电解-MBBR一体化反应器处理农村分散式点源污水

杨曦，李倩倩，耿莘惠

电解-MBBR一体化反应器处理农村分散式点源污水

杨曦，李倩倩，耿莘惠

（沈阳城市建设学院，辽宁 沈阳 110167）

针对农村分散点源生活污水覆盖面广、分散性强、水质水量不均衡、收集处理率低等特点，通过电解-MBBR一体化反应器处理实际村镇分散生活污水。分阶段调整运行条件，重点检测工艺对COD、氨氮、TP的去除效果并分析原因，验证一体化反应器运行效果。结果表明：对COD、氨氮和TP的去除率分别为91.74%、98.32%、90.80%，出水水质达到《城镇污水治理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，为村镇分散点源污水治理提供参考。

农村污水；分散点源；电解-MBBR；一体化反应器

随着我国村镇地区建设的快速发展，广大居民在生活及生产中的污水产量急剧增加。相关统计显示，2010年全国村镇排放污水总量仅90亿t，2017年污水排放量达150亿t，农村污水排放量占到全国污水排放总量的一半以上[1]。市政管线涉及不到的村镇污水污染源分散、单污染源水量小，基础设施不够完善，很难采用集中式污水处理系统。据住建部统计，我国村镇污水处理率仅为22%，远低于城市污水90%以上的处理率[2]，大部分未经处理直接排放至各类水体，威胁生态环境、人身健康及经济发展[3]。随着我国对农村水污染防治重视程度的加大，能全面控源截污且经济、适宜处理村镇分散点源污水的相关技术需求迫切[4]。

污水的分散处理技术是国内外污水处理方式的一种新概念。分散点源污水处理被定义为收集、处理和回用或者就近处置污水[5]。由于村镇水污染源分布广泛、布局分散，集中收集处理困难，污水分散处理具备一定灵活性，可适应各类地区污水的处理要求，从源头上进行控制，就地处理、回用灌溉。

目前，居住相对集中、日处理规模达到10 t以上的区域，多采用以MBR为核心的活性污泥法集成处理工艺[6]，但该工艺设备控制点较多，需要污泥回流和定期排泥，在设备选型及实际运行中存在困难。生物膜法产泥量小，无需污泥回流，更加适合小型化的村镇污水处理要求，因此有必要探索以MBBR技术为核心的针对村镇污水一体化分散处理工艺[7]。

1 MBBR一体化处理分散点源污水工艺的试验研究

1.1 试验内容及工艺

MBBR是生物膜附着在载体层表面在废水中形成流化状态的生物接触氧化法[8]。MBBR工艺具有处理效率高、运行稳定的自身优势，但除磷效果十分有限，为确保达到一级A排放要求，需强化除磷工艺，同时在总氮的去除上进行技术改进[9]。电解法属于电化学中的一种，它利用金属腐蚀的原理形成原电池去除有机物、磷酸盐和含氮化合物。为考察MBBR处理单元对主要污染物的去除效果并设计电解除磷工艺，确定工艺单元主要设计参数[10]。

为确定改进效果及工艺对实际村镇污水的处理效果，将反应器运往村镇进行试验，MBBR第一阶段、工艺如图1所示，MBBR反应器采用间歇进水，连续曝气的运行方式。第二阶段加入电解除磷工艺，首先进行电解除磷，电解过程间歇进行，如图2 所示。

图1 MBBR第一阶段试验工艺流程图

图2 MBBR第二阶段试验工艺流程图

1.2 阶段划分

MBBR-电解除磷一体化工艺试验阶段划分为两个阶段：第一阶段，1 000 L·d-1处理量，主要进行设备调试；第二阶段，1 500 L·d-1处理量，按照是否增加1号池电解除磷、是否全曝气分为两个子阶段。子阶段1：2、4、6号池暂停曝气，最后两日开启电解除磷。子阶段2：1～6号池全曝气，电解除磷装置关闭。子阶段3：1～6号池全曝气，1号池开启电解除磷。

2 试验结果分析

2.1 第一阶段试验分析

第一阶段为调试运行阶段，主要任务为培养挂膜。试验开始后，微生物的培养聚集需要一定过程。第一阶段COD去除效果如图3所示。由图3可知，运行开始1周后，COD可被较好去除，在运行的前15天，出水COD不稳定，随着进水COD的增长，出水COD也增高。运行15天后，出水COD逐渐降低，COD去除率可达到80%以上，出水达到一级A排放标准。结合填料外观，可认为挂膜基本完成。

图3 第一阶段COD去除效果图

由于硝化细菌的世代周期更长，增长速度较缓，在运行的前15天氨氮出水浓度较高，去除率较低。运行15天后出水氨氮明显降低，去除率达到93.66%，出水达到一级A排放标准，如图4所示。

图4 第一阶段氨氮去除效果图

MBBR第一阶段TP出水浓度较高，去除率较低，仅为56.20%，不能达到一级A排放标准，如图5所示。可见单独使用MBBR工艺，很难达到去除磷的效果。

图5 第一阶段TP去除效果图

2.2 第二阶段试验分析

试验第二阶段去除效果如图6、7、8。

图6 第二阶段COD去除效果图

本阶段实际污水进水COD较低，出水COD去除率可达91.74%，满足一级A排放标准。关闭2、4、6号池曝气后，出水COD未见增长。

图7 第二阶段氨氮去除效果图

图8 第二阶段TP去除效果图

在第一子阶段氨氮去除率可达85.20%，出水满足一级A排放标准，进水氨氮浓度较低。在第一子阶段末，进水氨氮浓度升高、负荷增高，进入第二子阶段。由于1号池用于电解除磷，2、4、6号池曝气关闭，曝气池只有3、5号池，此时容积负荷偏高，出水明显超标。第三子阶段再次开启2、4、6号池曝气，负荷降低后出水逐渐降低，满足一级A标准。

9月12日后电解除磷设备开启。在开启前的第一子阶段，TP去除效果不佳，ΔTP/ΔCOD平均值0.004，不存在生物除磷作用。第二子阶段开启电解除磷后，TP去除效果明显升高，出水TP明显降低。在第二子阶段电解设备故障，出水TP明显增高。 9月底电解设备恢复正常工作后，产水TP逐渐降低，满足一级A排放标准要求。系统电解除磷的效果明显，TP去除率达90.80%，出水满足一级A排放 要求。

3 结 论

1）采用MBBR工艺，在实际农村污水原水水质条件下，经过1个月的挂膜培养，出水水质稳定，COD、氨氮有较好的去除效果，达到一级A排放 标准。

2）单独MBBR工艺TP去除效果较差，出水TP无法满足一级A排放标准要求。电解除磷有较好的除磷效果，可使出水满足一级A排放标准要求。

3）电解-MBBR一体化反应器在村镇分散点源污水处理运行期间表现良好，出水满足一级A排放标准要求，工艺表现较好，实现一体化污水处理，满足村镇污水处理的实际要求。

［1］陈燕.我国农村生活污水的治理[J].环境与发展，2018，30 （3） : 76-78.

［2］彭澍晗，董凌霄，张亚雷，等.农村生活污水处理技术专利研究进展[J].环境工程，2018，36（4）：1-5.

［3］黄瑾，纪莎莎，洪德俊.村镇污水处理工程存在问题及对策解析[J].供水技术，2020，39 （10）：5-19.

［4］陈瑶，许景婷.村镇污水处理的适当技术与管理模式分析田[J].南京工业大学学报（社会科学版），2018，17（6）：47-56.

［5］VAN A M, CARDONA J A, LEE M Y, et al. A new approach to implementing decentralized wastewater treatment concepts[J]., 2015, 72(11):1923.

［6］李新利，吴迪，张晶晶，于振滨.MBBR处理皮革废水中试研究[J].中国给水排水，2017（13）：30-34.

［7］王晨，周红蝶.分散式生活污水一体化处理技术探究[J].环境科学与管理，2020（5）：82.

［8］王学文，曹少飞.分散式农村生活污水处理一体化设备工程应用与分析研究[J].环境科学与管理，2019，44（12）：67-70.

［9］丁毅，张祥平，汤建安，等.A2/O-MBR一体化污水处理设施处理农村生活污水[J].工业用水与废水，2022，53（2）：85-87.

［10］赵宁波.MBR工艺在村镇分散生活污水处理中的应用设计[J].环境科技，2019，32（2）：48-52.

Treatment of Rural Decentralized Point Source Sewage by Electrolysis MBBR Integrated Reactor

（Shenyang Urban Construction University, Shenyang Liaoning 110167, China）

With the progress of rural construction and the improvement of residents' living standards, the collection and treatment of domestic sewage in rural areas need to be solved. Rural domestic sewage has the characteristics of wide coverage,strong dispersion,uneven water quality and quantity. The electrolysis-improved MBBR process and integrated equipment were used to treat the scattered domestic sewage in villages and towns. The operation conditions were adjusted in stages. The removal effects of COD, NH3-N and TP by the electrolysis-improved MBBR process were mainly detected, and the reasons were analyzed to verify the operation effect of the integrated equipment. The removal rates of COD, NH3-N and TP were 91.74%, 98.32% and 90.80%, respectively. The effluent met the first A class standards specified in GB18918—2002. The papercan provide some reference for decentralized treatment of rural domestic sewage.

Rural domestic sewage; Electrolysis- MBBR;Integrated treatment

TQ085+.4

A

1004-0935（2023）09-1261-04

辽宁省教育厅2022年度科学研究经费项目（项目编号：LJKQ202201、LJKXM202205）；沈阳城市建设学院科学研究发展基金项（项目编号：XKJ2021Q21）。

2022-09-27

杨曦（1990-），女，辽宁省沈阳市人，讲师，硕士，2015年毕业于沈阳建筑大学市政工程专业，研究方向：污水处理理论与技术。