摘要：生物絮凝吸附法是目前研究較多的一級(jí)處理技術(shù)方法之一。通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)污水處理廠(chǎng)生物絮凝吸附法一級(jí)處理出水試驗(yàn)研究，得出生物強(qiáng)化一級(jí)處理對(duì)污水中主要污染指標(biāo)的處理效果，在生物一級(jí)強(qiáng)化處理設(shè)計(jì)中，在回流污泥量為20%的情況下，為安全計(jì)，初沉池的沉淀時(shí)間可設(shè)計(jì)為40分鐘，即可達(dá)到沉降要求。因而將污水廠(chǎng)A2/O剩余活性污泥與進(jìn)水混合進(jìn)入初沉池沉淀，可以增強(qiáng)沉淀效果，縮短沉降時(shí)間，減少初沉池容積，減少基建投資費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：生物絮凝吸附法；一級(jí)處理；城市污水；試驗(yàn)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：F12文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-291X（2011）09-0185-03

一、生物強(qiáng)化一級(jí)處理概述

無(wú)論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，對(duì)城市污水一級(jí)強(qiáng)化處理工藝的研究都很重視，成為新的研究熱點(diǎn)。一級(jí)強(qiáng)化處理技術(shù)主要有生物絮凝吸附法、化學(xué)混凝法、化學(xué)—生物聯(lián)合絮凝法。二級(jí)處理的剩余污泥氧化程度較高，用于一級(jí)強(qiáng)化處理，對(duì)于處理負(fù)荷較高的二級(jí)處理廠(chǎng)提高初沉池的污染物去除率，以減輕曝氣池的負(fù)荷或擴(kuò)大二級(jí)處理能力。生物一級(jí)強(qiáng)化處理的實(shí)質(zhì)就是直接利用微生物細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物作為吸附劑和絮凝劑，通過(guò)對(duì)污染物質(zhì)的物理吸附、化學(xué)吸附和生物吸附以及吸附架橋、電性中和及沉淀物網(wǎng)捕等作用，把這種較小的顆粒物質(zhì)和一部分膠體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物絮體的組成部分，并通過(guò)絮體沉降作用而快速去除。生物絮凝吸附工藝產(chǎn)生的污泥有機(jī)質(zhì)含量高，易于厭氧消化，農(nóng)用價(jià)值也較大。

二、分析方法和試驗(yàn)設(shè)備

三、試驗(yàn)方法和步驟

（1）試驗(yàn)用水為洛陽(yáng)市污水處理廠(chǎng)曝氣沉砂池出水，加泥量經(jīng)計(jì)算，模擬A2/O剩余污泥量。其中一個(gè)柱子加入A2/O剩余污泥和曝氣沉砂池出水，另一個(gè)柱子只加入曝氣沉砂池出水；（2）將水樣在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)循環(huán)攪拌均勻后（用大氣泡空氣器攪拌），從取樣口取兩份100ml水樣，用重量法測(cè)定初始SS濃度C0；（3）將柱內(nèi)水位迅速調(diào)整至溢流口處，開(kāi)始計(jì)時(shí)；（4）當(dāng)累計(jì)沉降歷時(shí)為5min、10min、30min、60min、90min、120min 時(shí)，各取100ml水樣兩份，用來(lái)測(cè)定對(duì)應(yīng)沉降時(shí)間的殘留SS濃度 C1、C2 、C3 ……Cn，同時(shí)記錄各次取樣后的水面累計(jì)下降高度Δh1、Δh2 、Δh3……Δhn-1；（5）列表計(jì)算與各沉降時(shí)間對(duì)應(yīng)的沉降速度u和沉降效率E；（6）繪制E-t和E-u沉降曲線(xiàn)；（7）調(diào)整加泥量，對(duì)比測(cè)試，以求得最佳投泥量；（8）結(jié)論。

四、結(jié)果分析

（一）試驗(yàn)結(jié)果

（二）試驗(yàn)結(jié)果分析

1.COD。原水COD一般在592~640 mg/l，一級(jí)強(qiáng)化處理出水在278~409mg/l，去除率36.1%~53.04%；進(jìn)水中溶解性化學(xué)需氧量（SCOD ）一般在244~476mg/l，處理出水SCOD209

~298 mg/l，去除率14.3%~37.4%；非溶解顆粒性COD（PCOD） 的去除率為42.68%~80.17%?？梢?jiàn)，COD的去處效果主要是通過(guò)對(duì)顆粒性的非溶解COD去除達(dá)到的。而對(duì)應(yīng)自然沉淀試驗(yàn)的COD和SCOD的去除率分別只有30.9%~40.5%和2.9%~26.9%。因此，強(qiáng)化處理效果明顯，COD和SCOD的去除率分別較原水自然沉淀增加了5.2~12.5個(gè)和6.3~11.4個(gè)百分點(diǎn)。

一般情況下，一級(jí)處理去除的SS中無(wú)機(jī)成分所占比例較大，所以處理出水的BOD5 / COD比值會(huì)比處理前有所增加，改善了廢水的可生化性。本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)對(duì)比系統(tǒng)BOD5 / COD比值基本一致，由原來(lái)的0.42變?yōu)?.46。因?yàn)樵谡麄€(gè)沉降過(guò)程中，剩余活性污泥加入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)水量。在沉降時(shí)間一定的情況下，當(dāng)回流比超過(guò)20%時(shí)出水COD的去除率提高不大。當(dāng)沉降時(shí)間由30～90分鐘時(shí)，COD的濃度將進(jìn)一步降低，但是相差并不是很大。隨著沉降時(shí)間的增加，出水中磷的含量在增加。主要是回流污泥中的磷的釋放所致，所以，沉降時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，30分鐘比較理想。

從燒杯沉降試驗(yàn)中我們可以得出，較好的回流比為20%，那么從自由沉降試驗(yàn)中我們可以看出，當(dāng)回流比為20%時(shí)，沉降時(shí)間從30分鐘開(kāi)始COD的濃度基本上保持不變，沉降基本完全。由此可見(jiàn)，30分鐘為比較理想的沉淀時(shí)間。

30分鐘沉降時(shí)間與現(xiàn)行60分鐘沉降時(shí)間相比，時(shí)間縮短了一半，這就大大減少了初沉池的池容，縮短了基建的投資費(fèi)用。為同類(lèi)污水廠(chǎng)的初沉池設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

同時(shí)我們可以看出，對(duì)于作為二級(jí)處理的預(yù)處理，沉降30分鐘、回流比為20%是比較合適的。而作為直接強(qiáng)化處理后外排的情況下，強(qiáng)化處理的結(jié)果并不是很理想，不能達(dá)到污水排放的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.懸浮固體SS。強(qiáng)化一級(jí)處理的主要目的是提高懸浮固體的去除率，以減小后續(xù)處理的負(fù)荷，并提高沉淀污泥的含水率，減小消化池容積負(fù)荷。當(dāng)進(jìn)水SS為264~320 mg/l，平均為292 mg/l時(shí)，強(qiáng)化一級(jí)處理出水SS在134~176 mg/l之間，平均為155mg/l，強(qiáng)化去除率為45%~49.2% ，而對(duì)應(yīng)自然沉淀實(shí)驗(yàn)的SS去除率則為38．1%~40．2%，較強(qiáng)化處理低了7~9個(gè)百分點(diǎn)。

3.氨磷。進(jìn)出水總磷和磷酸鹽在本次試驗(yàn)中可以看出，當(dāng)回流污泥的量增大時(shí)，水中磷的濃度相對(duì)升高，同時(shí)，在同一回流量的情況下，當(dāng)沉降時(shí)間為30分鐘時(shí)的濃度要比沉降90分鐘濃度要低，隨著沉淀時(shí)間的增加，水中磷的濃度升高。主要原因是由于在沉降過(guò)程中，由于處于厭氧狀態(tài)，好氧活性污泥在厭氧狀態(tài)下，吸收水中的溶解態(tài)有機(jī)物，釋磷，使水中磷的濃度升高。相比較而言，沉降 30分鐘要比沉降90分鐘好。在沉降30分鐘的情況下，回流比在20%以下為好。從沉降曲線(xiàn)看，磷酸鹽的濃度隨時(shí)間的增加是升高的，這也說(shuō)明了生物強(qiáng)化一級(jí)處理的問(wèn)題所在，為了提高COD和氨氮的去除率，就應(yīng)該增大回流比，增長(zhǎng)沉淀時(shí)間。但是磷酸鹽的濃度卻隨著回流比和沉淀時(shí)間的增加而增加，使得出水中含有大量的磷，影響出水水質(zhì)。為了達(dá)到一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn)，我們可以看出，統(tǒng)一取回流比為20%且沉淀時(shí)間為30分鐘為最佳操作，且在經(jīng)濟(jì)上比較合理。

4.氮。本試驗(yàn)原水自然沉淀進(jìn)出水NH4-N在17~17. 2mg/l，一級(jí)強(qiáng)化處理出水NH4-N在15.68~16.14mg/l之間比進(jìn)水略低，其原因在于初沉池主要去除顆粒性固體，對(duì)溶解性氮難以去除，同時(shí)污泥經(jīng)過(guò)輸送管道，直接進(jìn)入初次沉淀池，經(jīng)過(guò)一個(gè)多小時(shí)的沉淀，氨氮不能得到有效的硝化，去除效果自然不好。有沉降曲線(xiàn)可以看出，氨氮的去處隨回流比的增大而增大，但是總的氨氮濃度并不能得到大的去處。而有機(jī)氮較多的存在于顆粒性固體中，隨著SS的去除而得到一定的去除，部分轉(zhuǎn)化為氨氮。

同時(shí)，從沉降時(shí)間上看，沉降30分鐘的情況比沉降90分鐘的效果好。當(dāng)回流比為20%的情況時(shí)，氨氮的去處基本上達(dá)到穩(wěn)定，所以，采用20%的回流比是相對(duì)較好的。而又在自由沉降試驗(yàn)中可以得出當(dāng)回流比為20%時(shí)、沉降30分鐘，氨氮的去除率已經(jīng)達(dá)到最大值。由此可見(jiàn)，沉降試驗(yàn)對(duì)氨氮的去除總體不明顯，但是在回流比為20%的情況下，沉降30分鐘，去除效果相對(duì)較好。主要原因是沉降是在厭氧狀態(tài)下進(jìn)行，沒(méi)有硝化效果，所以氨氮沒(méi)有多少去除。

（三）投泥量與COD、PO3-4-PNH+4-N之間的去除規(guī)律

投泥量的實(shí)驗(yàn)由于在沉降柱中對(duì)比不方便，因而用六聯(lián)攪拌器試驗(yàn)。低轉(zhuǎn)速均勻攪拌5min后，靜沉30min，取一次樣，每次取50ml，繼續(xù)靜沉90min后，取50min水樣（上清液）。

COD去除率隨加泥量的增加而增加，在沉降90min后從33.0%增加到60.5%，而隨加泥量的增加，所需沉降時(shí)間越來(lái)越少，如加107.6ml泥的燒杯，在靜沉30min和靜沉90min的COD的去除率是相同的，都是60.5%。

原水中的PO3-4-P為4.21mg/L，30min靜沉以后，由于磷的厭氧釋放所加泥量越大，釋放的磷越多。在投加泥量為15.5mg/L，90min的沉降出水中的磷與原水中的磷同樣多，這和在污水廠(chǎng)初沉池實(shí)驗(yàn)相吻合，由于該廠(chǎng)初沉池沉淀1.89小時(shí)，因而在系統(tǒng)測(cè)試中TP沒(méi)有變化。

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)水氨氮為17mg/L，經(jīng)過(guò)30min靜沉后，隨加泥量增加去除率為3.3%~7%。90min靜沉后，氨氮又開(kāi)始回升，去除率降低為1.8%~4%。這和在污水廠(chǎng)初次沉淀池實(shí)驗(yàn)相吻合，說(shuō)明污水中一部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，因而30min后，氨氮值又回升。

五、試驗(yàn)結(jié)論和建議

（一）結(jié)論

1.COD去除率隨加泥量的增加明顯增加，隨沉降時(shí)間的延長(zhǎng)，也隨之增加。加泥量大時(shí)，沉降0.5～1小時(shí)，SS、COD已基本達(dá)到最大去除。氮的去除在30min時(shí)，約為3.3%~7%，到沉降時(shí)間為90min時(shí)，只有1.8%~4%，而磷在靜沉30min后，由于回流污泥釋磷的影響，幾乎沒(méi)有多少去除。

2.引入一級(jí)生物強(qiáng)化處理后，可以減輕二級(jí)處理的負(fù)荷，如果將A2/O剩余活性污泥排入初沉池，立即與進(jìn)水中的顆粒物吸附、絮凝、沉淀，COD去除率將由30%增加到40%，SS去除率由40%增加到50%。原水自然沉降與加泥沉降后的沉降比較，后者SS去除率增加約10%，活化性能好的污泥比活化性能差的污泥加入原水，去除率更高。但測(cè)試結(jié)果比肉眼觀察到的效果差，這主要是SS用重量法測(cè)定時(shí)，影響因素太多。

3.本次試驗(yàn)的強(qiáng)化出水主要是作為SBR反應(yīng)器的進(jìn)水，而強(qiáng)化處理的作用主要是去除進(jìn)水中大顆粒難溶有機(jī)物，這就降低了SBR的有機(jī)負(fù)荷，而不影響釋磷和反硝化細(xì)菌對(duì)低分子碳源的吸收，并且提高了系統(tǒng)的硝化效果，同時(shí)節(jié)約了后續(xù)工藝的運(yùn)行費(fèi)用。

（二）建議

在生物絮凝吸附法一級(jí)強(qiáng)化處理設(shè)計(jì)中，在回流污泥量為20%的情況下，為安全計(jì)，初沉池的沉淀時(shí)間可設(shè)計(jì)為40分鐘，即可達(dá)到沉降要求。因而將污水廠(chǎng)A2/O剩余活性污泥與進(jìn)水混合進(jìn)入初沉池沉淀，可以增強(qiáng)沉淀效果，縮短沉降時(shí)間，減少初沉池容積，減少基建投資費(fèi)用。

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[責(zé)任編輯 吳迪]