MBBR—離子交換除磷工藝處理農(nóng)村生活污水的應(yīng)用分析

沈爍 李海峰 路衛(wèi)衛(wèi)

摘要 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）-離子交換除磷工藝屬于一種新型的農(nóng)村生活污水處理組合工藝。介紹了該工藝在處理農(nóng)村生活污水中的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合實(shí)際工程案例加以說明。同時(shí)明確了工程應(yīng)用中存在的問題及目前的解決辦法，進(jìn)一步闡述MBBR-離子交換除磷工藝在農(nóng)村生活污水處理中具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器；離子交換除磷；農(nóng)村生活污水；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào) X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）22-0179-03

Abstract As a new type rural domestic sewage treatment combined process， MBBRion exchange phosphorus removal process was introduced in this paper. The characteristics and advantages of the process in treating rural domestic sewage were described and illustrated with actual engineering cases. Meanwhile， the existing problems in engineering applications and potential solutions were identified. Furthermore， it revealed that the MBBRion exchange phosphorus removal process has a good development and application prospect in domestic sewage treatment.

Key words MBBR；Ion exchange phosphorus removal；Rural domestic sewage；Application analysis

隨著我國農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入不斷提高和生活方式的變化，衛(wèi)生潔具、洗衣機(jī)、沐浴等設(shè)施已經(jīng)走進(jìn)平常百姓家，這使得農(nóng)村人均生活用水量和污水排放量不斷增加。但是，這些污水大部分未經(jīng)處理或經(jīng)過簡單處理就直接排放到環(huán)境中，不僅給周邊流域水環(huán)境質(zhì)量帶來負(fù)面影響，而且逐步對(duì)人類健康形成威脅。因此，為加強(qiáng)農(nóng)村生活污水的治理，改善農(nóng)村水環(huán)境，國家先后出臺(tái)了一系列的政策作為引導(dǎo)和驅(qū)動(dòng)。

1 農(nóng)村生活污水概述

1.1 農(nóng)村生活污水來源及主要污染物

農(nóng)村生活污水是指在農(nóng)村居民的生活過程中產(chǎn)生的污水，主要包括沖廁污水、廚房污水以及洗滌、洗浴污水，此外，還包括一些農(nóng)村分散養(yǎng)殖過程中所產(chǎn)生的污水。研究表明[1-3]，生活污水的污染物主要是有機(jī)物、氮和磷。其中，廚房污水和沖廁污水是有機(jī)物的主要來源，沖廁污水是氮的主要來源，洗滌、洗浴污水是磷的主要來源。

1.2 農(nóng)村生活污水的特征

1.2.1 水量特征。

農(nóng)村生活污水的排放水量變化大，排放不均勻。一般來講，農(nóng)村一天之中生活污水排放量有早上、中午、晚上3個(gè)高峰期，而午夜到凌晨污水產(chǎn)生量很少甚至出現(xiàn)斷流現(xiàn)象[4-5]。

1.2.2 水質(zhì)特征。

農(nóng)村生活污水的水質(zhì)與居民的生活習(xí)慣和當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗息息相關(guān)，生化需氧量（BOD）、氮和磷的含量變化范圍比較廣，但農(nóng)村生活污水水質(zhì)不是很差，可生化性好，幾乎不含有有毒有害的有機(jī)污染物和重金屬離子[5-8]。

2 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）-離子交換除磷工藝選擇分析

2.1 工藝選擇原則

由于我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)相比城市欠發(fā)達(dá)，很難配備專業(yè)的污水處理、運(yùn)行管理人員，因此不能將過于復(fù)雜的城鎮(zhèn)生活污水處理工藝照搬至農(nóng)村。同時(shí)，考慮到農(nóng)村人口居住特點(diǎn)以及生活污水的特征，選擇農(nóng)村污水處理工藝技術(shù)時(shí)，應(yīng)考慮以下基本原則：①自動(dòng)化程度高，運(yùn)行和后期維護(hù)管理簡單。②抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理后的污水能達(dá)標(biāo)排放。③盡量減少污泥產(chǎn)量或者基本無污泥產(chǎn)生。④ 優(yōu)先考慮“適度集中處理”的模式，降低建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用。

2.2 MBBR處理農(nóng)村生活污水的優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)分析

2.2.1 工藝優(yōu)勢(shì)分析。

相對(duì)于A2/O和膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝，MBBR操作運(yùn)行簡單，無需調(diào)試復(fù)雜的工藝參數(shù)，后期的運(yùn)行維護(hù)方便。

MBBR高性能填料上富集了大量的活性微生物，增加了活性污泥的量，抗負(fù)荷能力提升，污水處理能力增強(qiáng)[9]，即使短時(shí)間內(nèi)無進(jìn)水，其內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境也能使活性微生物保持在休眠狀態(tài)，并且一旦重新進(jìn)水，活性的恢復(fù)速度遠(yuǎn)快于普通懸浮狀態(tài)的微生物，適合農(nóng)村生活污水水量變化大、排放不均勻的特征[10-12]。

在農(nóng)村生活污水處理工藝中，MBBR是一種微動(dòng)力、低能耗工藝[11]。在曝氣的過程中，高性能填料之間的相互摩擦及剪切作用，可使氣泡變得更小，增加氧氣的利用率，提高曝氣效率，降低曝氣能耗[13]。另一方面，在日處理量不大的農(nóng)村生活污水處理過程中，MBBR工藝的曝氣風(fēng)機(jī)完全可以采用風(fēng)量大、低耗能、噪音小的電磁鼓風(fēng)機(jī)，最大程度地降低能耗及對(duì)周邊環(huán)境的干擾。

MBBR工藝的特點(diǎn)可以使其在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，工藝過程中剩余污泥產(chǎn)量低或長時(shí)間內(nèi)可做到基本無剩余污泥的外排。因此，大大減少了污泥的產(chǎn)量，適合農(nóng)村的基本情況，并且降低了污泥處理費(fèi)用。

2.2.2 工藝劣勢(shì)分析。

MBBR工藝用于農(nóng)村生活污水的處理，與A2/O和MBR相比，目前唯一的劣勢(shì)在于無法有效地保證磷元素的去除，尤其是在進(jìn)水磷含量高，出水磷含量低的情況下。由于生物法中磷元素的去除依托于剩余污泥的外排，而為了實(shí)現(xiàn)污泥減量化來適應(yīng)農(nóng)村的基本情況，MBBR工藝基本不排泥或者很長時(shí)間才排放一次從高性能填料中脫落的失活污泥，這就使得磷元素的去除成為MBBR工藝的一個(gè)劣勢(shì)所在。

[3]王西琴，高偉，張遠(yuǎn).基于控制單元的農(nóng)村生活污水處理優(yōu)化模型[J].中國環(huán)境科學(xué)，2015，35（9）：2835-2842.

[4]孫興旺.巢湖流域農(nóng)村生活污染源產(chǎn)排污特征與規(guī)律研究[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[5]張?chǎng)?，付永勝，范興建，等.農(nóng)村生活污水排放規(guī)律及處理方法分析[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（8）：139-142.

[6]何安吉，黃勇.農(nóng)村生活污水處理技術(shù)研究進(jìn)展及改進(jìn)設(shè)想[J].環(huán)境科技，2010，23（3）：68-71.

[7]梁祝，倪晉仁.農(nóng)村生活污水處理技術(shù)與政策選擇[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2007，7（3）：18-22.

[8]趙麗.農(nóng)村污水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（9）：292.

[9]王欲曉，李堅(jiān).MBBR工藝提升化工廢水生化處理能力的應(yīng)用研究[J].徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，28（4）：76-79.

[10]ZHANG X B，CHEN X，ZHANG C Q，et al.Effect of filling fraction on the performance of spongebased moving bed biofilm reactor[J].Bioresource technology，2016，219：762-767.

[11]唐文鋒，胡友彪，孫豐英.改性懸浮填料生物接觸氧化預(yù)處理微污染水源水[J].水處理技術(shù)，2016（5）：109-112.

[12]TANG B，YU C F，BIN L Y，et al.Essential factors of an integrated moving bed biofilm reactormembrane bioreactor：Adhesion characteristics and microbial community of the biofilm[J].Bioresource technology，2016，211：574-583.

[13]王云權(quán)，邱學(xué)堯.MBBR工藝在農(nóng)村水污染治理中的運(yùn)用[J].中國資源綜合利用，2017，35（7）：24-27.

[14]陳甜，王雨飛.關(guān)于中小城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷工藝選擇分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（15）：177.

[15]魏淑珍，張慧，陳云臻.城市污水處理廠強(qiáng)化除磷工藝研究[J].河南科技，2017（6）：157-158.

[16]陳進(jìn)軍，王長偉，韓蕙，等.城市污水二級(jí)硝化出水的離子交換脫氮除磷[J].環(huán)境化學(xué)，2009，28（6）：799-803.