大学宿舍生活污水的处理与回用？

随着我国科学技术和生活质量的不断提高，污水排放量逐渐增加，必须有效解决水污染和水资源短缺问题。在这种情况下，中水开发与回用技术得到了迅速发展，并在美国、日本、印度、英国等国家(尤其是日本)得到了广泛应用，对实现水资源的可持续利用具有重要意义。在国内高校中，清华大学采用膜生物反应器集成工艺处理洗澡水，中水全部用于冲洗学生宿舍厕所。中水回用项目净效益达到1，304，438+0，000元。中国尤氏大学中水回用工程采用MBR技术，直接经济效益52.5万元[1]。

据了解，目前我国大学生约0.2m3，再生水量460万立方米/日[1]。这些生活污水排入城市污水管网，由城市污水处理厂集中处理，而校园绿化和学生公寓冲厕所消耗大量自来水，造成能源和资源浪费，节水型校园数量不足，管理水平和节水效益参差不齐[2]。以郑州大学为例，研究了高校宿舍生活污水的水质特征，并根据水质特征选择合适的工艺进行处理和回用。本研究选用“格栅-初沉池-A/O池-生物接触氧化池-二沉池-表面流人工湿地”新工艺处理部分校园宿舍生活污水，达到城市杂用水和景观回用水标准，不仅可以减少向排水系统的污水排放，节省城市排水设施的运行费用和学校支付的污水处理费用，还可以有效缓解校园供水紧张的局面[3]

1高校生活污水水质分析及工艺选择

1.1高校生活污水水质分析

据现场调查，郑达新区学生约4万人，每人每天可产生约70L生活污水，每天可产生约2800m3生活污水。学生住宿分为四个园区，分别是柳园、荷花苑、菊园、松苑。柳园学生约14000人，柳园部分楼层设有污水回用装置，经简单处理后可作为厕所冲洗水回用，暂不考虑。其他三个园区约有26000人，所以* *每天可产生约1.800 m3的生活污水。如果2、7、8月正常放假，每年将产生约50万m3的生活污水。同时，郑州大学新校区的胡美湖是该校区的人工湖，面积大，需水量大。如果校园宿舍的生活污水可以在这个人工湖中再利用，不仅可以实现污水的有效再利用，还可以降低学校再利用胡美湖水的成本。

1.1.1水质监测指标和方法(表1)

1.1.2污水水质特征

高校用水量的特点是学生用水量受季节和温度影响较大，高校用水量变化系数较大，具有规律性[4]。高校生活污水水质相对稳定，污染较低。经对郑州大学新校区部分宿舍生活污水水质长期监测，水质见表2:

大学生宿舍生活污水不含厨房排水，只有洗浴和卫生间排水，属于优质杂排水，完全可以由高校自行处理回用。

1.2的流程选择

根据工艺选择的原则:①技术先进，处理效果稳定；②投资和运行费用低；③管理简单，运行可靠。确定本研究中大学宿舍生活污水处理及回用流程如图1所示:

1)初沉池:初沉池可以去除废水中的可沉降物和漂浮物。经过初步沉淀后，废水可去除约50%的可沉降物、油脂和漂浮物以及20%的BOD。根据去除单位质量的BOD5或固体物质的计算，初沉池是最经济的净化步骤。

对于高悬浮物的生活污水和工业污水，应采用初沉池进行预处理(图1)。

2)A/O池:A/O工艺串联第一缺氧段和第二好氧段，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO为2 ~ 4 mg/L..在厌氧阶段，厌氧菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物、可溶性有机物等悬浮污染物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性有机物转化为可溶性有机物。缺氧水解后的这些产物进入好氧池进行好氧处理，可以提高污水的可生化性和氧效率。在缺氧阶段，异养菌将蛋白质、脂肪(有机链中的N或氨基酸中的氨基)等污染物氨化，释放出氨(NH3和NH4+)。在供氧充足的条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-，通过回流控制返回A池。在缺氧条件下，异养细菌的反硝化作用将NO3-还原为分子氮(.

3)生物接触氧化池:在曝气池中设置填料，作为生物膜的载体。待处理废水经充氧后，以一定的流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥相互作用，净化废水。

4)二沉池:二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，主要作用是分离污泥，澄清，浓缩，回流混合液。其工作效果直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。

2实验设备和内容

2.1实验装置

本实验采用图1所示的工艺流程，中试装置如图2所示。主要组成为:初沉池、A/O池、生物接触氧化池和二沉池，水处理能力为30-40L/h..

1)A/O:由两部分组成，比例为1: 3，前缺氧，后好氧。其中包括罐体、填料、搅拌器、曝气装置等。缺氧池内径800mm，高度900mm，好氧池内径1200mm，高度1500mm。

2)生物接触氧化池:结构包括池体、填料、布水装置和曝气装置。池型为长方体；罐体尺寸为长460mm，宽400mm，壁厚8mm，总高度1400mm，超高50mm。3)初沉池:池型为圆筒形；罐体尺寸为外径340毫米，壁厚8毫米，总高度540毫米，超高50毫米。

4)二沉池:池型为圆筒形；罐体尺寸为外径340mm，壁厚8mm，总高度600mm，超高80mm。

2.2工艺参数的确定

本文以郑州大学新校区宿舍生活污水为研究对象，其具体水质指标为COD浓度100 mg/L ~ 394 mg/L，氨氮浓度10 mg/L ~ 40 mg/L，总磷浓度2 mg/L ~ 4 mg/L，pH = 7 ~ 9。以上述工艺对COD、氨氮和TP的去除效率为主要指标。

选用的工艺用于处理高校生活污水。影响这一过程的主要因素有pH、DO、HRT、SRT、回流比、缺氧-好氧反应时间等。通过查阅文献，确定MLSS为3000 ~ 3500 mg/L，曝气池溶解氧为2.0 ~ 3.5 mg/L，污泥回流比为75%，水力停留时间为12h[5]，缺氧-好氧HRT为6h和12h，污泥回流比和硝化液回流比分别为65438+。在生物接触氧化中，最佳气水比为16: 1，最佳水力负荷为5.0m3/(m3？第六章.

3实验结果分析

通过接种污水处理厂的污泥培养细菌，通过运行中试装置进行COD、NH3-N和TP的去除，如图3 ~图5所示:

反应器的COD去除效果如图3所示。进水COD波动较大，范围为109.1 ~ 328.5mg/L，平均值为214.1 mg/L，系统出水COD相对稳定，范围为13.6 ~ 29.5mg/L，平均值为21.3mg/L，出水符合城市杂用水标准。从图中可以看出，COD的去除率比较稳定，在74.0% ~ 94.5%的范围内波动，平均去除率为85.9%，说明该反应器对COD有较好的去除效果。反应器中的悬浮污泥絮体含有大量结构紧密的细菌胶束，对有机物具有很强的生物吸附能力和氧化能力，对COD的去除有很大的促进作用。在悬浮填料表面的污泥絮体中，生长着大量的丝状菌，有利于细菌胶团的吸附，既提高了污泥沉降性能，又有效地促进了有机物的氧化分解。

反应器对NH3-N的去除效果如图4所示。宿舍污水中氨氮浓度较低，进水氨氮在18.40 ~ 35.20 mg/L范围内，平均值为28.02mg/L；出水氨氮在5.94 ~ 9.39 mg/L范围内，平均值为7.95mg/L，符合城市杂用水标准。从图中可以看出，氨氮的去除率比较稳定，在62.05%-76.64%之间，平均去除率为71.11%，说明系统对氨氮的去除效果一般。认为挂膜时间过短，挂膜不充分，导致填料虽然为硝化细菌的生长提供了良好的附着条件，但反应器内单位体积的生物量并不太充足，硝化能力也不太高。

反应器对总磷的去除效果如图5所示。进水TP浓度为2.12 ~ 3.60 mg/L，进水TP平均浓度为2.85mg/L；出水TP浓度为0.16 ~ 0.48 mg/L，出水TP平均浓度为0.31mg/L，符合城市杂用水标准。TP的去除率为85.33% ~ 91.20%，平均去除率为89.28%，说明该工艺对TP有较好的去除效果。认为缺氧池中的填料阻止了表面空气进入缺氧池，降低了氧传质效率，造成缺氧段的厌氧微环境，形成了微厌氧/缺氧/好氧系统。聚磷菌在厌氧环境中释放磷，通过O段好氧吸收磷，然后随脱落的生物膜和悬浮污泥排出，从而达到除磷效果。同时，系统定期通过底部泥斗排出污泥，大量含磷污泥随底部堆积的污泥排出。

4结论与展望

4.1结论

(1)通过分析大学宿舍生活污水的特点，确定处理工艺为“格栅-初沉池-A/O池-生物接触氧化池-二沉池-表面流人工湿地”。

(2)根据实际情况，按照工艺设计，设计了“格栅-初沉池-A/O池-生物接触氧化池-二沉池”的中试装置。在MLSS为3000-3500mg/L，曝气池溶解氧为2.0-3.5mg/L的条件下，污泥回流比为75%，水力停留时间为65438+。在生物接触氧化中，最佳气水比为16: 1，最佳水力负荷为5.0m3/(m3？d)作为运行参数，结果表明，COD、NH3-N和TP的去除率分别为93.77% ~ 94.69%、62.05% ~ 76.64%和85.33% ~ 93.82%。出水COD为4.98 ~ 7.83 mg/L，NH3-N为5.94 ~ 5.95mg/L。

(3)景观娱乐用水C类水质标准规定COD≤30mg/L、NH3-N≤0.5mg/L、TP≤0.05mg/L，城市杂用水水质标准规定COD≤50mg/L、NH3-N ≤ 10mg/L..由于NH3-N的出水指标超过了《景观娱乐用水C类水质标准》的要求，出水仅符合《城市杂用水标准》，不符合《景观娱乐用水C类标准》。

4.2前景

(1)由于氨氮去除率过低，未达到回用于景观水质标注的预期目标。分析原因应该是本次实验中试装置的操作参数是通过查阅文献得到的最佳操作参数，实验过程中没有找到适合该工艺流程的最佳操作参数，导致操作过程中未能达到最佳状态；也有可能生物接触氧化池形成的生物膜并不完善，在今后的研究中应给予更多的关注。

(2)由于中试装置没有配备人工湿地，出水水质不符合景观水回用标准。但在实际工程应用中，在后续研究中，可以对人工湖进行改造，通过种植大量的芦苇、睡莲、香蒲等湿地植物，构建表面流人工湿地，充分利用学校资源，改善水质，达到减少人工湖地下水补给，给人以享受的景观价值。

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