徐行勛，劉振肖，黃 麗

（永城市環(huán)境監(jiān)測站，河南永城476600）

目前的生物脫氮工藝很多，A／O工藝就其良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，較多應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理中。但該工藝還存在下列不足：一是為了提高脫氮效率，須加大混合液的回流比，致使污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用增加；二是好氧段出水含有一定的NO3－N，若二沉池排泥不及時(shí)，會(huì)在池內(nèi)發(fā)生反硝化，而使污泥上浮，影響出水水質(zhì)；三是脫氮效果受溫度影響較大，在冬天氣溫較低地區(qū)，硝化效果不好；四是除磷必須通過添加化學(xué)藥劑才能實(shí)現(xiàn)，而添加化學(xué)藥劑后形成的化學(xué)污泥不易處理。針對(duì)A／O生物脫氮工藝存在的不足，通過試驗(yàn)研究提出A／O＋硅藻土強(qiáng)化脫氮工藝的技術(shù)路線。該工藝具有流程簡單、占地少，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，基建投資少，出水水質(zhì)穩(wěn)定，硅藻土可循環(huán)使用等特點(diǎn)。根據(jù)《水污染防治法》修正案、《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》要求，全國重點(diǎn)水系淮河、遼河、海河要基本變清，永城屬于淮河流域，污染治理對(duì)區(qū)域環(huán)境治理具有重要意義，A／O＋硅藻土強(qiáng)化脫氮工藝將硅藻土投加到生化系統(tǒng)中，利用硅藻土與生物系統(tǒng)的協(xié)同作用和硅藻土自身的絮凝沉淀除磷功能，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝的高效化，縮短生化停留時(shí)間，節(jié)省占地面積，形成以硅藻土水處理技術(shù)為核心的新型工藝，使出水穩(wěn)定達(dá)到GB18918－2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

1 實(shí)驗(yàn)原理與方法

1.1 A／O＋硅藻土強(qiáng)化脫氮工藝去除污染物原理

1.1.1 物化原理

硅藻土具有集絮凝、吸附、沉淀和過濾為一體的功能，對(duì)污水中的CODcr，SS，BOD5、P有很強(qiáng)的去除能力。一方面由于硅藻表面的不平衡電位能中和懸浮粒子的電荷，使其相斥電位受到破壞而與硅藻形成醪羽，凝集成較大的絮花。另一方面，由于其巨大的比表面積和表面吸附性，脫穩(wěn)膠體極易被吸附到硅藻土上，且附著了污染物質(zhì)的硅藻土顆粒間相互吸附能力大，可快速形成粒度和密度較大的絮體，且絮體的穩(wěn)定性好。在特制專業(yè)處理系統(tǒng)中，絮體能形成一個(gè)穩(wěn)定的、致密的懸浮污泥濾層，污水經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)自我形成的致密的懸浮泥層過濾之后得到進(jìn)一步凈化。

1.1.2 協(xié)同作用原理

硅藻土內(nèi)部孔隙多，孔隙間串聯(lián)相通，擁有巨大的比表面和合適的表面負(fù)電性，同時(shí)它又是單細(xì)胞低等植物硅藻的遺骸，具有優(yōu)良的生物相容性，可以作為一種優(yōu)良的多孔生物載體。硅藻土生物載體有利于增加微生物泥齡、富集硝化細(xì)菌，延長微生物和污染物的接觸時(shí)間，同時(shí)硅藻土表面的生物膜存在著同時(shí)硝化－反硝化（SND）過程，從而能夠有效地降低廢水中的氨氮、總氮。

通過對(duì)硅藻污泥鏡檢（如圖1）可以看出，生化系統(tǒng)中的硅藻土表面明顯發(fā)生了改變。圖1（a）中明顯可以看出硅藻土表面附著有一定數(shù)量的微生物菌種。圖1（b）中的硅藻土表面和未投加到系統(tǒng)中的硅藻土比較，孔徑分布不均勻，且硅藻土有一半的表面覆蓋著一層凸起的粘膜狀物質(zhì)，分析認(rèn)為可能該覆蓋物的下面有微生物菌種，該粘膜物是微生物分泌所致，在該粘膜狀物質(zhì)的內(nèi)表面會(huì)形成一個(gè)缺氧環(huán)境，這樣就實(shí)現(xiàn)了在好氧系統(tǒng)中存在著一個(gè)同時(shí)反硝化的過程，使整個(gè)系統(tǒng)的脫氮效率得到一定的提高。

1.2 試驗(yàn)方法

A／O＋硅藻土強(qiáng)化脫氮工藝將硅藻土加入生化池的末端，通過泵的高速混合后送入硅藻土水處理池進(jìn)行澄清分離，硅藻土與活性污泥形成硅藻污泥通過回流系統(tǒng)進(jìn)行前段生化池，這樣通過一段時(shí)間的循環(huán)，整個(gè)生化系統(tǒng)也充滿了硅藻污泥。

圖1 硅藻土鏡檢

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置

中試試驗(yàn)裝置見圖2－a至圖2－b所示。各池體尺寸及有效容積見表1所示。主要設(shè)備包括攪拌泵、污泥回流泵、進(jìn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)等。

表1 試驗(yàn)裝置各池尺寸一覽表

1.4 試驗(yàn)原水

中試試驗(yàn)進(jìn)水取自污水廠沉砂池出水，試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)如表3所示，屬于典型的生活污水水質(zhì)，BOD5／CODcr＝0.42，可生化性良好。

表3 試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)

1.5 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

本研究項(xiàng)目執(zhí)行GB18918－2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表1 1級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2 A／O＋硅藻土強(qiáng)化脫氮工藝試驗(yàn)

該階段的研究主要通過監(jiān)測CODcr，NH3－N， TN等幾個(gè)指標(biāo)，考察生化工藝在添加硅藻土后對(duì)城市生活污水的處理效果變化，同時(shí)比較生化工藝添加硅藻土前的出水水質(zhì)情況以及研究不同硅藻土投加量對(duì)系統(tǒng)處理效果的影響。

2.1 去除污水中污染物效果試驗(yàn)

為了確定投加硅藻土前后的處理效果，在監(jiān)測CODcr的時(shí)候，從第8天開始投加硅藻土，在監(jiān)測NH3－N、TN的時(shí)候，從第20天開始投加硅藻土。試驗(yàn)結(jié)果如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 投加硅藻土前后CODcr的去除效果

圖4 投加硅藻土前后NH3－N的去除效果

圖5 投加硅藻土前后TN的去除效果

2.2 投加量對(duì)污水處理效果的影響試驗(yàn)

為了確定投放多少硅藻土才能使系統(tǒng)達(dá)到最佳的處理效果，進(jìn)行了硅藻土投加量與處理效果試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見圖6、圖7、圖8。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）去除效果

圖6 硅藻土投加量對(duì)CODcr的影響

圖7 硅藻土投加量對(duì)NH3－N的影響

圖8 硅藻土投加量對(duì)TN的影響

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)從第九天開始向系統(tǒng)添加硅藻土后，出水COD迅速降低，出水穩(wěn)定在25 mg／L左右，去除率也從開始的75%左右提高到90%。從第二十一天后，我們向系統(tǒng)連續(xù)投加硅藻土后，出水NH3－N除了加入硅藻土的初始幾天后都能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，出水NH3－N介于0.176～2.54mg／L之間，均值為1.27mg／L，平均去除率為93.4%；出水TN除了加入硅藻土的初始幾天不穩(wěn)定外，從加入硅藻土后的第四天開始出水都能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，出水TN均值為7.10mg／L，平均去除率為78.1%。

（2）硅藻土最佳投放量

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，隨硅藻土投加量增加，系統(tǒng)出水CODcr去除率也增加，但系統(tǒng)出水NH3－N和TP的去除率均在硅藻土投放量為40ppm時(shí)達(dá)到最大值，并且TN的去除率在硅藻土投放量超過40ppm以后呈下降趨勢。綜合考慮各污染物去除效果，認(rèn)為硅藻土的最佳投放量為40ppm。

3 結(jié) 論

（1）該工藝的噸水直接運(yùn)行成本大約為0.4元，而傳統(tǒng)A／O、AAO、氧化溝運(yùn)行成本達(dá)到噸水0.6～0.8元，甚至達(dá)到1元，按日處理廢水規(guī)模一萬噸計(jì)算，每年可少支出91.25萬元到273.75萬元。按照實(shí)際進(jìn)出水濃度計(jì)算，每年約可以減少氨氮40噸，有效抑制水體惡化，對(duì)維持地區(qū)乃至流域生態(tài)平衡具有積極作用。節(jié)能減排為目前國家所倡導(dǎo)的政治任務(wù)，大力減少污水中污染物排放量，使得環(huán)境容納余量加大，為新建企業(yè)騰出空間，對(duì)就業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極意義。

（2）硅藻土投加會(huì)增加系統(tǒng)的污泥量，增加約10%左右；但硅藻土投加生化系統(tǒng)后形成的生物硅藻污泥可以改善污泥的沉降性能，使污泥沉降速度變快，從而可提高沉淀池表面負(fù)荷，減少沉淀池尺寸。

（3）AO＋硅藻土強(qiáng)化脫氮工藝可應(yīng)用于污水處理廠的新建和改擴(kuò)建工程。對(duì)于新建污水廠，能夠降低構(gòu)筑物體積，節(jié)省占地和造價(jià)；對(duì)于改擴(kuò)造污水廠工程，可以實(shí)現(xiàn)在不改變原有構(gòu)筑物，不新建后續(xù)構(gòu)筑物的前提下，通過向原有生化系統(tǒng)中投加硅藻土來提高處理效率或擴(kuò)大處理規(guī)模，達(dá)到擴(kuò)大處理規(guī)模或提標(biāo)改造的要求。

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［3］ 鄒家慶.工業(yè)廢水處理技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

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