摘要 :农村生活污水和污泥的就地处理与资源化利用近年来受到广泛关注,与生物法相比,强化膜混凝技术能快速捕获污水中的碳、磷资源,目前已在北京农村地区的生活污水处理中得到示范应用。为此,分析了强化膜混凝技术的示范应用效果,并以其产生的污泥为研究对象,考察了污泥中碳、磷的回收性能。结果表明,强化膜混凝一体化示范设备能在水力停留时间为60min的条件下实现80%以上COD和TP的去除,并产生富含碳、磷且具有较好资源化潜力的污泥。酸碱预处理能有效强化污泥水解,尤其是碱性条件能促进污泥中有机物和磷酸盐的同步释放,最高浓度分别达到5214.5mg/L和122mg/L。酸化发酵是实现有机物进一步转化利用的重要途径之一,当污泥初始pH调为11时,酸化发酵效果最优,酸化产物产量达到3419.6mg/L(以COD计),酸化率高达77.0%。“强化膜混凝+污泥酸碱预处理+酸化发酵”有望促进农村生活污水中碳、磷资源的回收,但其后续利用方式和潜在风险需作进一步研究。
魏尚珲,硕士研究生,研究方向为水污染控制工程。
材料与方法
结果与讨论
2.1 强化膜混凝示范工程运行效果
在示范工程中,虽然强化膜混凝设备的进水COD波动较大[(235.9±105.9)mg/L],但出水COD基本稳定在50mg/L以下[(42.4±7.2)mg/L],去除率为82%;该设备对TP同样具有较好的去除效果,出水TP为(0.48±0.19)mg/L,去除率达到85%以上;但该设备对NH 4 + -N的去除作用有限,去除率约为28%,去除途径主要是活性炭和膜表面泥饼层的吸附截留作用 。
表 1 膜混凝污泥性质
图2 各反应器中污泥SCOD、PO 4 3- -P和pH的变化以及最终的气体组分
在酸化发酵阶段,反应器R2(pH=4)与R3(对照组)中的PO 4 3- -P含量一直维持在最低水平[见图2(b)]。反应器R1(pH=2)的PO 4 3- -P释放效果十分显著,第1天即达到最大值191.3 mg/L,随后开始降低。反应器R4(pH=9)、R5(pH=10)、R6(pH=11)中的PO 4 3- -P含量呈逐渐下降趋势。PO 4 3- -P含量下降的主要原因在于污泥pH的变化,使得原本溶出的PO 4 3- -P重新生成不溶物。值得注意的是,反应器R1,尤其是R7,它们的pH在酸化发酵期间变化不大,因此反应器中污泥释放出的PO 4 3- -P保持在较高水平,在第5天时分别达到118.3和154.0mg/L。
2.3.2 酸化产物特性
不同初始 pH条件下反应器的最大酸化产物产量以及达到最大产量所需的时间见图3。与对照组(R3)和酸预处理组(R1、R2)相比,碱预处理组(R4~R7)的酸化产物总量普遍较高,这与图2(a)的SCOD结果一致。反应器R6(pH=11)的酸化发酵效果最优,其酸化产物产量在第2天达到最大值3 419.6mg/L,此时酸化率高达77.0%。
图3 各反应器的最大酸化产物产量
图4 各反应器的酸化产物特性
结论
本文的完整版刊登在《中国给水排水》2022年第9期,作者及单位如下:
魏尚珲 1 ,徐恒 1,2 ,常风民 2 ,胡明 3 ,李懿南 1 ,王培京 3 ,王凯军 2
( 1.中国矿业大学 <北京> 化学与环境工程学院,北京 100083;2.清华大学环境学院 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 100084;3.北京市水科学技术研究院,北京 100048) 北京>
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