間歇運(yùn)行多級(jí)生物接觸氧化法處理生活污水試驗(yàn)研究

納麗萍（西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅　蘭州　730030）

?

間歇運(yùn)行多級(jí)生物接觸氧化法處理生活污水試驗(yàn)研究

納麗萍
（西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州730030）

摘要：通過研究生物接觸氧化法的間歇運(yùn)行方式在不同HRT和不同曝氣時(shí)間下COD、NH4+-N去除情況，試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)24h進(jìn)水3次，進(jìn)水量6.7l/d，HRT為24h、累計(jì)曝氣時(shí)間為12h時(shí)，出水COD、NH4+-N平均濃度分別為56.7mg/L和14.5mg/L，其處理效果滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。間歇運(yùn)行可大幅減少污水處理成本，為節(jié)能工藝的開發(fā)提供了試驗(yàn)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：間歇運(yùn)行；生物接觸氧化；污水處理；

生物接觸氧化法具有微生物濃度高、運(yùn)行穩(wěn)定效果穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量少、系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，可間歇運(yùn)行等特點(diǎn)［1］，廣泛適用于生活污水、工業(yè)廢水及微污染水源水的處理［1，6］。生物接觸氧化法介于活性污泥法和生物膜法之間，通常在反應(yīng)器中設(shè)置曝氣裝置；對(duì)污水曝氣一方面要保證污水中有一定的溶解氧，從而維持微生物生長(zhǎng)和降解有機(jī)物；另一方面微氣泡上升時(shí)攪動(dòng)水體，沖刷生物填料表面，使老化的生物膜脫落，促進(jìn)生物膜的更新［7］。若以間歇曝氣、連續(xù)進(jìn)水的方式運(yùn)行，也可以達(dá)到相同或者較好的處理效果，則能同時(shí)降低電耗，節(jié)約污水的處理成本。

筆者以配水模擬生活污水，研究間歇式生物接觸氧化反應(yīng)器對(duì)去除有機(jī)物及氨氮效果的影響，為該工藝在污水處理中的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1　試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)采用的處理工藝流程：進(jìn)水—三級(jí)生物接觸氧化池—沉淀池（排泥）—出水。反應(yīng)器由厚0.5cm的有機(jī)玻璃加工制作而成，接觸氧化區(qū)總有效容積6.69L。主反應(yīng)器共分四格，第一、二、三格為接觸氧化區(qū)（掛有試驗(yàn)所用立體彈性填料），第四格為沉淀區(qū)（設(shè)出水堰），試驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1　多級(jí)生物接觸氧化工藝試驗(yàn)裝置

1.2試驗(yàn)水質(zhì)

試驗(yàn)用水采用模擬生活污水，水質(zhì)情況見表1。

表1　試驗(yàn)用水水質(zhì)

1.3試驗(yàn)方法與內(nèi)容

試驗(yàn)采用間歇進(jìn)水、間歇曝氣的運(yùn)行方式，分為2個(gè)階段研究。階段Ⅰ累計(jì)曝氣時(shí)間恒定為4h，水力停留時(shí)間分別為72h（進(jìn)水量2.3l/d，24h進(jìn)水1次）、36h（進(jìn)水量4.5l/d，24h進(jìn)水2次）、24h（進(jìn)水量6.7l/d，24h進(jìn)水3次）和12h（進(jìn)水量13.4l/d，24h進(jìn)水6次）；階段Ⅱ水力停留時(shí)間為24h（進(jìn)水量6.7/ d，24h進(jìn)水3次），累計(jì)曝氣時(shí)間為4 h、8h和12h。兩階段進(jìn)水方式均為每次進(jìn)水持續(xù)1h，24h等間隔進(jìn)水；曝氣方式均為每次曝氣1h，24h內(nèi)等間隔曝氣。每次變更試驗(yàn)參數(shù)后運(yùn)行8 d，試驗(yàn)期間水溫在21～25℃之間。

1.4取樣分析方法

CODCr、NH4+-N、pH等指標(biāo)按文獻(xiàn)［8］的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定，水溫采用水銀溫度計(jì)測(cè)定。

2　結(jié)果與討論

試驗(yàn)選取穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，考慮到在實(shí)際工程的運(yùn)行中，生物接觸氧化技術(shù)主要用于去除污水中有機(jī)質(zhì)和氨氮，本文把CODCr和氨氮作為主要水質(zhì)考察指標(biāo)進(jìn)行分析。

2.1反應(yīng)器的啟動(dòng)

試驗(yàn)所用的接種污泥來自污水處理廠氧化溝末端的活性污泥，經(jīng)沉淀靜置后去掉上清液加入反應(yīng)器，注入人工配制模擬生活污水，進(jìn)行污泥的連續(xù)培養(yǎng)、馴化。反應(yīng)器中的DO保持在3.0～4.0mg/L左右。掛膜方式為：將一定量的接種污泥倒入反應(yīng)器，配好的原水（按BOD5：N：P＝100：5：1配制）少量連續(xù)的加入反應(yīng)器，同時(shí)進(jìn)行少量曝氣，出水經(jīng)沉淀池沉淀后排出。從開始馴化到掛膜培養(yǎng)的10d內(nèi)，可以觀察到填料上生物膜厚度不斷增加，其顏色也逐漸變?yōu)樽睾稚?，鏡檢生物膜可以觀察大量原生和后生動(dòng)物，同時(shí)，反應(yīng)器的出水較清澈，出水中的懸浮物較少。取樣測(cè)定COD的去除率變化不大（見表2），這些可說明生物膜的培養(yǎng)馴化已經(jīng)成熟［9］。

表2　掛膜成熟工藝穩(wěn)定運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)處理效果

2.2對(duì)COD的去除效果

試驗(yàn)期間進(jìn)水COD值為：188.8～549.2 mg/L，COD平均值為332.2mg/L，從掛膜成熟系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行開始進(jìn)行水質(zhì)分析，測(cè)定反應(yīng)器進(jìn)水和出水的COD，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水流量來改變水力停留時(shí)間，階段Ⅰ、階段Ⅱ條件下的COD去除效果列入表3、表4。圖2、圖3分別為階段Ⅰ和階段ⅡCOD進(jìn)水值、出水值以及去除率隨HRT及曝氣時(shí)間的變化趨勢(shì)。

表3　階段ⅠCOD去除效果

表4　階段ⅡCOD去除效果

圖2　相同曝氣時(shí)間（4h）COD的去除效果隨HRT的變化趨勢(shì)

圖3　相同HRT（24h）COD的去除效果隨曝氣時(shí)間變化趨勢(shì)

從表3及圖2可知，該工藝采用間歇進(jìn)水、間歇曝氣的運(yùn)行方式，對(duì)于降解有機(jī)物的微生物而言，食料和空氣都是間斷供應(yīng)的。隨著負(fù)荷和供氧狀況的變化，微生物降解有機(jī)物的作用受到抑制一定程度上影響有機(jī)物的去除效果。但生物接觸氧化法反應(yīng)器中的生物量較活性污泥法工藝要多［11］，這也使該工藝可以在低HRT條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)水中有機(jī)物的良好去除。由表3和圖3可以看出，當(dāng)HRT恒定為24h，反應(yīng)器間歇運(yùn)行時(shí)，曝氣時(shí)間從4h增加至12h，出水COD降低程度不太顯著，分析其原因主要是生物膜上的微生物種類豐富，反應(yīng)器分段運(yùn)行，每段都繁衍本段進(jìn)水水質(zhì)相適應(yīng)的微生物，因此曝氣時(shí)間對(duì)COD去除效果的影響有限。

2.3對(duì)NH4+-N的去除效果

試驗(yàn)期間進(jìn)水NH4+-N值為24.7～39.8 mg/L，平均值為31.8 mg/L。階段Ⅰ、階段Ⅱ條件下的NH4+-N去除效果列入表5、表6。圖4、圖5分別為階段Ⅰ、階段ⅡNH4+-N進(jìn)水值、出水值以及去除率隨HRT和曝氣時(shí)間的變化趨勢(shì)。

表5　階段ⅠNH4+-N去除效果

表6　階段ⅡNH4+-N去除效果

圖4　相同曝氣時(shí)間（4h）NH4+-N的去除效果隨HRT的變化趨勢(shì)

圖5　相同HRT（24h）NH4+-N的去除效果隨曝氣時(shí)間變化趨勢(shì)

工藝采用間歇運(yùn)行能造成反應(yīng)池中出現(xiàn)周期性的好氧、缺氧和厭氧環(huán)境，在曝氣時(shí)段，反應(yīng)器中溶解氧可達(dá)3～4mg/L，硝化菌將氨態(tài)氮氧化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，停止曝氣初期，溶解氧被消耗導(dǎo)致其濃度迅速下降并接近于零。此時(shí)反應(yīng)池出現(xiàn)缺氧狀態(tài)，微生物可利用有機(jī)物為供氫體使硝態(tài)氮反硝化，還原為N2或NxOy后排入大氣。從表4及圖4可知，當(dāng)曝氣時(shí)間為4h時(shí)，NH4+-N的去除率始終維持在較低水平，尤其是HRT為12h時(shí)，出水NH4+-N＞25mg/L，其濃度已達(dá)超出國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)HRT恒定為24h時(shí)，NH4+-N的去除效果則隨曝氣時(shí)間的增加而增加，曝氣時(shí)間對(duì)NH4+-N的出去效果影響顯著。

3　結(jié)論

1）試驗(yàn)研究表明：采用生物接觸氧化法間歇運(yùn)行處理生活污水污水是可行的，當(dāng)24h進(jìn)水3次，進(jìn)水量6.7l/d，HRT為24h、累計(jì)曝氣時(shí)間為12h時(shí)，出水COD、NH4+-N平均濃度分別為56.7mg/L和14.5mg/L，其處理效果滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

2）若考慮降低能耗，節(jié)約污水處理成本，間歇運(yùn)行的生物接觸氧化工藝可采用HRT為24h、累計(jì)曝氣時(shí)間為4h，此時(shí)出水COD、NH4+-N平均濃度分別為61.8 mg/L和23.1mg/L，指標(biāo)均可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3）間歇運(yùn)行的生物接觸氧化工藝對(duì)于處理間斷排放、低負(fù)荷生活污水的處理比連續(xù)運(yùn)行工藝可節(jié)約一定的運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)節(jié)能工藝的開發(fā)具有積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］隋麗麗，梁文艷等.混合填料生物接觸氧化法處理生活污水的研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)2011，12（12）:101-104.

［2］陳志莉，易其臻等.生物接觸氧化法處理船舶生活污水的中試［J］.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009.12（6）：882-885.

［3］李亞峰，高穎.氣浮-水解酸化-生物接觸氧化-氣浮工藝處理造紙廢水工程實(shí)例，水處理技術(shù)［J］. 40（9）：128-130.

［4］成世坤，梁類鈞等.生物接觸氧化工藝對(duì)印染廢水的處理效果，中國水運(yùn)［J］.第12（3）:254-26.

［5］陳漢輝，孫國勝.生物接觸氧化法處理微污染源水的研究進(jìn)展與應(yīng)用［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備2000，1（3）:55-59.

［6］肖羽堂，許建華.姚江飲用水源生化工藝除污染總結(jié)［J］.中國給水排水1998，22（4）:11-13.

［7］張自杰.排水工程［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000，6. ［8］國家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.第4 版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1997.

［9］李亞峰，李大起等.水解酸化-兩端生物接觸氧化工藝處理城市生活污水［J］.沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2009，25（6）:1131-1135.

［10］邱光磊，程建光等生物接觸氧化工藝用于分散型污水處理的中試［J］.中國給水排水2007，23（5）:78-81.

［11］吳春篤，張波等生物接觸氧化工藝用填料的生物膜特性［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）Jan.2008，29（1）:74-77.

中圖分類號(hào)：X703