吸附作用被截留下來，然后通過微生物的生物氧化作用被降解。

2.2 對NH3-N的去除效果 由圖3可知，TBO工藝對NH3-N的平均去除率為90.4%，7次采樣監測結果顯示出水中氨氮的濃度均維持在一級A標準的5 mg/L。NH3-N去除的主要原理是溶解氧充足的情況下，NH3-N轉化為硝態氮[7]，除此之外NH3-N的去除也可能是因為介質表面對NH3-N的吸附作用[8-9]。在傳統的生化和生態工藝中，當環境中溫度較低時，微生物的活性將會明顯的降低，一般冬季污染物去除率很低。而研究結果得出在11月份，TBO工藝處理后的NH3-N的去除率仍然在90%以上，這是因為對TBO系統里的填料進行了曝氣保溫，從而保證了TBO系統的溫度。因此，出水中NH3-N的濃度也低于5 mg/L。

2.3 對TP的去除效果 由圖4可知，TBO工藝對TP的平均去除率為85.0%。這是因為生物填料主要為250～500 ℃煅燒的褐鐵礦，其為具有微納米多孔結構特征的礦物材料，該材料具有比表面積大、孔隙率高、表面活性官能團多以及電荷可變性強等特點，使其對磷具有物理吸附作用、化學吸附與沉淀作用，并與中粗砂、黏土和輔助填料交替構成生物填料層，對污水中磷具有高效專性吸附作用[1，10]。另外，TBO系統采用的是噴淋布水，污水與生物填料接觸更加均勻，從而有利于總磷的去除[11]。

2.4 對SS的去除效果 由圖5可知，TBO對SS的平均去除率為92.6%。這與三格化糞池、人工濕地、傳統土地處理等農村污水處理技術[12]相比，TBO對SS的去除率高，這主要是因為TBO系統采用的是間歇式進水和曝氣充氧的方式，這有利于SS的高度分散。同時，間歇進水使得生物填料存在干濕交替[13-14]，其可以防止由于有機物和微生物代謝產物的積累造成TBO池體表層空隙過度堵塞，有效地提高TBO系統的性能，保持穩定的處理水量和處理效果[15]。

3 經濟技術評價

工程項目總造價60萬元，占地面積400 m2，其中TBO系統的300 m2可以二次利用，用于綠化。運行費用主要是動力費。動力費主要為提升泵、鼓風機，提升泵平均用電負荷為22 kW/d，鼓風機平均用電負荷為4.4 kW/d，即春夏秋3季平均每天耗電26.4 kW·h，水處理費0.08元/t;冬季平均每天耗電33.3 kW·h，水處理費0.10元/t。與傳統的生化、生態污水處理技術相比，TBO技術占地面積小，處理水質好，運行方式靈活。從推廣應用的角度考慮，TBO技術適用于當前農村生活污水治理。

4 結論

采用TBO工藝對農村生活污水進行處理，系統對COD、NH3-N、TP、SS的平均去除率分別為83.7%、90.4%、85.0%、92.6%。且處理出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）規定的一級A標準。

TBO工藝的運行費用僅為0.08元/t，冬季0.10元/t。同時采用PLC全自動控制，無需人員值守。TBO工藝能適應我國國情的污水處理工藝。

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