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二、高负荷地下渗滤污水处理复合技术研究成果与进展
针对我国村镇缺少适用的小规模生活污水处理技术的困境,在中国科学院相关项目的资助下,中国科学院广州地球化学研究所的项目团队经过10多年研发和应用实践,发明了高负荷地下渗滤污水处理复合技术,并成功实现了产业化应用,使我国在分散型污水处理领域达到国际领先水平。
高负荷地下渗滤污水处理复合技术工艺流程如图1所示。污水经过格栅、沉淀和厌氧酸化水解后进入调节池,然后定时定量地被输送到高负荷地下渗滤单元,使污水在不同功能结构层中横向运移和竖向渗滤,其中的污染物被填料拦截、吸附,并最终被附着于滤料表面的微生物分解转化而去除。为保障氧气供给,落干期间对高负荷地下渗滤单元进行间歇供氧(换气)。污水经过缺氧深度处理单元,进一步提高脱氮除磷效果,达标后排放。该工艺的核心为高负荷地下渗滤和深度处理单元,创新也主要集中于此。
图1高负荷地下渗滤污水处理复合技术工艺流程图
1.技术工艺突破
对我国而言,水力负荷低是限制地下渗滤技术推广应用的首要因素,其主要成因是死亡微生物的超量累积导致地下渗滤系统堵塞,进一步研究发现,系统堵塞首先出现在滤层顶部附近,由此导致氧气供应不足,进而会大大加速系统堵塞,形成恶性循环,限制了水力负荷的提升。与此同时,地下渗滤技术的反硝化脱氮和长期除磷效果也有待提升。为解决这些问题,研究团队进行了以下技术创新工作:
(1)通过系统结构创新,实现渗滤系统的自检反馈,合理控制系统中的污水运移和污染物负荷的分配,完全避免水流受阻和系统堵塞。
(2)通过优化不同功能-结构层的滤料配方,强化滤料对污染物的去除效果,合理控制污水在渗滤系统中的停留时间,平衡污水负荷能力与处理效果的关系。
(3)通过运行模式创新(间歇性进水、落干期间适量通风),避免淹水曝气,实现微动力通风供氧;为供氧装置增设加热功能,使其可以根据室外温度自行调节进入系统的空气温度,保障系统在低温条件下能正常运行;此外,通过技术手段使渗滤系统出现兼性厌氧(淹水)和好氧(落干)交替的环境,好氧硝化形成的硝酸盐在随后的兼性厌氧环境下利用污水和老化生物膜中的有机碳进行反硝化作用,大大增强脱氮效果。
(4)通过微生物工程技术,提升老化微生物(污泥)的分解速度,进一步提高系统的污染物负荷能力。此外通过集成创新,实现不同处理单元(尤其是高负荷地下渗滤单元与深度处理单元)之间的协同耦合,保证系统能够长期稳定运行。
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