高校宿舍生活污水處理與回用

1、高校宿舍生活污水處理與回用隨著我國科學(xué)技術(shù)和生活質(zhì)量的不斷提 高，污水的排放量逐漸增大，有效解決水資源污染和短缺的問題十分必要。 在這種情況下，中水開發(fā)與回用技術(shù)得到了迅速發(fā)展，在美國、日本、印 度、英國等國家（尤以日本為突出）得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)實(shí)現(xiàn)水資源可持 續(xù)利用具有重要意義。在我國高校中，清華大學(xué)采用膜生物反應(yīng)器一體化 工 藝處理洗浴水，將中水全部用于學(xué)生宿舍廁所沖洗，中水回用項(xiàng)目的凈 效益達(dá)到130.41萬元。中國石油大學(xué)中水回用工程采用MBf工藝，直接經(jīng) 濟(jì)效益52.50萬元1。據(jù)了解，目前我國高校在校生約為2300萬人，以每人每天0.2m3計(jì) 算，每天中水水源量為460萬立方米1

2、，這些生活污水被排放到城市污水 管網(wǎng)經(jīng)城市污水處理廠集中處理，而校園綠化、學(xué)生公寓沖廁等消耗大量 自來水，造成能源和資源的浪費(fèi)，節(jié)水型校園數(shù)量不足，管理水平和節(jié)水 效益參差不齊2。本研究以鄭州大學(xué)為例，研究高校宿舍生活污水的水質(zhì) 特征，根據(jù)水質(zhì)特征選取合適的工藝對(duì)其進(jìn)行處理與回用。本研究選取“格 柵-初沉池-A/O池-生物接觸氧化池-二沉池-表面流人工濕地”新工藝對(duì)部分 校園宿舍生活污水進(jìn)行處理，達(dá)到城市雜用水及景觀回用水標(biāo)準(zhǔn)，作為該校 雜用水及景觀用水的補(bǔ)充水源，不僅可以減少向排水系統(tǒng)的污水排放量，節(jié) 省城市排水設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用及學(xué)校繳納的污水處理費(fèi)用，而且還可以有效緩 解校園供水緊張狀況3，

3、有利于水資源的循環(huán)利用，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益。1高校生活污水水質(zhì)分析及工藝選取 1.1高校生活污水水質(zhì)分析經(jīng)實(shí)地調(diào)查，鄭大新區(qū)在校學(xué)生約4萬人，每人每天可產(chǎn)生約70L的生活污水，則大約每天可產(chǎn)生生活污水 2800m3學(xué)生住宿區(qū)分為柳園、荷園、菊?qǐng)@和松園四個(gè)園區(qū)，柳園有學(xué)生 1.4萬人左右，且柳園部分樓層安裝有污水回用裝置，將生活污水經(jīng)過簡單 處理回用為沖廁所用水，暫不考慮其污水排放情況；其他三個(gè)園區(qū)約有2.6 萬人，則每天共可產(chǎn)生生活污水約1800m3, 2、7、8月份正常放假，則每 年 共產(chǎn)生生活污水約50萬m3同時(shí)鄭州大學(xué)新校區(qū)的眉湖是該校區(qū)的人工 湖，面積大，需水量多，若能將校園宿舍生活污

4、水回用于該人工湖，則不但 達(dá)到了污水的有效回用，還能減少學(xué)校眉湖的回用水的費(fèi)用支出。1.1.1水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)及方法（表1）1.1.2污水水質(zhì)特征高校用水的特點(diǎn)是學(xué)生用水量受季節(jié)和溫度影響 較大，高校用水具有規(guī)律性，變化系數(shù)較大4，高校生活污水的水質(zhì)特點(diǎn)是相對(duì)穩(wěn)定且污 染程度低。經(jīng)對(duì)鄭州大學(xué)新校區(qū)部分宿舍生活污水水質(zhì)進(jìn)行長期監(jiān)測，其水 質(zhì)情況如表2所示：高校學(xué)生宿舍的生活污水不含廚房排水，只有沐浴和盥洗排水，屬于優(yōu) 質(zhì)雜排水，完全可以由高校內(nèi)部自行處理再利用1.2工藝選取根據(jù)工藝選取的原則：技術(shù)先進(jìn)，處理效果穩(wěn)定；投資和運(yùn)行費(fèi)用低；管理簡單，運(yùn)行可靠。確定本研究中高校宿舍生活污水處理與回用工 藝如

5、圖1所示：1）初沉池：初沉池可除去廢水中的可沉物和漂浮物。廢水經(jīng)初沉后， 約可去除可沉物、油脂和漂浮物的50% BOD勺20%按去除單位質(zhì)量 BOD5或固體物計(jì)算，初沉池是經(jīng)濟(jì)上最為節(jié)省的凈化步驟，對(duì)于生活污水和懸浮物較高的工業(yè)污水均宜采用初沉池預(yù)處理（圖 1）。2） 入/0池：A/0工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L, 0段DO=2-4mg/L。在厭氧段厭氧菌將污水中的淀 粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分 子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這 些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，可提高污

6、水的可生化性及 氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化（有機(jī)鏈上 的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3NH4+在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-NNH4+氧化 為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將 NO3還原為分子態(tài)氮（N2）完成C N O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無害化 處理。3）生物接觸氧化池：在曝氣池中設(shè)置填料，將其作為生物膜的載體。待處理的廢水經(jīng)充氧后以一定流速流經(jīng)填料，與生物膜接觸，生物膜與懸浮的活性污泥共同作用，達(dá)到凈化廢水的作用。4）二沉池：二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，其作用主要是使 污泥分離，使混合液澄清、濃

7、縮和回流活性污泥。其工作效果能夠直接影響 活性污泥系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。2實(shí)驗(yàn)裝置和內(nèi)容2.1實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)采用圖1所示的工藝流程，小試裝置如圖2所示，主要組成部 分有：初沉池，A/O池，生物接觸氧化池，二沉池，處理水量為30- 40L/h。1）A/0:由兩部分構(gòu)成，比例為1: 3,前為缺氧段，后為好氧段。其中 包括池體，填料，攪拌器，曝氣裝置等。缺氧池內(nèi)徑800mm，高 900mm好氧池內(nèi)徑1200mm高1500mm2）生物接觸氧化池:結(jié)構(gòu)包括池體，填料，布水裝置,曝氣裝置。池型為長方體；池體尺寸長為460mm寬為400mm壁厚8mm總高 1400mm超高50mm3）初沉池：池型為圓

8、柱形；池體尺寸為外徑340mm壁厚8mm總高540mm超高50mm4）二沉池：池型為圓柱形；池體尺寸為外徑340mm壁厚8mm總高600mm超高80mm2.2工藝參數(shù)確定本論文以鄭州大學(xué)新校區(qū)宿舍生活污水為研究對(duì)象， 其具體的水質(zhì)指標(biāo)為COD勺濃度為100mg/L 394mg/L,氨氮濃度為 10mg/L 40mg/L,總磷濃度為2mg/L 4mg/L, pH=7 9。以上述工藝對(duì)COD氨氮和TP的去除效果為主要考察指標(biāo)。采用所選工藝對(duì)高校生活污水進(jìn)行處理，影響本工藝的主要因素 有pH, DO HRT SRT回流比，缺氧好氧反應(yīng)時(shí)間等。通過查閱文獻(xiàn)，確定 本實(shí)驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)中MLSS為3000 3

9、500mg/L，曝氣池溶解氧為2.0 3.5mg/L，污泥回流比為75%水力停留時(shí)間為12h5，缺氧好氧HRT為6h 和12h，污泥回流比和硝化液回流比分別為100舛口 200%；生物接觸氧化 中最佳氣水比為16： 1，最佳水力負(fù)荷為5.0m3/ (m3? d) 6。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析采用接種污水處理廠污泥的方法培養(yǎng)菌群，運(yùn)行小試裝 置，對(duì)COD NH3-N TP的去除情況如圖3圖5所示：反應(yīng)器對(duì)CO進(jìn)除效果如圖3所示。進(jìn)水CO既動(dòng)變化范圍較大，在109.1 328.5mg/L之間，平均值為214.1mg/L。而系統(tǒng)出水COD較為穩(wěn)定，在13.6 29.5mg/L之間，平均值為21.3mg/L，出

10、水滿足城市雜用水 標(biāo)準(zhǔn)。由圖可見，COD去除率較為穩(wěn)定，在74.0% 94.5%范圍內(nèi)波動(dòng)，平 均去除率為85.9%，可見該反應(yīng)器對(duì)COD有較好的去除效果。反應(yīng)器內(nèi)混懸 液污泥絮體中含有大量結(jié)構(gòu)緊密的菌膠團(tuán)，而菌膠團(tuán)有較強(qiáng)生物吸附能力和 氧化有機(jī)物的能力，對(duì)COD勺去除有較大促進(jìn)作用。在懸浮填料表面的污泥絮體中，生長著大量利于菌膠團(tuán)吸附的 絲狀菌，不僅改善了污泥沉降性能，還有效促進(jìn)了有機(jī)物氧化分解。反應(yīng)器對(duì)NH3-N去除效果如圖4所示。宿舍生活污水氨氮濃度較低，進(jìn)水氨氮在18.40 35.20mg/L范圍內(nèi)，平均值為28.02mg/L；出水氨氮在5.94 9.39mg/L范圍內(nèi)，平均值為7.9

11、5mg/L,滿足城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)。 由圖可以看出，氨氮的去除率較為穩(wěn)定，在62.05%76.64%范圍內(nèi)波動(dòng)，平均去除率為71.11%，可見系統(tǒng)對(duì)氨氮去除效果一 般。分析認(rèn)為是由于生物掛膜時(shí)間太短，掛膜不充分，導(dǎo)致雖然填料為硝化 菌生長提供了良好附著條件，但反應(yīng)器內(nèi)單位體積生物量并不是太充足，硝 化能力不是太高。反應(yīng)器對(duì)TP的去除效果如圖5所示。進(jìn)水TP濃度為2.123.60mg/L,進(jìn)水平均濃度為2.85mg/L ;出水TP濃度為0.16 0.48mg/L,出 水平均濃度為0.31mg/L ,滿足城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)；TP去除率為85.33% 91.20%，平均去除率為89.28%，可見此工藝對(duì)TP

12、有較好的去除效果。分析 認(rèn)為，是由于缺氧池內(nèi)投加填料，阻礙了表面空氣進(jìn)入缺氧池內(nèi)部，降低了氧 傳質(zhì)效率，造成了缺氧段的厭氧微環(huán)境，形成了微型厭氧/缺氧/好氧系統(tǒng)，聚磷 菌在厭氧環(huán)境下釋磷，經(jīng)過O段好氧吸磷，再隨著脫落的生物膜和懸浮污泥 排出系統(tǒng)，達(dá)到除磷效果，同時(shí)系統(tǒng)通過底部泥斗定期排泥，大量含磷污泥隨 底部積泥排出，保證了系統(tǒng)的磷平衡，也加快了聚磷菌的生長繁殖，故系統(tǒng) 呈現(xiàn)出較好的TP效果。4結(jié)論與展望4.1結(jié)論(1 )通過分析高校宿舍生活污水水質(zhì)特征，確定處理工藝為： “格柵-初沉池-A/O池-生物接觸氧化池-二沉池-表面流人工濕地”。(2)根據(jù)實(shí)際情況，按照工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)小試裝置“格柵-初

13、沉池-A/0池-生物接觸氧化池-二沉池”，在MLS助3000-3500mg/L,曝氣池溶解氧為2.0-3.5mg/L的條件下，以污泥回流比為75%,水力停留時(shí)間為12h，缺氧好氧HRT為6h和12h，污泥回流比和硝化液回流比分別為100%和200%;生物接觸氧化中最佳氣水比為16： 1，最佳水力負(fù)荷為5.0m3/( m3? d)為運(yùn)行參數(shù)，結(jié)果表明COD去除率在93.77% 94.69%, NH3-N 去除率在 62.05% 76.64%, TP 去除率在 85.33%93.82%,其出水中 COD 在 4.98 7.83mg/L , NH3-N 在 5.949.39mg/L , TP 在 0.16 0.48mg/L。(3)景觀娛樂用水C類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定CO& 30mg/L, NH3-NC 0.5mg/L , TP 0.05mg/L ,城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定CO玄50mg/L, NH3-NC 10mg/L。由于NH3-N出水指標(biāo)超過了景觀娛樂用水C類水質(zhì)標(biāo) 準(zhǔn)中的規(guī)定，因此出水只達(dá)到了城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)，并未達(dá)到景觀娛樂用水 C類標(biāo)準(zhǔn)。4.2展望由于氨氮去除率過低，未到達(dá)回用于景觀用水水質(zhì)標(biāo)注的預(yù)期目 標(biāo)，分析原因應(yīng)是因在本實(shí)驗(yàn)的小試裝置運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行參數(shù)是查閱文獻(xiàn)所得 最佳運(yùn)行參數(shù)，未