低濃度生活污水處理研究
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摘要：針對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法處理低濃度生活污水難度大的問題，利用AO工藝結(jié)合生物填料處理該類廢水，考察系統(tǒng)對(duì)污水中COD、氨氮和總氮等污染物的處理效果。試驗(yàn)結(jié)果表明：出水COD為30mg/L左右，其平均去除率達(dá)80%；出水氨氮為6mg/L左右，其平均去除率達(dá)75%；出水總氮為10mg/L左右，其平均去除率達(dá)70%。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)較好。
關(guān)鍵詞：低濃度生活污水；AO工藝；生物填料
Abstract: In order to solve the difficulty in treating low-strength domestic wastewater (COD<200mg/L) using the traditional activated sludge process，the treatment efficiency of the low-strength domestic wastewater by AO Process which combined with bio-active filler was investigated. The results show that COD of the effluent is around 30mg/L and the average removal rate is over 80%; NH₃-N of the effluent is around 6mg/L and the average removal rate is over 75%; TN of the effluent is around 10mg/L and the average removal rate is over 70%; Meanwhile, the continuous operation shows stable effluent quality.
Key words: low-strength domestic wastewater； AO process；bio-active filler
中圖分類號(hào)：[TU992.3]     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：
采用傳統(tǒng)活性污泥法處理低濃度生活污水時(shí)，由于系統(tǒng)長(zhǎng)期在低有機(jī)負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，無法為微生物提供足夠的營(yíng)養(yǎng)成分，難以維持較高的微生物濃度，因此易造成出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)和能源的浪費(fèi)等^[1~2]。在膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝中，由于膜的高效截留作用使得系統(tǒng)在低負(fù)荷狀態(tài)下仍能保持足夠的生物量，從而提高了系統(tǒng)的處理能力和出水水質(zhì)^[3]。本文采用AO工藝結(jié)合生物填料，以低濃度生活污水為處理對(duì)象，考察該工藝結(jié)合填料對(duì)COD、氨氮及總氮的處理效果。
1、試驗(yàn)介紹
1.1 工藝流程
試驗(yàn)在自行設(shè)計(jì)的AO中試裝置中進(jìn)行，并在缺氧池、好氧池懸掛一定量的生物填料，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，試驗(yàn)的工藝流程見圖1：

圖1 試驗(yàn)工藝流程圖
Fig.1  Flow chart of AO process
原水（其COD為160mg/L左右，氨氮為30mg/L左右，總氮為50mg/L左右）由泵提升經(jīng)布水進(jìn)入缺氧池，其出水自流進(jìn)入好氧池（池內(nèi)混合液按50~200%的比例回流至缺氧池），好氧出水自流入沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液達(dá)標(biāo)排放。污泥分別回流至缺氧池和好氧池。裝置設(shè)計(jì)處理水量為10m³/d，缺氧段控制溶解氧低于0.5 mg/L，好氧段控制溶解氧為1.5~3.0mg/L，總水力停留時(shí)間為13h，其中缺氧池HRT為3小時(shí)，好氧池HRT為10小時(shí)。
1.2 試驗(yàn)水質(zhì)
試驗(yàn)原水采用某公司化糞池上清液，水質(zhì)如表1所示，接種污泥為某污水廠二沉池底部污泥。
表1  原水水質(zhì)表
Tab.1  Characteristics of raw wastewater

指標(biāo)	COD (mg/L)	氨氮(mg/L)	總氮(mg/L)
范圍	65.2~283.6	9.8~69.1	13.7~72.5

2 試驗(yàn)效果
2.1、COD的去除
系統(tǒng)進(jìn)水及好氧池出水的COD變化情況見圖2。

圖2  COD去除效果圖
Fig.2  Effect of COD removal
由圖2可知，裝置進(jìn)水COD為65.2~283.6mg/L，平均為155.7mg/L；好氧池出水COD平均為30.2mg/L，平均去除率為80.6%，且出水COD一直較穩(wěn)定。試驗(yàn)出水COD基本穩(wěn)定在40mg/L以下，說明在AO工藝中微生物能穩(wěn)定的降解、去除污水中的污染物。試驗(yàn)進(jìn)水COD濃度較低且波動(dòng)較大，無法長(zhǎng)期維持傳統(tǒng)活性污泥法所需的污泥濃度，但在AO工藝中由于生物填料的截留作用，保證了反應(yīng)器內(nèi)的微生物量，使污泥濃度長(zhǎng)期維持在3000～6000mg/L，并保證了較好的出水水質(zhì)。
2.2、氨氮的去除
系統(tǒng)進(jìn)水及好氧池出水的氨氮變化情況見圖3。

圖3  氨氮去除效果圖
Fig.3  Effect of NH₃-N removal
由圖3可以看出，試驗(yàn)過程中進(jìn)水氨氮為9.8~69.1mg/L，平均為28.4mg/L。出水氨氮基本穩(wěn)定在6mg/L以下，平均為5.7mg/L，平均去除率為79.9%。試驗(yàn)過程中氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的效率較高，整個(gè)系統(tǒng)具有較好的硝化效果，這說明系統(tǒng)中的生物填料的截留作用有利于系統(tǒng)內(nèi)硝化菌的積累，從而使系統(tǒng)內(nèi)的硝化反應(yīng)得以順利進(jìn)行。
2.3、總氮的去除
系統(tǒng)進(jìn)水及好氧池出水的總氮變化情況見圖4。

圖4  總氮去除效果圖
Fig.4  Effect of TN removal
由圖4可以看出試驗(yàn)過程中進(jìn)水總氮為13.7~72.5mg/L，平均為32.1mg/L。試驗(yàn)裝置運(yùn)行18天后，裝置出水總氮基本穩(wěn)定在15mg/L以下，平均為9.6mg/L，平均去除率為70.1%。試驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水溫在18~25℃時(shí)，系統(tǒng)的反硝化效果較好，但當(dāng)水溫升高到28~32℃甚至更高時(shí)會(huì)出現(xiàn)亞硝酸態(tài)氮累積的現(xiàn)象，造成反硝化效果變差，這主要是因?yàn)槌掷m(xù)的高溫對(duì)硝化菌有一定的抑制作用，而有利于亞硝化菌的增殖，并且反硝化細(xì)菌會(huì)受到抑制。同時(shí)，進(jìn)水水質(zhì)的變化特別是C/N的波動(dòng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的脫氮效果帶來較大的影響。
3、結(jié)論
AO工藝結(jié)合生物填料在低濃度生活污水處理試驗(yàn)中取得了較好的效果，現(xiàn)總結(jié)如下：
1、試驗(yàn)過程中進(jìn)水COD濃度為65.2~283.6mg/L，平均為155.7mg/L，裝置出水COD平均為30.2mg/L，平均去除率為80.6%；進(jìn)水氨氮濃度為9.8~69.1mg/L，平均為28.4mg/L，裝置出水氨氮平均為5.7mg/L，總平均去除率為79.9%；進(jìn)水總氮濃度為13.7~72.5mg/L，平均為32.1mg/L，裝置出水總氮平均為9.6mg/L，平均去除率為70.1%。
2、在AO工藝中，微生物對(duì)COD、氨氮、總氮等的降解和去除起主導(dǎo)作用。生物填料的截留、吸附作用對(duì)該污水的處理具有一定的作用，同時(shí)填料斷面上的“好氧—兼氧—缺氧”環(huán)境，為硝化菌和反硝化菌等微生物提供了生活空間，這樣就確保了硝化、反硝化反應(yīng)的順利發(fā)生。
3、硝化菌和反硝化菌受溫度、溶解氧和pH等環(huán)境因素影響較大，試驗(yàn)過程中必須嚴(yán)格控制這些參數(shù)，如溫度適宜控制在15~30℃，硝化菌適合溶解氧高于2mg/L，一般在3~4mg/L，而反硝化菌適合溶解氧低于0.5mg/L，pH適合控制在6.5~8.5，試驗(yàn)過程中要經(jīng)常檢測(cè)缺氧池的堿度，防止系統(tǒng)中酸度的過度積累，破壞反應(yīng)環(huán)境。
4、在裝置運(yùn)行期間，裝置內(nèi)污泥濃度保持在3000～6000mg/L即可滿足去除污染物的要求，同時(shí)無需較高的曝氣量，故運(yùn)行費(fèi)用較低。
參考文獻(xiàn)
[1] 李紅瑛, 陳衛(wèi), 孫敏. A/O-MBR處理低濃度生活污水的試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)給水排水, 2007, 23(3):96~98.
[2] 張穎，任南琪，陳志強(qiáng)．膜生物反應(yīng)器在日本的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]．中國(guó)給水排水，2002，18(2)：91-92．
[3] Tatsuki Ueda，Kenji Hata．Domestic wastewater treatment by a submerged membrane bioreactor with gravitational filtration[J]．Water Res，1999，33(12)：2888-2892.
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