高 紅

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津 300350)

城市污水的再生利用是開源節(jié)流、降低水體污染、改善生態(tài)環(huán)境、解決城市缺水問題的有效途徑之一。提高水資源的利用率和實(shí)施污水資源化是保證水資源可持續(xù)利用的重要措施。目前，國內(nèi)外在城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用主要涉及厭氧水解-高負(fù)荷生物濾池、生態(tài)濾池、淹沒式生物膜反應(yīng)器、穩(wěn)定塘、人工濕地等。[1]近年來，小城鎮(zhèn)污水處理及利用受到很大關(guān)注，在選擇污水處理工藝時(shí)，考慮中小城鎮(zhèn)資金短缺和用地緊張的現(xiàn)狀，應(yīng)探討開發(fā)具有簡潔、高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用特點(diǎn)的中小城鎮(zhèn)污水處理新工藝和新技術(shù)。

本文選擇 UASB-好氧一體化工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究。UASB反應(yīng)器是目前研究最多、應(yīng)用日趨廣泛的污水厭氧處理工藝；好氧采用吸附再生技術(shù)，主要特點(diǎn)是活性污泥對有機(jī)底物降解的兩個(gè)過程——吸附與代謝穩(wěn)定分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。

試驗(yàn)一體化裝置采用吸附再生池，廢水和在再生池經(jīng)過充分再生，活性很強(qiáng)的活性污泥同步進(jìn)入吸附池，進(jìn)行充分接觸，使部分呈懸浮、膠體和溶解性狀態(tài)的有機(jī)底物被活性污泥吸附，有機(jī)底物得以去除?；旌衔锢^而流入二沉池進(jìn)行泥水分離，澄清水排放，污泥則從底部進(jìn)入再生池，在這里進(jìn)行第二階段的分解和合成代謝反應(yīng)?；钚晕勰辔⑸镞M(jìn)入內(nèi)源呼吸期，使污泥的活性得到充分恢復(fù)，在進(jìn)入吸附池與廢水接觸后，能夠充分發(fā)揮其吸附功能。[2]

1 試驗(yàn)水質(zhì)分析

試驗(yàn)原水取自天津某生活小區(qū)污水集水井，進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 污水水質(zhì)指標(biāo)Tab.1 List of wastewater quality indexes

試驗(yàn)以生活污水處理再生回用為目的，使處理出水達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，用于廁所便器沖洗、城市綠化、洗車、掃除等，實(shí)現(xiàn)中水回用的目的。因此出水排放標(biāo)準(zhǔn)采用《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 25.1-1989)。[3]出水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)如表 2所示。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)及試驗(yàn)裝置

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

設(shè)計(jì)參數(shù)參照現(xiàn)行手冊規(guī)范進(jìn)行計(jì)算和選取，混合液揮發(fā)性懸浮物濃度MLVSS為1,400,mg/L，試驗(yàn)穩(wěn)定進(jìn)水流量選取280,L/h。選擇HAILEA ACO-012型電磁式空氣壓縮機(jī)，排氣量為200,L/min，功率為320,W。設(shè)定回流量為70,L/h。

2.2 試驗(yàn)裝置及流程

試驗(yàn)采用UASB-吸附再生一體化裝置，裝置如圖1所示，外觀為圓柱形。整套裝置采用硬塑板制造，初沉池為 100,L，UASB池為800,L，再生池為400,L，好氧池(吸附池)為400,L，二沉池為500,L。

試驗(yàn)裝置置于室外，利用潛水泵從污水集水井中提升污水，經(jīng)隔柵進(jìn)入高位槽，以設(shè)定流量進(jìn)入初沉池，污水中大的懸浮物被截留在池體上部，大顆粒固體沉積在池體底部，使污水得到初步凈化，再經(jīng)水管進(jìn)入U(xiǎn)ASB池底部。通過布水器進(jìn)行均勻布水，提高UASB池的利用率，污水中部分有機(jī)物大分子物質(zhì)被酸化菌水解，酸化成為小分子物質(zhì)；少部分被產(chǎn)甲烷菌最終轉(zhuǎn)化成為 CH4、CO2和水。厭氧水穿過泥水分離器，由池壁上的進(jìn)水孔進(jìn)入再生池，在再生池充分再生，與活性很強(qiáng)的活性污泥充分接觸，部分呈懸浮、膠體和溶解性狀態(tài)的有機(jī)底物被活性污泥吸附，使有機(jī)底物得以去除。再生池與好氧池底部連通，泥水混合物從再生池底部進(jìn)入好氧池，曝氣后的泥水混合物通過管道進(jìn)入二沉池中心管，在二沉池內(nèi)吸附氧化的同時(shí)得到分離，沉淀后出水經(jīng)出水管排出裝置。二沉池池底污泥由氣提回流裝置提升至吸附池，剩余污泥定期從二沉池底部的排泥管排出。[4]

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 CODCr的去除效果及分析

試驗(yàn)出水CODCr在25,mg/L以下，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，出水CODCr下降到很小的數(shù)值，檢測不出，平均去除率為95.9%。出水 CODCr濃度變化以及 CODCr去除率變化如圖 2、3所示。CODCr的去除主要經(jīng)過吸附和再生兩個(gè)階段，污水和活性很強(qiáng)的活性污泥同步進(jìn)入吸附池，充分接觸80,min左右，使部分呈懸浮、膠體和溶解性狀態(tài)的有機(jī)物被活性污泥所吸附，有機(jī)物得以去除?；旌弦豪^而流入二次沉淀池，進(jìn)行泥水分離，澄清水排放，污泥則從底部經(jīng)過氣提設(shè)備進(jìn)入再生池，進(jìn)行第二階段的分解和合成代謝反應(yīng)，活性污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸期，使污泥的活性得以充分恢復(fù)，在其進(jìn)入吸附池與污水接觸后，能夠充分發(fā)揮其吸附功能，達(dá)到很好的CODCr去除效果。

圖2 出水COD濃度變化曲線圖Fig.2 Curve graph of effluent COD concentrations

圖3 COD去除率變化曲線圖Fig.3 Curve graph of COD removal rates

3.2 NH3-N的去除效果及分析

試驗(yàn)出水 NH3-N 在 6.9～12.7,mg/L之間變化，平均為9.39,mg/L，平均去除率為 67.2%。本試驗(yàn)活性污泥的污泥齡為1.5,d，污泥齡較短。一般認(rèn)為，世代周期長于污泥齡的微生物在曝氣池內(nèi)不可能繁衍成優(yōu)勢菌屬，而硝化菌在 20,℃時(shí)，其世代周期為 3,d，當(dāng) θc＜3,d時(shí)，硝化菌很難在曝氣池內(nèi)大量繁殖，就很難產(chǎn)生硝化反應(yīng)，所以 NH3-N的去除效果較差。NH3-N的去除效果如圖4、5所示。

圖4 出水NH3-N濃度變化曲線圖Fig.4 Curve graph of NH3-N concentrations in effluent

圖5 NH3-N去除率變化曲線圖Fig.5 Curve graph of NH3-N removal rates

3.3 SS的去除及效果分析

試驗(yàn)取得了很好的固體懸浮物去除效果。出水 SS趨于0,mg/L，SS去除率接近于 100%，出水 SS的濃度及其去除率變化如圖6、7所示。

圖6 出水SS濃度變化曲線圖Fig.6 Curve graph of SS concentrations in effluent

圖7 SS去除率變化曲線圖Fig.7 Curve graph of SS removal rates

圖8 出水濁度變化曲線圖Fig.8 Curve graph of effluent turbidities

3.4 濁度的去除及效果分析

試驗(yàn)處理后出水澄清透亮，出水濁度在0～10,NTU之間，平均濁度為 4,NTU，平均去除率為 95.6%。出水濁度及其去除率變化如圖8、9所示。

圖9 濁度去除率變化曲線圖Fig.9 Curve graph of turbidity removal rates

4 結(jié) 語

UASB-吸附再生一體化裝置連續(xù)運(yùn)行 60,d，裝置啟動(dòng)期為 7,d。一方面，較高的外界氣溫有利于裝置的啟動(dòng)；另一方面，直接投加馴化后的厭氧泥可縮短污泥馴化期。用該裝置處理生活污水取得了很好的 COD、SS、濁度去除效果，幾乎檢測不出出水 SS和濁度，處理后出水能夠作為中水加以回用。該裝置在污水處理上的優(yōu)勢在于：①合理的UASB布水系統(tǒng)，有效利用了池容，提高了系統(tǒng)的處理效率；引入泥水分離器，防止厭氧泥進(jìn)入再生池，導(dǎo)致生物項(xiàng)之間的返混；具有很高的處理能力和處理效率。②UASB系統(tǒng)運(yùn)行過程中無需曝氣，無需排泥，運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)低于普通活性污泥法。③試驗(yàn)測定UASB系統(tǒng)的pH值在7.03～7.21之間，平均值為7.17，變化范圍很小，適于厭氧微生物的生長，有利于提高厭氧系統(tǒng)處理效率。[5]④吸附再生工藝提高了好氧系統(tǒng)的處理能力，能夠在短時(shí)間內(nèi)分解污水中的有機(jī)物，吸附池與再生池容積之和低于同種處理能力下的傳統(tǒng)活性污泥法曝氣池的容積?！?/p>

［1］國家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

［2］Grobicki A，Stucky D C.Performance of the Anaerobic Baffled Reactor under steady-state and shock loading conditions[J].Biot and Bioeng，1991(37)：344-355.

［3］國家環(huán)境保護(hù)局.生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S].1989.

［4］黃永恒，王建龍，文湘華，等.折流式厭氧反應(yīng)器的工藝特性及其運(yùn)用[J].中國給水排水，1999，15(7)：18-22.

［5］彭乃文.UASB反應(yīng)器在廢水厭氧處理中的應(yīng)用[J].煤礦環(huán)境保護(hù)，2002，16(4)：34-35.