UASB-吸附再生一體化裝置處理生活污水的試驗研究

高 紅

(天津現代職業技術學院 天津 300350)

城市污水的再生利用是開源節流、降低水體污染、改善生態環境、解決城市缺水問題的有效途徑之一。提高水資源的利用率和實施污水資源化是保證水資源可持續利用的重要措施。目前，國內外在城鎮污水處理技術的研究與應用主要涉及厭氧水解-高負荷生物濾池、生態濾池、淹沒式生物膜反應器、穩定塘、人工濕地等。[1]近年來，小城鎮污水處理及利用受到很大關注，在選擇污水處理工藝時，考慮中小城鎮資金短缺和用地緊張的現狀，應探討開發具有簡潔、高效、經濟、實用特點的中小城鎮污水處理新工藝和新技術。

本文選擇 UASB-好氧一體化工藝進行試驗研究。UASB反應器是目前研究最多、應用日趨廣泛的污水厭氧處理工藝；好氧采用吸附再生技術，主要特點是活性污泥對有機底物降解的兩個過程——吸附與代謝穩定分別在各自的反應器內進行。

試驗一體化裝置采用吸附再生池，廢水和在再生池經過充分再生，活性很強的活性污泥同步進入吸附池，進行充分接觸，使部分呈懸浮、膠體和溶解性狀態的有機底物被活性污泥吸附，有機底物得以去除。混合物繼而流入二沉池進行泥水分離，澄清水排放，污泥則從底部進入再生池，在這里進行第二階段的分解和合成代謝反應。活性污泥微生物進入內源呼吸期，使污泥的活性得到充分恢復，在進入吸附池與廢水接觸后，能夠充分發揮其吸附功能。[2]

1 試驗水質分析

試驗原水取自天津某生活小區污水集水井，進水水質如表1所示。

表1 污水水質指標Tab.1 List of wastewater quality indexes

試驗以生活污水處理再生回用為目的，使處理出水達到生活雜用水水質標準，用于廁所便器沖洗、城市綠化、洗車、掃除等，實現中水回用的目的。因此出水排放標準采用《生活雜用水水質標準》(CJ 25.1-1989)。[3]出水水質排放標準如表 2所示。

2 設計參數及試驗裝置

2.1 設計參數的選取

設計參數參照現行手冊規范進行計算和選取，混合液揮發性懸浮物濃度MLVSS為1,400,mg/L，試驗穩定進水流量選取280,L/h。選擇HAILEA ACO-012型電磁式空氣壓縮機，排氣量為200,L/min，功率為320,W。設定回流量為70,L/h。

2.2 試驗裝置及流程

試驗采用UASB-吸附再生一體化裝置，裝置如圖1所示，外觀為圓柱形。整套裝置采用硬塑板制造，初沉池為 100,L，UASB池為800,L，再生池為400,L，好氧池(吸附池)為400,L，二沉池為500,L。

試驗裝置置于室外，利用潛水泵從污水集水井中提升污水，經隔柵進入高位槽，以設定流量進入初沉池，污水中大的懸浮物被截留在池體上部，大顆粒固體沉積在池體底部，使污水得到初步凈化，再經水管進入UASB池底部。通過布水器進行均勻布水，提高UASB池的利用率，污水中部分有機物大分子物質被酸化菌水解，酸化成為小分子物質；少部分被產甲烷菌最終轉化成為 CH4、CO2和水。厭氧水穿過泥水分離器，由池壁上的進水孔進入再生池，在再生池充分再生，與活性很強的活性污泥充分接觸，部分呈懸浮、膠體和溶解性狀態的有機底物被活性污泥吸附，使有機底物得以去除。再生池與好氧池底部連通，泥水混合物從再生池底部進入好氧池，曝氣后的泥水混合物通過管道進入二沉池中心管，在二沉池內吸附氧化的同時得到分離，沉淀后出水經出水管排出裝置。二沉池池底污泥由氣提回流裝置提升至吸附池，剩余污泥定期從二沉池底部的排泥管排出。[4]

3 試驗結果分析

3.1 CODCr的去除效果及分析

試驗出水CODCr在25,mg/L以下，隨著試驗的進行，出水CODCr下降到很小的數值，檢測不出，平均去除率為95.9%。出水 CODCr濃度變化以及 CODCr去除率變化如圖 2、3所示。CODCr的去除主要經過吸附和再生兩個階段，污水和活性很強的活性污泥同步進入吸附池，充分接觸80,min左右，使部分呈懸浮、膠體和溶解性狀態的有機物被活性污泥所吸附，有機物得以去除。混合液繼而流入二次沉淀池，進行泥水分離，澄清水排放，污泥則從底部經過氣提設備進入再生池，進行第二階段的分解和合成代謝反應，活性污泥微生物進入內源呼吸期，使污泥的活性得以充分恢復，在其進入吸附池與污水接觸后，能夠充分發揮其吸附功能，達到很好的CODCr去除效果。

圖2 出水COD濃度變化曲線圖Fig.2 Curve graph of effluent COD concentrations

圖3 COD去除率變化曲線圖Fig.3 Curve graph of COD removal rates

3.2 NH3-N的去除效果及分析

試驗出水 NH3-N 在 6.9～12.7,mg/L之間變化，平均為9.39,mg/L，平均去除率為 67.2%。本試驗活性污泥的污泥齡為1.5,d，污泥齡較短。一般認為，世代周期長于污泥齡的微生物在曝氣池內不可能繁衍成優勢菌屬，而硝化菌在 20,℃時，其世代周期為 3,d，當 θc＜3,d時，硝化菌很難在曝氣池內大量繁殖，就很難產生硝化反應，所以 NH3-N的去除效果較差。NH3-N的去除效果如圖4、5所示。

圖4 出水NH3-N濃度變化曲線圖Fig.4 Curve graph of NH3-N concentrations in effluent

圖5 NH3-N去除率變化曲線圖Fig.5 Curve graph of NH3-N removal rates

3.3 SS的去除及效果分析

試驗取得了很好的固體懸浮物去除效果。出水 SS趨于0,mg/L，SS去除率接近于 100%，出水 SS的濃度及其去除率變化如圖6、7所示。

圖6 出水SS濃度變化曲線圖Fig.6 Curve graph of SS concentrations in effluent

圖7 SS去除率變化曲線圖Fig.7 Curve graph of SS removal rates

圖8 出水濁度變化曲線圖Fig.8 Curve graph of effluent turbidities

3.4 濁度的去除及效果分析

試驗處理后出水澄清透亮，出水濁度在0～10,NTU之間，平均濁度為 4,NTU，平均去除率為 95.6%。出水濁度及其去除率變化如圖8、9所示。

圖9 濁度去除率變化曲線圖Fig.9 Curve graph of turbidity removal rates

4 結 語

UASB-吸附再生一體化裝置連續運行 60,d，裝置啟動期為 7,d。一方面，較高的外界氣溫有利于裝置的啟動；另一方面，直接投加馴化后的厭氧泥可縮短污泥馴化期。用該裝置處理生活污水取得了很好的 COD、SS、濁度去除效果，幾乎檢測不出出水 SS和濁度，處理后出水能夠作為中水加以回用。該裝置在污水處理上的優勢在于：①合理的UASB布水系統，有效利用了池容，提高了系統的處理效率；引入泥水分離器，防止厭氧泥進入再生池，導致生物項之間的返混；具有很高的處理能力和處理效率。②UASB系統運行過程中無需曝氣，無需排泥，運行費用遠低于普通活性污泥法。③試驗測定UASB系統的pH值在7.03～7.21之間，平均值為7.17，變化范圍很小，適于厭氧微生物的生長，有利于提高厭氧系統處理效率。[5]④吸附再生工藝提高了好氧系統的處理能力，能夠在短時間內分解污水中的有機物，吸附池與再生池容積之和低于同種處理能力下的傳統活性污泥法曝氣池的容積。■

［1］國家環保局.水和廢水監測分析方法[M].北京：中國環境科學出版社，1997.

［2］Grobicki A，Stucky D C.Performance of the Anaerobic Baffled Reactor under steady-state and shock loading conditions[J].Biot and Bioeng，1991(37)：344-355.

［3］國家環境保護局.生活雜用水水質標準[S].1989.

［4］黃永恒，王建龍，文湘華，等.折流式厭氧反應器的工藝特性及其運用[J].中國給水排水，1999，15(7)：18-22.

［5］彭乃文.UASB反應器在廢水厭氧處理中的應用[J].煤礦環境保護，2002，16(4)：34-35.