高效藻类塘系统处理农村污水脱氮除磷及其强化研究_黄翔峰

水污染治理高效藻类塘系统处理农村污水脱氮除磷及其强化研究＊黄翔峰何少林陈广李旭东杨殿海周琪(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092)摘要研究了高效藻类塘系统处理太湖地区农村污水脱氮除磷效果及其强化措施。高效藻类塘和水生生物塘HRT分别为8d和4d,出水溶解CODCr的浓度低于100mgL。高效藻类塘系统的总氮和氨氮的全年平均去除率分别为46.6%和90.4%。两级高效藻类塘内氨氮的去除途径主要包括生物同化、氨氮的挥发和硝化作用等,其中硝化作用为主导作用;水生生物塘去除总氮的主要途径为颗粒有机氮的沉淀去除和硝态氮的反硝化。出水总磷浓度全年平均值为3.33mgL,高效藻类塘系统的脱氮除磷能力欠佳。通过降低水生生物塘内水深、采用废弃石膏作为填料构建了新型复合水生生物塘,HRT=1.6d条件下,复合水生生物塘出水总氮和总磷可分别保持在5mgL左右和<1mgL,可达到GB18918-2002一级B排放标准。关键词高效藻类塘水生生物塘农村生活污水脱氮除磷强化＊国家高技术研究发展(863)项目(2002AA601012)0引言近年来,太湖流域点源污染控制工程得到了有效的实施,但农村生活污水、农田径流和养殖污水成为太湖水体富营养化的主要污染物来源。考虑到农村的经济基础和管理水平的现状,应因地制宜的采用投资省,能耗低,管理简便的农村生活污水处理技术。高效藻类塘(HighRateAlgaePond,HRAP)是由美国加州大学伯克利分校Oswald教授提出并发展的一种传统稳定塘的改进形式[1-2]。HRAP内存在的菌藻共生体系有着比一般稳定塘更加丰富的生物相,对有机物、氮和磷均有较好的去除效果。HRAP出水中藻类含量较高,直接排入水体会引起受纳水体中藻类的过度生长,污染受纳水体。因此出现了其它诸多分离方法,如絮凝、气浮、离心及过滤等。Oswald比较了几种藻类分离技术,认为水生生物塘通过遮阳、生物链抑制和物理沉淀三者协同作用去除水中藻类,替代离心和絮凝具有很强的优势[3]。HRAP在美国、法国、德国、南非、以色列等国都有应用[4-5],在我国尚无应用实例,研究工作也处于起步阶段。1试验材料与方法1.1试验地点及装置试验地点位于江苏省宜兴市大浦镇洋渚村内。洋渚村距太湖西岸1.5km。试验装置如图1所示。设置管网收集各农户的生活污水,自流进入化粪池,由潜污泵提升污水依次经过一级HRAP、二级HRAP,净化后污水流经水生植物塘,分离水中的藻类,最后排放。化粪池有效容积为16m3,每级HRAP长16m,宽5m,池子中间设挡水墙将其分隔为循环廊道,水深0.50m,由潜流推进器推动水流以0.35ms的速度在塘内流动;水生生物塘水深1m,有效容积为20m3。图1试验装置及工艺流程图1.2试验水质试验水质见表1。污水中氮浓度比一般的城市污水高。表1试验进水水质mgL(pH除外)CODCr氨氮总氮磷酸盐总磷pHSS117.6～15461.85～108.317.13～133.21.12～5.721.31～9.017.02～8.5010.2～1201.3试验方法连续流运行,进水时间为6:00—18:00,晚上停止进水,出水方式为溢流式,根据水力停留时间确定进水流量。稳定运行期间一级、二级HRAP的停留时间分别为8d,水生生物塘停留时间为4d。水质检测项目有pH、溶解氧、CODCr、氨氮、总氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总磷、正磷酸盐、叶绿素a(Chl-a)等[6],采样频率为每周1～2次。每次取样均在上午9:30进行且采样点固定。7环境工程2008年2月第26卷第1期DOI:10.13205/j.hjgc.2008.01.0021.4系统的启动采用生活污水直接培养藻类,将化粪池中污水抽入一级HRAP,至水深为0.5m,开动潜流推进器使塘中污水平均流速为0.35ms。培养初期,一级HRAP无进水和出水。第2天塘内混合液出现微绿色,开始少量进水,第3天塘内即呈现浓绿色,藻类培养结束。2试验结果与讨论2.1普通高效藻类塘系统试验结果与讨论2.1.1试验结果表2为普通HRAP系统处理太湖地区农村污水的效果。试验时间为11月至次年9月。两级HRAP的HRT分别为8d,水生生物塘HRT为4d。表中HRAP系统的进水为化粪池出水。表2HRAP系统处理农村污水试验结果mgL指标HRAP进水一级HRAP出水二级HRAP出水水生塘出水总去除率%CODCr(DCODCr)289.4±20.1(186.9)243.2±21.5(87.45)244.1±15.8(73.87)110.9±10.2(70.52)61.7%TN(DTN)76.75±22.88(69.57)60.76±16.22(51.01)54.19±13.55(45.17)40.96±4.58(