一體式旋回流反應器處理餐飲廢水啟動試驗研究

張 勝，陳翠平，宋麗娟，徐武寧，蘇光耀

(1.河北工程大學 城市建設學院，河北 邯鄲056038；2.河南建筑職業技術學院，河南 鄭州450064)

隨著人們生活水平的提高，餐飲行業得到蓬勃發展，隨之產生的大量餐飲廢水給城市污水處理帶來很大負擔。國內幾個大城市對餐飲業排放廢水污染指標檢測的結果顯示:CODcr均值1 400 mg/L,BOD5為300～400 mg/L, SS為300～400 mg/L,油脂在150 mg/L以上[1]。為了減少餐飲廢水對水環境的污染，急需開發處理效率高、操作簡單、適應性強的廢水處理系統，以滿足餐飲廢水處理的需求[2]。生化一體化反應器因其自身優勢以及近年來微生物固定化技術的日趨成熟而受到學術界越來越多的關注[3]，目前一體化反應器發展中曝氣和沉淀工序在同一個反應器內完成，按時間順序調配，對污水進行序批式處理，簡化了工藝，節省占地面積，還能靈活適應水質的變動[4]。但是對一體式反應器餐飲廢水的處理研究較少，并且污水處理中在脫氮除磷方面效果較差[5]。本文筆者立足于自行設計的反應器，通過結構的合理設計，參數的調節，研究其脫氮除磷及其去除油脂的效能，旨在為處理餐飲廢水的一體式實驗裝置的改進及運用提供可靠的設計參數。

1試驗材料與方法

1.1試驗裝置

一體式旋回流反應器基本構造及裝置流程如圖1所示，反應器分為兩部分，左側為曝氣區，右側為沉淀區，中間用折流板分開，折流板下端距底板4.4 cm，曝氣區中間設置了三個內循環弧形導流板，弧長依次增長，在弧板的右側底部設置曝氣管，采用一側曝氣的方式，由空氣泵通過曝氣管向反應器進行曝氣充氧，廢水從池頂一側進入曝氣區，沉淀區底部設有排泥管，沉降濃縮的污泥一部分回流至反應器，一部分作為剩余污泥排出系統。處理后的水從溢水堰流出。反應器主要尺寸是L×B×H=700 mm×500 mm×500 mm，總容積是0.157 m3。

1.2原水水質和接種污泥

原水為河北工程大學中和餐廳所排廢水，由于餐飲廢水是間歇式排放，故水質、水量有很大的波動，其水質見表1。

試驗所用活性污泥取自邯鄲市東污水處理廠氧化溝內的污泥，接種量為40 L，占有效容積的25%。接種污泥MLSS為3 500 mg/L,污泥的沉降比(SV)為32%。開始馴化時先悶爆24 h，后逐漸加大水量，馴化期間不斷檢測各項指標并采用顯微鏡進行生物相鏡檢。

1.3 監測項目及方法

1.4試驗方法

一體式旋回流反應器的啟動采用間歇培養的方式運行，曝氣8 h，沉淀0.5 h，排水1 h。試驗采用低負荷啟動，通過逐漸增加有機負荷來實現反應器的啟動。啟動過程分為三個階段，第一階段(1～9 d)保持進水量為40 L/d，平均有機負荷為0.018 kgBOD/(kgMLSS·d)；第二階段(10～14 d)保持進水量為100 L/d，平均有機負荷為0.04 kgBOD/(kgMLSS·d)；第三階段(15～20 d)保持進水量為210 L/d，平均有機負荷為0.15 kgBOD/(kgMLSS·d)。

2試驗結果及分析

2.1污泥濃度的變化

活性污泥中的微生物是凝聚、吸附、氧化分解污水中有機物的主體，提高處理系統的效率與提高微生物的活性、改善污泥形狀密切相關[8]。啟動過程中MLSS及SVI隨時間的變化如圖2所示：

表1 原水水質

第一階段培養馴化剛剛開始，接種過來的污泥對餐飲廢水逐漸適應，污泥濃度不斷上升，隨著污泥的增長，水中的營養物質不能滿足微生物的需要，MLSS有小范圍波動。第二階段，增加進水量，污泥濃度逐漸上升，變化幅度不大。第三階段增大進水量的同時增加進水濃度，MLSS逐漸上升，達到3 500 mg/L左右。由SVI變化曲線可知，反應器中SVI值在馴化初始階段還相對較大，但隨著馴化天數的增加，其值越來越穩定，最終在70 ml/g左右。所形成的的活性污泥顏色為鮮亮的黃色，污泥結構緊湊，沉降性能良好。

另外通過鏡檢觀察到，在培養初期污泥結構松散，只有少量微生物存在，在培養末期，菌膠團結構緊湊，并呈絮凝體狀態，微生物數量較多，生物相豐富，出現大量鐘蟲等固著型纖毛蟲、累枝蟲、線蟲，微生物的生長已經進入內源呼吸期，活性污泥容易凝聚沉淀，標志著活性污泥已經培養和馴化完成[9]。微生物相觀察如圖3所示：

2.2 的變化

除磷效果：第一階段隨著反應的進行，在低碳源條件下傳統反硝化菌競爭力下降，多余的硝酸鹽氮有利于反硝化除磷菌的生長繁殖，出水TP濃度逐漸降低，其平均出水濃度為3.97 mg/L,平均去除率達39.22%；第二階段增加進水量后，TP平均出水濃度3.91 mg/L，去除率為33%，變化幅度不大；第三個階段增加進水量的同時也增加進水濃度，進水中總磷的含量基本變化不大，出水TP濃度逐漸下降并趨于穩定，出水TP濃度1.74 mg/L，去除率達到80.66%。上述試驗結果說明隨著負荷的增加，TP的出水濃度逐漸降低，去除率逐漸升高，出水能達到GB18918-2002的二級標準。

2.3油脂的變化

啟動過程油脂的進出水濃度及去除率的變化如圖6所示：

反應器的除油能力是由兩方面決定的，一方面是一體式旋回流反應器中的隔油槽，通過反應器一側曝氣，將漂浮在表面的油脂推流到隔油槽中，人工進行定期排除；另一方面微生物能夠利用油脂作為生長所需要的碳源和能源，在酶的催化作用下將油脂水解成甘油、脂肪酸，最后分解為CO2、H20、CH4等[10-11]。

第一階段，隨著反應的進行，從圖6可知，出水油脂的平均濃度為305.33 mg/L,油脂的平均去除率為32.49%；第二階段，隨著碳源的增加，微生物逐漸適應了餐飲廢水的環境，出水油脂的平均濃度為193.4 mg/L,油脂的平均去除率為52.49%；第三階段，隨著有機負荷的增加，出水中油脂的平均濃度為170.83 mg/L，油脂的平均去除率為62.19%。通過以上試驗結果可以看出，雖然出水油脂濃度仍然偏高，達不到國家要求的排放標準，但就一體化設備而言，該設備具有操作簡單，節省能源，成本較低，去除油脂能力處于較高水平等優點。

3 結論

(1)通過逐漸增加有機負荷，歷時20 d完成了一體式旋回流反應器處理餐飲廢水的啟動。

(3)反應器出水油脂平均濃度為170.83 mg/L,油脂的去除率達到了62.19%。雖然出水油脂濃度仍然偏高，達不到國家要求的排放標準，但就其一體化設備而言，具有操作簡單，節省能源，成本較低，去除油脂能力處于高水平等優點。

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