疊片展開式懸浮微生物載體在聚甲醛污水處理中的應(yīng)用

陳 剛，韓元培，冷棟云

(開封龍宇化工有限公司 河南省聚甲醛基新材料工程技術(shù)中心，河南 開封 475200)

0 前言

開封龍宇污水處理采用的工藝為：調(diào)節(jié)池+預(yù)處理池+厭氧池+好氧池。其中，預(yù)處理池與厭氧池內(nèi)懸掛疊片展開式懸浮微生物載體形成生物膜填料，為細菌提供生長場所并有效吸附污泥。

疊片展開式懸浮微生物載體展開前為折疊形式，展開前后的體積比為1/17～1/13。展開前為折疊形式，展開后即成型載體，具有體積小、占用空間小、便于運輸?shù)奶攸c。疊片展開式生物載體表面有多個敞口，并在載體內(nèi)部形成蜂窩狀通道，載體的比表面積大，比表面積高于500 m2/m3，高于傳統(tǒng)空心懸浮載體(堆積密度高達 92.5 kg/m3，而比表面積僅為 110 m2/m3)。疊片展開式生物載體構(gòu)造獨特，空隙率高達 44%，非常適宜作為微生物載體，對污水、氧氣的傳質(zhì)效果好，生物膜的生長環(huán)境養(yǎng)料充分，微生物活性高，降解污染物質(zhì)效果好。

疊片展開式懸浮微生物載體填料分別安裝在預(yù)處理池和厭氧池中，每個池子尺寸為24 m×12 m×6 m，填料懸掛區(qū)域體積為800 m3，高度為3.0 m，距池底2.5 m，距池子液面0.5 m，生物池水深6.0 m。

疊片展開式懸浮微生物載體圖見圖1。疊片展開式懸浮微生物載體安裝示意圖見圖2。

圖1 疊片展開式懸浮微生物載體圖

圖2 疊片展開式懸浮微生物載體安裝示意圖

1 實驗部分

1.1 原材料

生產(chǎn)污水：COD≤5 500 mg/L，甲醛≤1 000mg/L，pH值3.3～3.7。工業(yè)用硫酸鋁：氧化鋁(Al2O3)(固體)，≥15.6%，pH值(1%水溶液)≥3.0。工業(yè)用磷酸二氫鈉：磷酸二氫鈉(以NaH2PO4·2H2O計)，≥98.0%，pH值(10 g/L溶液)4.4±0.2。工業(yè)用尿素：外觀，顆粒狀，無機械雜質(zhì)；總氮(N)(以干基計)≥46.0%；縮二脲含量≤1.0%；水分≤0.7%。

1.2 實驗設(shè)備

工藝廢水調(diào)節(jié)池1座，24 000 mm×12 000 mm×6 500 mm。甲醛預(yù)處理反應(yīng)器1座，2 400 mm×7 800 mm×6 500 mm。AHCR厭氧池1座，2 400 mm×7 800 mm×6 500 mm。OHCR好氧反應(yīng)器1座，60 000 mm×11 800 mm×6 500 mm。一級提升泵2臺，Q=100 m3/h，H=20 m。二沉池1座，直徑16 m。固液反應(yīng)分離器1座，16 900 mm×7 400 mm×4 500 mm。活性炭處理器1座，1 690 mm×3 000 mm×5 000 mm。攪拌機2臺，4 kW。球形蜂窩狀疊片生物載體8 700個，直徑108 mm。二級提升泵2臺，Q=86.6 m3/h，H=38 m。

1.3 實驗原理

本實驗采用A/O工藝進行污水處理，采用活性污泥法來實現(xiàn)，活性污泥將污水中的有機物氧化分解成無機物，從而使污水得到凈化[1]。處理后出水水質(zhì)的好壞同組成活性污泥的細菌種類、數(shù)量有關(guān)。污水處理主要目的是為活性污泥或微生物提供好的環(huán)境條件以發(fā)揮其最大的活力。活性污泥中的細菌主要由菌膠團細菌及絲狀細菌組成，它們構(gòu)成了活性污泥的主要成分，微型動物附著生長于其上。細菌、微型動物與其他微生物加上廢水中的懸浮物等雜質(zhì)混雜在一起，形成了具有很強的吸附、分解有機物能力的活性污泥。

①厭氧反應(yīng)原理：利用厭氧菌的作用，通過厭氧條件下消化去除水中高濃度有機物，提高COD的去除率，將難降解的大分子有機物轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿与y降解有機物，再次轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿右妆唤到獾挠袡C物，提高BOD與COD的比值。厭氧過程可分為水解階段、酸化階段和產(chǎn)甲烷階段。水解階段是指細菌將在污水中都以膠體或固體存在的大分子有機物水解成可吸收的物質(zhì)，如將蛋白質(zhì)水解為便于吸收的氨基酸和脂肪酸。酸化階段是指水解后的物質(zhì)吸入細菌細胞內(nèi)繼續(xù)分解為揮發(fā)性脂肪酸、揮發(fā)醇以及一些醛酮類物質(zhì)。產(chǎn)甲烷階段是指將酸化階段產(chǎn)生的物質(zhì)吸入細菌細胞內(nèi)進行代謝從而產(chǎn)生甲烷以氣體形式揮發(fā)出去。

②好氧反應(yīng)原理：活性污泥在曝氣條件下進行有氧呼吸，對污泥進行長時間的曝氣，進一步把有機物分解成無機物，使污泥中的可生物降解部分被氧化去除變成二氧化碳、水等物質(zhì)，氨氮隨著消化作用的進行而逐步被氧化為硝酸鹽。在曝氣的作用下，混合液得到足夠的溶解氧，并使活性污泥與污水充分接觸。污水中的膠體狀和溶解性有機物被活性污泥吸附，并被活性污泥中的微生物氧化分解，使污水得到凈化。

1.4 實驗過程

生產(chǎn)污水COD及HCHO經(jīng)過調(diào)配后直接進入調(diào)節(jié)池中，調(diào)節(jié)池的作用是為后工序提供水質(zhì)指標穩(wěn)定的污水，解決污水不均勻性，使生物池的進水量及進水指標均勻，降低對后續(xù)工段生物池的沖擊?？赏ㄟ^在調(diào)節(jié)池內(nèi)加片堿或硫酸調(diào)節(jié)其pH值，保證水質(zhì)穩(wěn)定。生產(chǎn)污水pH值在3.2左右，根據(jù)預(yù)處理池和厭氧池內(nèi)的pH值及時調(diào)整調(diào)節(jié)池pH值保持在3.3～3.6，使污水更適合生物段微生物。調(diào)節(jié)池水溫通過調(diào)節(jié)池上部兩座涼水塔進行調(diào)節(jié)，根據(jù)四季變化確定涼水塔投運臺數(shù)，水溫一般控制在25～35 ℃。

經(jīng)過調(diào)節(jié)池調(diào)整合格后的污水進入甲醛預(yù)處理反應(yīng)池，池中掛有疊片展開式懸浮微生物載體填料用于吸附污泥，形成生物膜反應(yīng)器。預(yù)處理池活性污泥中含有大量馴化培養(yǎng)的抗甲醛微生物，對甲醛毒性耐受性較好，處理甲醛的效果與其他微生物相比效果優(yōu)異，能抵抗較高濃度甲醛的沖擊。預(yù)處理反應(yīng)池的作用是降低高濃度甲醛含量，抵抗高濃度甲醛沖擊，為后續(xù)生物段處理提供較好的環(huán)境。預(yù)處理池南北兩端各有一臺推進器，保持使污水在池中循環(huán)流動，確保與微生物充分接觸，使處理效果更好，90%以上的甲醛、70%以上的COD從預(yù)處理池除去。

預(yù)處理池處理后的污水由手動控制鑄鐵鑲銅，規(guī)格為400 mm×400 mm的調(diào)節(jié)堰門控制進入東、西兩個厭氧池中的水量。厭氧池中也掛有疊片展開式懸浮微生物載體填料用于吸附污泥，形成生物膜反應(yīng)器，一方面有利于微生物的生長，另一方面也可使微生物與污水充分接觸。另外分別設(shè)有兩臺高效推進器，使污水在厭氧池中循環(huán)流動，并與微生物充分接觸反應(yīng)。厭氧池溶解氧DO控制在0.4 mg/L左右，SS控制在3 000～4 000 mg/L。

厭氧池處理后的污水通過溢流堰分別自流進入兩個好氧反應(yīng)池，好氧反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有填料，采用旋流曝氣器，均勻設(shè)置旋流曝氣頭360個，曝氣量160 m3/min，曝氣壓力68 kPa左右，溶解氧從好氧池前端到末端依次升高，控制在1～7 mg/L，SS控制在4 000 mg/L，污泥沉降比控制在70%～90%。好氧池前端添加磷酸二氫鈉和尿素補充氮磷元素，保證微生物營養(yǎng)需求。氣浮池添加硫酸鋁進一步降低出水懸浮物，保證達標排放。

2 結(jié)果與分析

表1為生產(chǎn)污水經(jīng)過安裝有疊片展開式懸浮微生物載體的各生物池處理后得到的實驗數(shù)據(jù)匯總。

從表1可以看出，疊片展開式懸浮微生物載體生物池對聚甲醛生產(chǎn)廢水具有較強的去除能力，能有效提高聚甲醛污水的BOD與COD比值，提升污水處理的可生化性能。預(yù)處理池內(nèi)生物膜對甲醛去除率在90%以上，對COD的去除率在70%以上，再經(jīng)過厭氧池和好氧池進一步微生物處理，出水指標達到預(yù)期目標。特別是該生物膜對甲醛的處理效果尤其突出，預(yù)處理池和厭氧池的降解率均在90%以上[2]。

表1 實驗前后數(shù)據(jù)匯總對照表

3 結(jié)論

疊片展開式懸浮微生物載體在聚甲醛生物池中應(yīng)用后，經(jīng)過實驗證明，其對微生物的吸附能力強，有利于生物膜的形成，有利于提高活性污泥濃度，提升廢水中污染物與微生物的接觸面積，提高污水中甲醛、COD的處理效率和效果，非常適合聚甲醛污水的處理。而且PE材質(zhì)的疊片展開式懸浮微生物載體在水中具有較長的使用壽命，實踐證明其應(yīng)用時間可達10年以上仍保持較好的應(yīng)用性能，對聚甲醛污水的耐受性較強。