【摘 要】
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农村生活污水随意排放可能会导致水体富营养化或形成黑臭水体,治理农村生活污水是农村环境整治的重要一环,也是实施乡村振兴战略的重要举措。利用菌藻共生系统处理污水不仅具有高效、低耗、简易等特点,而且在出水满足一定的排放要求时,还可以使污水资源化利用。本文针对中高浓度的农村生活污水,构建了小球藻-活性污泥体系,并与小球藻和活性污泥法单独处理的效果进行对比;探究了环境因素对小球藻-活性污泥体系的影响,并优化
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农村生活污水随意排放可能会导致水体富营养化或形成黑臭水体,治理农村生活污水是农村环境整治的重要一环,也是实施乡村振兴战略的重要举措。利用菌藻共生系统处理污水不仅具有高效、低耗、简易等特点,而且在出水满足一定的排放要求时,还可以使污水资源化利用。本文针对中高浓度的农村生活污水,构建了小球藻-活性污泥体系,并与小球藻和活性污泥法单独处理的效果进行对比;探究了环境因素对小球藻-活性污泥体系的影响,并优化了体系处理农村生活污水的环境条件;考察了体系对改变水质条件的农村生活污水的适应性,并探究了体系处理实际农村生活污水的效能。研究内容及结果如下:(1)选取最佳菌藻比例构建小球藻-活性污泥体系,探究体系对污染物的去除效果及出水达标情况,并与小球藻和活性污泥法单独处理的效果比较。利用小球藻单独对农村生活污水处理的前期会有一个适应期,并且初始藻密度越低,所需要的适应期越长。当初始小球藻密度为1×10~6cell·m L-1时,出水在12~24h之间达到《农田灌溉用水水质标准》(GB 5084-2005)(以下简称为农田灌溉水质标准),在24~36h之间达到《重庆市农村生活污水集中处理设施水污染物排放标准》(DB 50/848-2018)(以下简称为重庆地方一级标准),但并未达到《再生水回用于景观水体的水质标准》(CG/T 95-2000)(以下简称为景观用水水质标准)。利用活性污泥法单独对农村生活污水处理时,当污泥浓度在200~1000mg·L-1之间时,出水在12h内达到农田灌溉水质标准、重庆地方一级标准和景观用水水质标准。但污水处理过程需要进行曝气,因而使能耗和成本增加。出水中各污染物的含量很低,可以满足出水达标,但不利于污水的资源化利用。利用小球藻-活性污泥体系处理污水时会达到缩短适应期的效果,本研究构建的小球藻-活性污泥体系所选取的菌藻体积比为2:1,出水在12h时达到农田灌溉水质标准、在24h时达到重庆地方一级标准、在36h时达到景观用水水质标准,36h时COD、NH4+-N、TP和TN的去除率分别为87.16%、76.34%、52.37%和35.47%。(2)利用单因素试验探究了环境因素(进水p H、光暗比、光照强度、温度)对小球藻-活性污泥体系的影响,并利用响应面试验优化了体系处理农村生活污水的环境条件。单因素试验结果表明,进水p H为中性偏碱(7.0~8.0)、光暗比为6h:18h~18h:6h、光照强度为3000~6000lux、温度为25~35℃范围内时,小球藻-活性污泥体系对中高浓度的农村生活污水中各污染物的去除效果较好。响应面试验结果表明,进水p H为中性偏碱的条件下,对COD、NH4+-N和TP降解率响应面试验结果综合分析可得,在光暗比约为13.5h:10.5h、光照强度为4495lux、温度为30℃时,小球藻-活性污泥体系对中高浓度的农村生活污水中COD、NH4+-N和TP理论最高降解率分别为91.40%、80.28%和67.44%。(3)改变农村生活污水的水质条件考察小球藻-活性污泥体系的适应性,并探究了体系处理实际农村生活污水的效能。COD浓度在60~300mg·L-1之间时,小球藻-活性污泥体系对COD的降解速率及去除率逐渐增大,12h时各体系中COD含量均在27mg·L-1左右。NH4+-N和TP浓度分别在20~50mg·L-1和2.5~6.0mg·L-1之间时,二者的浓度随反应时间的增加而降低,初始浓度越高出水达标所需时间越长。各初始浓度下体系对TN的去除趋势与NH4+-N的大致相同。利用小球藻-活性污泥体系处理实际农村生活污水时,第1~15天处理后的出水中,COD、NH4+-N、TP的去除量分别在34~60mg·L-1、12~18mg·L-1、0.5~1.2mg·L-1之间,去除率分别在53.35%~76.56%、49.34%~69.40%、20.08%~47.79%之间。体系对低碳、氮和磷浓度的农村生活污水的处理效果较好,处理24h后出水中COD、NH4+-N和TP的含量均可达到农田灌溉水质标准、重庆地方一级标准和景观用水水质标准,使农村生活污水回用成为可能。NO2--N、NO3--N浓度分别在0.1~0.6mg·L-1、1.0~7.0mg·L-1之间,有利于将出水回用为农田灌溉用水,使出水资源化利用。SS的去除量在17~29mg·L-1之间、平均去除率为51.33%,经处理后SS含量均达到重庆地方一级标准,但并未完全达到景观用水水质标准,可能是因为出水中夹杂少部分浮渣。高通量测序分析结果表明,小球藻-活性污泥体系中微生物丰富度升高、多样性增加,Micropruina为主要的优势菌群。
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