田园生活污水处理填料生物转盘技术

随着经济的发展和农村城镇化的推进，自来水、卫生间、淋浴、整体厨房等城镇化设施在农村地区逐步普及，导致农村用水习惯发生重大变化，用水量增加，污水排放量增加。然而，在大多数农村地区，基础设施配套设施不完善，污水收集处理的环保设施缺乏，带来了严重的环境污染和公共卫生安全问题，引起了社会的广泛关注。

根据农村地区的经济技术条件，对农村污水进行有效处理十分必要。近年来，政府加大了对农村水环境治理的投入，建设了一批集中式污水处理厂和农村分散式污水处理站。然而，面对占全国总面积近90%、人口约50%的农村地区，大部分已建成的农村污水处理站无法通过财政解决。

由于农村基层缺乏运营管理技术、经验和专业技术人员，无法正常运营或长期闲置，造成环境污染和国有资产流失。因此，结合农村的实际情况，研究开发适合农村的一体化污水处理装置，对我国农村环境污染的治理具有深远的意义。

针对我国农户分散、无污水收集管网或地形复杂、污水收集困难的情况，在前人研究的基础上，改进了以农户为处理单元的一体化污水处理装置——生物转盘%，并对其在农户中的处理效果进行了研究，为分散处理农户污水提供了技术参考。

*先，实验部分

1.1包装生物转台实验生物包装转台装置由罐体、包装转台和电机组成。厌氧半好氧沉淀池分为A/O和O/O三部分，池径0.6m，池长1.6m，有效容积约0.22m3，其中厌氧区0.3m，好氧区1.1m，沉淀区0.2m。设计处理量为0.3m3/d（3-4人/户）。

生物填料转盘装置的厌氧区和好氧区均设有填料转盘。厌氧区填料转盘直径0.2m，长度0.25m，填料为φ10mm轻型多面体空心球生物填料，完全淹没在水下。好氧区填料转盘直径为0.5m，长度为0.9mφ20m，填料高度为转盘直径的0.75倍，防止填料结块，有利于老化生物膜脱落和空气传质。沉淀区填料高度为0.2m，填料直径为3&#12316；5mm活性炭颗粒，底部出泥口，重力排泥。

农村生活污水由生活化粪池收集，泵送至厌氧区。在厌氧微生物的作用下，污染物被初步降解。厌氧废水溢流至好氧区。在好氧区生物膜的作用下，污染物被碳化、硝化并完全降解。降解后的废水在沉淀区沉淀。经滤料过滤后，部分流回蠕动泵进口，部分排出。

从水中脱落的生物膜沉淀到沉淀区的底部，并定期排放到化粪池。卸料时，滤料反冲洗由重力流完成。厌氧区和好氧区设有电机驱动的填料转盘，对厌氧区进行搅拌，并对好氧区进行机械曝气，以节省能耗，降低运行成本。填充的轻质生物填料用作生物膜固定介质，形成较大的生物附着面。为了便于操作和管理，该装置的电源来自减速电机，结构简单。

该装置是结合生物滤池和生物滤池的特点设计的，属于生物膜法。活性污泥法没有污泥漂移、膨胀和泡沫等问题。管理简单，生物量大，污泥产量小，处理效果好。适合农村家庭使用。

1.2实验水质实验于2017年4月在秦皇岛市卢龙县董家罗的一个农舍内进行。这位农民有四个人，家里有一个化粪池。医院厨房、卫生间和洗衣房的废水进入化粪池。经初步分析测试，平均废水量为0.24m3/d，废水COD为160&#12316；260 mg/L，niv-n的质量浓度为16.8&#12316；23.6 mg/L TN的质量浓度为24.2&#12316；32.5 mg/L TP的质量浓度为1.5&#12316；4.8 mg/L PH值为7；

1.3设备启动运行生物转盘装置的生物膜培养采用间接膜法。接种污泥取自秦皇岛a污水处理厂剩余污泥，与生活污水按4:1的比例混合，然后泵入生物转盘的厌氧区和好氧区。曝气2小时后，旋转转盘2小时，干燥生活污水，然后关闭曝气泵24小时，排出新鲜污水。在大约7天的时间里，一层薄薄的灰色生物膜挂在转盘的框架和填料表面，底部的污泥通过沉淀排出。不断向沉积物中加入少量水进行动态培养，逐渐增加流速。大约20天后，填充物上的薄膜明显变厚，感觉光滑且有粘性。显微镜检查发现轮虫和线虫，表明生物膜已成熟，流速已调整至设计流速。

1.4分析项目与方法常规水质指标COD、NH4+-N、TN、TP由联华科技多功能水质分析仪按照环保部颁布的相应标准方法测定。采用hash便携式PH计和溶解氧计测定PH-do。

二、结果与讨论

2.1生物膜培养阶段的cod处理效果，即生物膜形成的启动阶段，cod的变化和去除效果如图2所示。从图2可以看出，填料生物转盘启动阶段进水COD为170&#12316；在250mg/L时，由于添加的活性污泥菌株的吸附作用，系统在培养初期的COD去除率达到23.6%。将活性污泥应用于系统并连接至填料，COD去除率稳定培养7-8天后，COD去除率稳定在50%以上。

在转盘框架和填料的表面上挂着一层薄薄的浅灰色生物膜。改为连续进水系统。*9天和*10天，COD去除率略有下降，主要原因有两个：一方面，为了减少活性污泥与生物膜之间的竞争，底部活性污泥被排出，导致处理效果下降。

另一方面，进入系统的水量较小，导致初始阶段有机物较少，从而影响生物膜对有机物的降解。随着流量的增加和系统微生物对连续进水的适应，COD去除率不断提高，并在约20天内稳定在75%以上。转盘框架和填料表面的灰色生物膜明显增厚。

出水COD稳定在50mg/L以下，表明填料生物转盘挂膜完成。整个挂膜周期可达20天，比普通生物滤池长。主要原因是：一方面，秦皇岛4月份气温较低，早晚温差较大；另一方面，填料在转盘中随转盘旋转，比静态填料的吸附和挂膜慢。

2.2氨氮处理效果生物旋转填料床生物膜培养阶段氨氮的变化及去除效果见图4。从图4可以看出，挂膜开始后的前6天，NH/-n的去除率较低，平均小于8%，且生长缓慢，主要是因为挂膜初期，细菌不稳定附着在转盘填料上，随着转盘的旋转，容易分离；同时，硝化细菌是自养细菌，其生长速度比降解有机物的异养细菌慢。

它们在与异养细菌竞争碳源和溶解氧方面处于劣势，影响硝化反应，需要更长的时间才能粘附和适应旋转填料的表面。6d后，氨氮去除率迅速上升，约16d达到81%，表明硝化细菌在适应新环境后开始大量生长繁殖，与异养细菌的竞争劣势减弱。20天左右，去除率达到85%以上，运行稳定。

2.3总氮处理效果污水中总氮的去除是通过微生物同化和反硝化完成的，其中同化对TN的去除较少，反硝化是总氮去除的主要过程。然而，反硝化需要在好氧区产生硝酸盐。在系统启动初期，填料生物转盘没有形成生物膜，好氧区混合液中产生的硝酸盐较少。

因此，在启动初期不进行硝化液回流和总氮测定。本实验中，生物膜培养20天后，硝化液开始回流（重力回流至泵入口），回流比为150%。当混合液回流比为150%时，运行*二天的TN去除率将达到36.3%，表明前20天厌氧区填料中已经有反硝化细菌生物膜。回流为反硝化细菌的反硝化创造了有利条件。

此后，TN的去除率逐渐提高。反硝化实验*五天，TN去除率达到60%以上，说明厌氧区的生物转盘为反硝化细菌提供了良好的生长环境，促进了反硝化细菌的快速生长和繁殖。

2.4系统稳定运行的处理效果生物转盘中的生物膜培养完成后，系统将进入正常运行阶段。2017年5月至11月系统运行效果见表1。进出口水质为测量期间的平均值。

这是因为温度降低，填料转盘上生物膜的生物酶活性降低，降解速度减慢，污染物去除效果降低。因此，当设备在冬季运行时，应考虑覆盖或室内等隔热措施。

2.5设备运行管理由于农村生活污水量较小，装置设计采用的进水泵为蠕动泵，与污水无直接接触，不存在泵堵塞、腐蚀等问题。只需定期检查泵的蠕动管，如果发现损坏，请更换。除泵外，该装置还配有动力设备减速电机，基本上不需要维护。

上部工艺装置采用生物膜工艺，不存在活性污泥法污泥膨胀等技术问题，不需要专业技术人员操作维护。运行过程中，定期打开排泥阀，将沉淀区的污泥排至化粪池，并将底部污泥排出。同时，沉淀池中的填料也应同时进行反冲洗，一般冬季10-15天，夏季3-5天，直至沉淀区内的水排尽。整个操作过程简单，不需要专业技术人员。

三结论

1）填料式生物转盘装置可实现农村家庭生活污水污染物的处理。结构紧凑，占地面积小，*专业维护，用户操作管理简单。适用于农村家庭分散生活污水的处理。

2） 填料生物转盘装置稳定运行后，对污水中的COD、氨氮、总氮和总磷有良好的去除效果，出水水质稳定。出水COD、氨氮、总氮均优于GB 18918-2002中的一*a排放标准，总磷均能达到GB 18918-2002中的二*B排放标准。

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