爐渣強(qiáng)化活性污泥法對(duì)餐飲廢水的處理

張艷波

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爐渣強(qiáng)化活性污泥法對(duì)餐飲廢水的處理

張艷波

（武漢紡織大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，湖北 武漢430073）

本文就爐渣強(qiáng)化活性污泥法處理餐飲廢水的工藝特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)加入爐渣前后的對(duì)比試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在用了爐渣強(qiáng)化活性污泥法凈化處理的餐飲廢水, CODcr、NH4+-N、TP去除率都優(yōu)于普通活性污泥法, 活性污泥絮體結(jié)構(gòu)和沉降性能明顯改善。當(dāng)水力停留時(shí)間為6h時(shí), 爐渣強(qiáng)化活性污泥法對(duì)餐飲廢水中CODcr、NH4+-N、TP的去除率分別達(dá)85.3～91.2%、59.6～68.2%、80.2～87.8%，出水中CODcr、NH4+-N均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且處理效果穩(wěn)定。因此爐渣強(qiáng)化活性污泥法處理餐飲廢水的的效果是相當(dāng)好的。

爐渣；餐飲廢水；活性污泥；脫氮除磷；去除率

餐飲廢水的成份極其復(fù)雜, 含有各種各樣的動(dòng)植物油脂、蛋白質(zhì)、淀粉、糖、纖維素、維生素、無(wú)機(jī)鹽分、表面活性劑等。普通活性污泥法以其操作簡(jiǎn)便，而廣泛應(yīng)用于城市生活污水和餐飲廢水的處理當(dāng)中，但其對(duì)N、P含量較高，且易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的餐飲廢水的N、P的去除不是很理想，因而若向待處理的餐飲廢水中投加一種對(duì)N、P具有一定的吸附能力，能夠顯著提高N、P去初率，而且不會(huì)帶來(lái)二次污染的物質(zhì)，此方法是一種較好的選擇。爐渣正是基于這樣一種要求上的理想材料。爐渣是以煤為燃料的鍋爐燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的塊狀廢渣。由于爐渣具有疏松的結(jié)構(gòu)，易于吸附，有較大的比表面，是一種良好的吸附介質(zhì)，對(duì)廢水中有機(jī)物，色度等有良好的吸附能力，可用于餐飲廢水的前處理和深度處理。

1　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備部分

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

如圖1所示，把餐飲廢水用泵抽到高位水箱，再通過(guò)重力作用流進(jìn)反應(yīng)器。反應(yīng)器采用活性污泥法，。廢水在反應(yīng)器中處理6h后，排放到沉淀池中，經(jīng)過(guò)30min的沉淀，排掉一部分污泥，而把上清液直接排放。在運(yùn)行過(guò)程中，還要對(duì)微生物進(jìn)行供氧，主要是通過(guò)空壓機(jī)壓縮空氣，把空氣輸送到反應(yīng)器中，再采用曝氣盤把空氣擴(kuò)散到水中，與廢水充分混合。

圖1　實(shí)驗(yàn)裝置圖

1.2實(shí)驗(yàn)水樣

實(shí)驗(yàn)所取污水來(lái)自武漢紡織大學(xué)一食堂的餐飲廢水，主要水質(zhì)指標(biāo)見表1。由于餐飲廢水中含有大量的油和懸浮物，因此，需對(duì)原水進(jìn)行曝氣預(yù)處理，以去除懸浮物和浮油，使之更有利于生物處理。

表1　實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)表

1.3活性污泥

實(shí)驗(yàn)所用的接種污泥取自武漢市沙湖污水處理廠。接種污泥呈黃褐色，MLVSS為1126mg/L,MLSS為1628mg/L, MLVSS:MLSS為0.69。鏡檢觀察到少量的球菌、桿菌、絲狀菌，同時(shí)還有大量的輪蟲、線蟲、鐘蟲。

1.4爐渣

爐渣是煤炭燃燒后的融熔產(chǎn)物，含有大量硅、鎂、鈣、鋁、鐵的氧化物，化學(xué)組成見下表。本次實(shí)驗(yàn)爐渣由武漢科技大學(xué)分析測(cè)試中心提供。

1.5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本實(shí)驗(yàn)主要可分為2個(gè)階段。第一個(gè)階段即反應(yīng)器的啟動(dòng)，實(shí)驗(yàn)所測(cè)項(xiàng)目包括COD、NH４＋-N、TP的去除效果；第二個(gè)階段為爐渣強(qiáng)化的活性污泥對(duì)餐飲廢水的處理過(guò)程。由于第一個(gè)階段對(duì)TP和NH４＋-N的去除不很理想，故當(dāng)加入爐渣后著重檢測(cè)爐渣強(qiáng)化的活性污泥對(duì)TP和NH４＋-N的去除狀況。

1.6實(shí)驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目及分析方法

（1）CODCr的測(cè)定：重鉻酸鉀法；（2）TP的測(cè)定：鉬酸銨分光光度法；（3）NH4+-N的測(cè)定：納氏試劑比色法；（4）微生物形態(tài)：XS－18生物顯微鏡。

2　爐渣強(qiáng)化活性污泥法處理餐飲廢水的實(shí)驗(yàn)研究

2.1活性污泥的接種

（1）取活性污泥，加入到柱形反應(yīng)器中，讓其自然沉降后，調(diào)整污泥高度為8 cm，同時(shí)加入取來(lái)的某食堂的餐飲廢水，加入餐飲廢水的混合液為38cm，之后開始悶曝；

a 草履蟲 b 線蟲

c 累枝鐘蟲 d 鐘蟲

圖2 污泥中觀測(cè)到的生物

（2）悶曝24h，溶氧量在2-4mg/L，pH調(diào)節(jié)至中性。悶曝結(jié)束后換水，重復(fù)進(jìn)行這一步操作。再悶曝3 d后，再把水放掉。此時(shí)的活性污泥呈現(xiàn)一定的黃褐色，污泥絮團(tuán)較以前更為密實(shí)；

（3）悶曝結(jié)束后開始進(jìn)水，進(jìn)水量為0.45 L／h，停留時(shí)間為6 h.同時(shí)每天對(duì)反應(yīng)器中污水做鏡檢，每2d測(cè)定一次柱子中的廢水的進(jìn)、出水COD、NH4+-N、TP，并計(jì)算去除率。剛開始時(shí)，在顯微鏡中觀察到，污泥散散落落，幾乎沒(méi)有微生物。一周左右，出現(xiàn)了很活躍的草履蟲（見圖2（a））、漫游蟲、線蟲（見圖2（b））、裂口蟲、吸管蟲等。l0天后出現(xiàn)了盾纖蟲、鐘蟲、輪蟲等，且數(shù)量在迅速增加，而此時(shí)草履蟲、漫游蟲等逐漸減少或絕跡。40天后，生物相已較好，累枝鐘蟲（見圖2（c））、鐘蟲（見圖2（d））較多，輪蟲也很活躍，并有一些菌膠團(tuán)和絲狀菌。

圖3 氨氮去除率與爐渣投加量關(guān)系曲線

圖4　TP去除率與爐渣投加量關(guān)系曲線曲線

表2　活性污泥法培養(yǎng)運(yùn)行去除效果

當(dāng)培養(yǎng)生物相以鐘蟲、累枝鐘蟲為主，污水處理效果穩(wěn)定下來(lái)。而且生物相雖有變化，但比較穩(wěn)定，不再出現(xiàn)替演，這說(shuō)明活性污泥已經(jīng)培養(yǎng)成熟。

２.2活性污泥對(duì)COD，NH4+-N，TP的去除

記生物接觸氧化法的啟動(dòng)之日為第一天，每2天測(cè)一次，其后10天對(duì)COD，NH4+-N，TP的去除情況得出相應(yīng)的去除曲線（圖略）。

在活性污泥的穩(wěn)定運(yùn)行階段，每天排出多余的活性污泥量為0.5～2.0cm，使反應(yīng)器中的活性污泥高度維持在8cm。COD去除率保持在75～85%，NH4+-N去除率保持在30～40%，TP去除率保持45～55%。由去除曲線及表２可以看出，活性污泥法達(dá)到穩(wěn)定階段后，對(duì)COD的去除率較高，出水水質(zhì)可以達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)N，P的去除則很不理想，因此在下一階段加入爐渣來(lái)提高對(duì)N，P的去除率，以使出水水質(zhì)達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以上。

2.3爐渣強(qiáng)化活性污泥法的運(yùn)行階段

在活性污泥穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間之后（此階段約為一周時(shí)間），向活性污泥中投加工業(yè)爐渣，投加的爐渣粒徑為0.2-0.9mm，投加量為1000-2000mg/L。爐渣強(qiáng)化后的活性污泥法對(duì)CODCr、SS 、NH4+-N、TP的去除效果及與爐渣投加量的關(guān)系圖3、圖4。

由圖3可以看出，加入爐渣后，在加入的爐渣吸附能力沒(méi)有達(dá)到飽和之前，隨著加入爐渣量的增多，爐渣對(duì)氨氮有較好的吸附、去除效果，氨氮的去除率呈逐漸上升趨勢(shì)，而當(dāng)爐渣加入量達(dá)到1700 mg/L后，爐渣的吸附能力達(dá)到飽和，爐渣對(duì)氨氮的吸附、去除率達(dá)到最大值。出水的氨氮含量達(dá)到最小值，出水水質(zhì)可以達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

由圖4可以看出，加入爐渣后，TP的去除率呈逐漸上升趨勢(shì)，而當(dāng)爐渣加入量達(dá)到1500mg/L后，爐渣的吸附能力達(dá)到飽和，爐渣對(duì)氨氮的吸附、去除率達(dá)到最大值。出水的TP含量達(dá)到最小值，出水水質(zhì)可以達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

由于爐渣的吸附作用，爐渣的加入也提高了COD的去除率，在保持進(jìn)水COD為350～500 mg/L的情況下，出水COD可達(dá)到38～92，最高去除率可達(dá)91.2%，從而提高了出水水質(zhì)，達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4爐渣強(qiáng)化活性污泥法工藝機(jī)理分析

2.4.1 爐渣強(qiáng)化活性污泥法處理餐飲廢水機(jī)理

在活性污泥處理餐飲廢水中污染物的基礎(chǔ)上，爐渣能夠進(jìn)一步的吸附廢水中的污染物，這些被吸附的有機(jī)污染物可以被微生物更有效的吸收，利用。因此爐渣在這里起到了雙重作用，一是爐渣本身可以吸附廢水中的污染物，二是被爐渣吸附的污染物可以被微生物更高效的利用于自身生長(zhǎng)代謝中。爐渣去除餐飲廢水中污染物的過(guò)程較復(fù)雜，與其物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分，廢水性質(zhì)(pH值、有機(jī)物組成等）等因素有關(guān)。根據(jù)目前的有關(guān)資料，爐渣處理廢水的主要機(jī)理為吸附、中和及絮凝沉降作用。

（1）吸附過(guò)濾作用。爐渣具有多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率達(dá)50％－60％，比表面積較大，表面能高，爐渣中含有的殘?zhí)窟_(dá)10％－30％，這些殘?zhí)烤哂谢钚蕴康男再|(zhì)，因此爐渣對(duì)餐飲廢水中的有機(jī)物、懸浮物具有較強(qiáng)的物理和化學(xué)吸附作用。如爐渣對(duì)餐飲廢水中植物油脂的吸附情況為油脂吸附率為5-8kg/m3，廢水中懸浮物吸附為25-30kg/m3。

（2）提高PH值的作用。爐渣中含有的CaO，MgO，F(xiàn)e2O3，Al2O3，K2O，Na2O等堿性氧化物被水浸泡后進(jìn)入廢水中，能提高廢水的堿度，可用來(lái)中和餐飲廢水的酸度，這在處理酸性餐飲廢水方面有較好的效果。

（3）絮凝沉降作用。爐渣在被中性水浸泡35－65min后，被溶出的鋁達(dá)到22.5－53mg／L。鋁在水中形成的氫氧化物是良好的絮凝劑，能對(duì)廢水中有機(jī)物、重金屬、懸浮物起絮凝作用，加強(qiáng)其澄清沉降效果，此外爐渣中的部分無(wú)機(jī)塵對(duì)廢水也有混凝作用。

2.4.2 影響爐渣處理效果因素

（1）爐渣的粒徑和比表面積。爐渣的粒徑越小，同樣體積的爐渣比表面積越大，與廢水接觸面積也越大，對(duì)廢水的吸附效果也越好。因此對(duì)于鏈條爐和一些老式鍋爐爐渣（多呈塊狀）在一定條件下可將其打碎篩選后使用，而對(duì)于沸騰爐的爐渣可不需篩選直接用于廢水處理。

（2）爐渣的化學(xué)成分。如果爐渣化學(xué)組分中，SiO2及Al2O3等活性物含量高，則有利于化學(xué)吸附。CaO的含量對(duì)爐渣處理效果有一定影響，當(dāng)爐渣中CaO含量較低時(shí)，應(yīng)投加一定量的石灰對(duì)爐渣進(jìn)行改性，提高爐渣處理廢水能力。

（3）廢水pH值。爐渣對(duì)于pH值較低的酸性工業(yè)廢水處理效果較好，這主要由于爐渣含堿性物質(zhì)，爐渣在處理這類廢水時(shí)既起到了吸附作用也起到了中和作用。例如爐渣處理硝基苯工業(yè)廢水，pH值是影響其吸附效果的主要因素，當(dāng)廢水pH值從1上升到3時(shí)，爐渣對(duì)硝基苯廢水中COD和NB吸附效果由42％-74％和9％-27％下降到10％-31％和1.5％-16％。

（4）溫度影響。一般來(lái)說(shuō)，爐渣處理廢水，溫度越低處理效果越好。

3　結(jié)論

（1）在適宜的條件和連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)水的前提下，爐渣強(qiáng)化活性污泥法反應(yīng)器的活性污泥馴化和培養(yǎng)比較容易，反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間一般為30～40天。采用爐渣強(qiáng)化活性污泥法處理餐飲廢水，當(dāng)水力停留時(shí)間為6h時(shí)，出水中COD和NH4+-N可達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）爐渣強(qiáng)化活性污泥法對(duì)餐飲廢水的COD、NH4+-N、TP的去除效果均較好。

（3）采用生物接觸氧化法處理餐飲廢水，具有去除率高、去除效果好、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)，且工程造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用低、處理成本低。因此，用爐渣強(qiáng)化活性污泥法處理餐飲廢水具有一定的適用性和經(jīng)濟(jì)性。

（4）爐渣強(qiáng)化后的活性污泥,同樣吸附有大量的微生物菌體和有機(jī)物以及無(wú)機(jī)物,對(duì)于植物營(yíng)養(yǎng)豐富。爐渣強(qiáng)化后的活性污泥,可應(yīng)用于城市綠化和治沙。

[1] 何毅，陳英文. 膜-好氧組合工藝處理餐飲廢水的研究[J]. 南京理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 24(1):1-4.

[2] 翁煥新.城市水資源控制與管理[M].杭州: 浙江大學(xué)出版社, 1998. 18-21.

[3] 紀(jì)軒. 廢水處理技術(shù)問(wèn)答[M]. 北京: 中國(guó)石化出版社, 2003. 133-136.

[4] 李武，等. 煤灰預(yù)處理-好氧生物技術(shù)處理有機(jī)廢水研究[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2001，14(1)：31-33．

[5] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局. 水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002. 211-213.

[6] 張無(wú)敵，王海濤. 生物轉(zhuǎn)盤處理食堂廢水的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 1996，36(12)：19-24.

Activated Sludge Process with Cinder Treat the Restaurant Wastewater

ZHANG Yan-bo

(College of Chemicial Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

The text have carried on experimental study on craft characteristic of restaurant wastewater treatment by activated sludge process with cinder. It is shown that, the removal rate of CODcr、NH4+-N、TP of the treated restaurant wastewater by activated sludge process with cinder is better than the one with normal activated sludge.The structure of flock and the characteristic of sedimentation are distinctly improved. When the whole HRT is 6 hours, the removal rate of CODcr , NH4+-N and TP are 85.3～91.2%、59.6～68.2%、80.2～87.8% respectively through experiments. CODcr and NH4+-N in the effluent meet the primary standard of 《Complex Standard of Sewage Discharge》（GB8978—1996）, and the treated effect is stable.So this treatment is perfect to treated the restaurant wastewater.

Cinder; Restaurant Wastewater; Activated Sludge; Denitrogenafion and Dephosphorization; Removal Rate

X703

A

1009－5160(2011)03－0054－04

張艷波（1983-），男，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：生物污水處理.