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旅游景区厕所废水收集与处理技术研究进展(2)
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2022-06-17 16:00:12 浏览次数:
                4 旅游景区粪污废水集中处理技术及应用(Centralized treatment technology and application of feces collection in tourist attractions)
               旅游景区粪污废水主要来自于卫生间冲厕水,包括尿液、粪便、冲厕水及冲洗水等 .粪污废水又被称为黑水,含有较高的有机物、氮、磷等物质和病原菌(何强等,2007),由于粪污废水含有的大量有机质可为蚊、蝇及蚤等提供繁殖衍生的媒介,同时粪便中大量有机质腐烂分解后会产生大量有毒有害气体,并散发出恶臭 .未经处理的粪污废水如果直接排放到旅游景区内,会导致旅游景区内水体富营养化,破坏生态环境,给游客带来极差的游览体验(Sierra et al.,2007).同时,也很容易造成疾病的传播,从而威胁到对游客的身体健康.因此,对无法联入市政废水集中处理管网的旅游景区粪污废水,但具备小范围联厕处理或单体厕所规模大如游客中心等,需要进行粪污废水的局部集中处理,实现达标排放或回用条件 .目前,国内外常见的废水处理方法主要有化学法、物理法和生物法等.在旅游景区粪污废水处理工程中,由于水质复杂且有机负荷波动大,单一的化学法、物理法和生物法通常难以达到高效稳定的处理效果 .因此,在实际工程中一般将几种处理技术进行组合,从而实现粪污废水的循环利用或稳定达标排放.下面对几种重点工艺路线、应用情况及工艺路线选择时的考虑因素进行总结. 
                  4.1 生化组合处理工艺
                  基于二级生化处理技术的构造型处理设施是分散型污水处理的主要方式之一(范彬,2015).生物处理技术是目前发展最为成熟的污水处理技术之一,主要为生化池内的活性微生物利用废水中的有机污染物作为养份,通过微生物的代谢作用达到污染物的去除.生化处理技术由于其应用广泛、技术成熟和污染物去除效果稳定等优点,在粪污废水处理方面有广泛的工程应用(Kassab et al.,2010).陕西省铜川市在城市连接带建设规模为150 t∙d-1的粪便污水处理厂,出水满足《污水综合排放标准GB8976-1996》中的一级排放标准.该工程的总体工艺分为3个阶段,第1阶段为预处理阶段(沉砂-格栅-贮存调节),主要用于去除粪便中的悬浮物和泥砂;第2阶段为主体工艺(厌氧消化-沉淀-SBR),主要通过厌氧发酵去除寄生虫卵和菌群同时分解大分子有机物,SBR单元去除大部分污染物;第3阶段为后处理阶段,污泥浓缩脱水堆肥后,进行资源化利用.重庆大溪沟粪污废水处理厂主要处理渝中区环卫三所吸粪车收集的公厕粪污,处理规模为150 t∙d-(1 崔宁等,2007).主体工艺流程为“三级厌氧-好氧-SBR-化学除磷-活性炭吸附”,出水TP达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B,其他指标达到《污水综合排放标准》中的一级标准(刘国涛等,2007).杨玉杰等(2017)通过试验研究了“二级缺氧-二级好氧-固液分离桶-净化桶”工艺对厕所污水的处理效果 .结果表明,当进水 NH3-N 浓度为 150~200 mg∙L-1、TN 浓度为 300~400 mg∙L-1、CODCr为 1200~1300 mg∙L-1、浊度为 250~300 NTU、色度为 100~150度的条件下,此工艺对 NH3-N、TN、CODCr、浊度、色度的去除率分别为93.5%、65%、94%、97%、96.5%.此工艺对5人冲厕污水处理效果达到预期,可以实现冲厕水的循环利用.苟剑飞等(2006)开发出“固液分离-水解发酵-厌氧-兼氧-好氧”工艺的循环水冲生态厕所,对废水中CODcr和NH3- N 的去除效果进行了研究 .结果显示,在进水 CODCr和 NH3-N 分别为 1.2~1.4 kg∙m-3∙d-1和 0.1~0.11 kg∙m-3∙d-1 时,出水可以稳定达到我国中水回用标准,实现粪污废水的循环利用.Wang等(2018)通过试验研究了改进型升流式固体厌氧反应器对高浓度厕所污水及厨房固体废物的处理效果,结果表明基于源分析概念的该厌氧技术处理效果要优于其他厌氧技术,在运行参数CODCr负荷为3.45 kg∙m-3∙d-1,水力停留时间为8.3 d条件下,甲烷产量为43 L∙人-1∙d-1,TCODCr去除率为89%.
                  4.2 膜生物处理组合工艺
                 膜生物反应器(MBR)技术最早应用于微生物发酵工业,美国于60年代将其应用于污水处理领域,是一种将微生物处理技术与膜分离技术相结合的新型污水处理工艺,MBR主要利用膜组件的拦截作用实现泥水分离,并将分离出的水排放,而活性污泥则保留在生物处理系统中(Tay et al.,2007).MBR技术具有污泥膨胀率低、占地面积小、运行控制灵活、自动化程度高等优点,在城市污水处理与回用、工业废水处理、生活污水处理等方面都得到了广泛应用(Bhaduri et al.,2020;Deng et al.,2020).日本对于MBR技术应用于污水处理的研究相对较早,同时也较早的将其应用于粪污废水处理.例如,20世纪80年代末建成的日本山梨县MBR污水处理厂,所采用的主体工艺为“活性污泥-膜分离-混凝-膜分离-活性炭吸附”.当进水 CODCr、SS、TN和 TP分别为 4700、6700、2500和 220 mg∙L-1时,第一段膜处理单元每隔 1~2个月用 200 mg∙L-1次氯酸钠冲洗 1次,出水水质 CODCr、SS、TN和 TP分别为 330、<2、29和 0.5 mg∙L-1;第二段膜处理单元每隔 2 周用 500 mg∙L-1的溴酸冲洗 1 次,出水水质 CODCr、SS、TN 和 TP 分别为 67、<2、13 和 0.1mg∙L-(1 董精印等,2016). 目前,MBR 处理技术在日本已被广泛推广应用于粪污废水处理 .Fountoulakis 等 (2016)研究了浸没式MBR处理希腊克里特岛一户居民中灰水的处理效率,结果表明该处理系统CODCr及阴离子表面活性剂去除率分别约为 87%、80%,TSS从 95 mg∙L-1降至 8 mg∙L-1.Palmarin 等(2019)通过试验研究MBR 对灰水的去除效果,结果表明该系统中 MBR 对灰水中 CODCr、BOD5、TN、TKN(凯氏氮)、NH3-N 和 TP的平均去除效率分别为91%、97%、58%、71%、88%和90%.在我国,MBR技术用于粪污废水处理也受到了研究学者和设计人员的广泛关注.例如,哈尔滨市建设有粪便无害化处理厂用于处理市区公厕和民厕粪污废水,处理规模为500 t∙d-1,处理工艺为“来水-预处理池-粗格栅及提升泵站-一体化除砂设备-囊式厌氧池-A/O+MBR池-臭氧高级氧化-曝气生物滤池-出水”.采集该项目正常运行20 d的CODCr和NH3-N进出水数据如图3所示(杜兵等,2003),虽然来水水质复杂波动,但是出水水质可以稳定达到一级 A排放标准 .对于所采用投资运行成本相对较高的臭氧高级氧化处理单元,在实际工程应用中应根据项目实际情况及进出水要求慎重选择是否采用.如采用一般会作为预处理单元或者深度处理单元与生化处理技术联合使用,从而达到处理效果与成本的最优组合.
                    王明月等(2019)采用“A2O-MBR”组合工艺处理厕所粪污废水 .研究结果表明,此工艺可以有效地降低进水中CODCr、NH3-N和TP的含量,去除率分别为97.28%、96.44%和98.37%,出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中的一级A标准.张文兵(2019)对“厌氧氨氧化-MBR”组合工艺处理铁路高浓度粪便污水进行了研究,该工艺可以有效去除废水中的CODcr、NH3-N和TN,出水水质满足《污水综合排放标准(GB8978-2002)》的二级排放标准.刘超等(2017)将“化粪池预处理-缺氧-二级好氧-缺氧-2级好氧-生物曝气滤池-MBR反应器”工艺工程应用于天津动车客车段粪便污水处理,严格控制进水水质营养平衡的条件下,可以保证出水水质满足《铁路中水回用标准(TB/T3007-2000)》. 
               4.3 生物滤池组合工艺
               生物滤池技术是一种高效的生物处理技术,通常填充陶粒、碎石、沸石或聚酯材料作为填料,作为微生物生长的载体.废水进入生物滤池后经过填料层,被填料层所负载的大量微生物降解,达到污水净化的效果(Loh et al.,2021).生物滤池处理技术可以高效降解污染物,其中像多级生物滤池、新型复合填料滤池均对有机物、氮、磷等污染物有较高的去除率(Cheng et al.,2017;Terry et al.,2018).该技术无二次污染,污泥产量小,可以承受一定的水质波动.水春雨等(2012)采用好氧曝气生物流化床反应器处理动车集便器粪便废水,研究结果显示,反应器维持溶解氧在 2.5 mg∙L-1左右时,对粪便废水中 NH3-N、TN 和 CODcr的去除率分别可以达到 99.8%、84.1% 和95.5%,试验实现了硝化反硝化脱氮同步去除有机污染物.郭治东等(2012)结合工程案例对低动力复合厌氧生物滤池处理某机场航空高浓度粪污废水加以研究,该工程主要处理飞机封闭式厕所内的废水,工艺流程为:来水-调节池-一级复合厌氧生物滤池-二级复合厌氧生物滤池-出水,其中调节池停留时间6 h,两级HAF池的停留时间均为24 h,且滤池无需安装曝气装置.滤池内填料比表面积很大,可以附着大量微生物,同时填料可以截留大量活性污泥,该工程运行处理效果比传统滤池有大幅度提高,出水可以稳定达到《污水排入城镇下水道水质标准(CJ343-2010)》排水标准.
                 5 旅游景区粪污废水集中处理工艺选择考虑因素( Considerations for centralized treatment technology of feces collection in tourist attractions)
                  旅游景区粪污废水处理工艺通常分为3级:第一级为预处理阶段,主要用于去除粪污废水中的悬浮物和泥砂等物质,通常为粗格栅、细格栅、沉砂及混凝沉淀等预处理工艺;第二级为主体处理阶段,主要用于去除废水中大部分的污染物,通常选用A/O、A2/O、生物接触氧化、MBR和生物滤池等处理工艺;第三级为深度处理阶段,主要作用为进一步去除废水中的污染物和消毒,通常选用臭氧氧化、催化臭氧氧化、混凝沉淀、紫外消毒、活性炭吸附及砂滤等工艺技术.技术设计人员需要根据旅游景区粪污废水集中处理点分布分散、水量水质随旅游淡旺季波动大、缺少专业运维人员等特点,同时结合项目的具体实际情况进行工艺比选,不能一味追求技术的先进性和处理效果的优越性,大体可以遵循以下原则: 
                ①处理工艺具备较强的抗冲击负荷能力.旅游景区粪污废水的水量和水质日变化和季节性变化均非常大(Hernández-Sancho et al.,2011).因此,在进行工艺选择和设计时,需要考虑水质均质性、抗冲击性和系统的快速恢复性能.
                 ②处理工艺具备较高的集成性、设备化和自动化程度.基于旅游景区粪污废水处理的特殊性,一般情况下处理点分布分散且缺乏现场运营维护人员,且需要考虑旅游景区的整体美观与观赏性.因此,旅游景区粪污废水处理设备要求具备较高的集成性,尽量美观且减少占地面积,同时设备应具备较高的自动化程度,可以实现无人值守或尽可能减少运营维护频率. 
                   ③投资运营成本经济 .根据项目投资运营规划,优先选择投资建设成本低、运行维护费用低、可服务范围广及设备操作简便的处理工艺.
                  ④运营维护简单便捷.旅游景区一般比较偏远且分散,缺乏具有专业技术知识的设备运行与维护人员.因此,在进行工艺选择时,要充分考虑后期系统的运行稳定性和维护的便捷性.
                6 结论(Conclusions)
                  旅游景区一般具有覆盖面积广、景点分散、污水收集管网和基础设施不完善等特点,这给旅游景区厕所粪污废水处理和设施的维护带来了很大的困难 .因此,技术人员要因地制宜地选择合适的旅游景区粪污废水收集及处理技术或组合工艺,最终实现旅游景区粪污废水的达标排放或回用.在实际工程中,要充分考虑旅游景区的实际地质条件、施工作业条件等,结合重力流和非重力流废水收集体系的特点,遴选重力流/非重力流/重力流+非重力流等废水收集方案 .旅游景区粪污废水集中处理工艺选择要着重考虑抗冲击性、集成性、自动化程度、运维便捷性等性能,其中MBR技术相较于其他技术具有处理效果好、占地面积小、运行稳定及自动化程度高等优势,可以在实际工程中加大推广应用范围.
                 原标题:旅游景区厕所废水收集与处理技术研究进展
                 原作者:颜建国,王斌,兰华春,彭剑峰,余刚