生物絮凝吸附法一級處理城市污水的試驗研究

摘要：生物絮凝吸附法是目前研究較多的一級處理技術方法之一。通過對洛陽污水處理廠生物絮凝吸附法一級處理出水試驗研究，得出生物強化一級處理對污水中主要污染指標的處理效果，在生物一級強化處理設計中，在回流污泥量為20%的情況下，為安全計，初沉池的沉淀時間可設計為40分鐘，即可達到沉降要求。因而將污水廠A2/O剩余活性污泥與進水混合進入初沉池沉淀，可以增強沉淀效果，縮短沉降時間，減少初沉池容積，減少基建投資費用。

關鍵詞：生物絮凝吸附法；一級處理；城市污水；試驗研究

中圖分類號：F12文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）09-0185-03

一、生物強化一級處理概述

無論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，對城市污水一級強化處理工藝的研究都很重視，成為新的研究熱點。一級強化處理技術主要有生物絮凝吸附法、化學混凝法、化學—生物聯合絮凝法。二級處理的剩余污泥氧化程度較高，用于一級強化處理，對于處理負荷較高的二級處理廠提高初沉池的污染物去除率，以減輕曝氣池的負荷或擴大二級處理能力。生物一級強化處理的實質就是直接利用微生物細菌及其代謝產物作為吸附劑和絮凝劑，通過對污染物質的物理吸附、化學吸附和生物吸附以及吸附架橋、電性中和及沉淀物網捕等作用，把這種較小的顆粒物質和一部分膠體物質轉化為生物絮體的組成部分，并通過絮體沉降作用而快速去除。生物絮凝吸附工藝產生的污泥有機質含量高，易于厭氧消化，農用價值也較大。

二、分析方法和試驗設備

三、試驗方法和步驟

（1）試驗用水為洛陽市污水處理廠曝氣沉砂池出水，加泥量經計算，模擬A2/O剩余污泥量。其中一個柱子加入A2/O剩余污泥和曝氣沉砂池出水，另一個柱子只加入曝氣沉砂池出水；（2）將水樣在實驗裝置內循環(huán)攪拌均勻后（用大氣泡空氣器攪拌），從取樣口取兩份100ml水樣，用重量法測定初始SS濃度C0；（3）將柱內水位迅速調整至溢流口處，開始計時；（4）當累計沉降歷時為5min、10min、30min、60min、90min、120min 時，各取100ml水樣兩份，用來測定對應沉降時間的殘留SS濃度 C1、C2 、C3 ……Cn，同時記錄各次取樣后的水面累計下降高度Δh1、Δh2 、Δh3……Δhn-1；（5）列表計算與各沉降時間對應的沉降速度u和沉降效率E；（6）繪制E-t和E-u沉降曲線；（7）調整加泥量，對比測試，以求得最佳投泥量；（8）結論。

四、結果分析

（一）試驗結果

（二）試驗結果分析

1.COD。原水COD一般在592~640 mg/l，一級強化處理出水在278~409mg/l，去除率36.1%~53.04%；進水中溶解性化學需氧量（SCOD ）一般在244~476mg/l，處理出水SCOD209

~298 mg/l，去除率14.3%~37.4%；非溶解顆粒性COD（PCOD） 的去除率為42.68%~80.17%。可見，COD的去處效果主要是通過對顆粒性的非溶解COD去除達到的。而對應自然沉淀試驗的COD和SCOD的去除率分別只有30.9%~40.5%和2.9%~26.9%。因此，強化處理效果明顯，COD和SCOD的去除率分別較原水自然沉淀增加了5.2~12.5個和6.3~11.4個百分點。

一般情況下，一級處理去除的SS中無機成分所占比例較大，所以處理出水的BOD5 / COD比值會比處理前有所增加，改善了廢水的可生化性。本實驗中兩個對比系統BOD5 / COD比值基本一致，由原來的0.42變?yōu)?.46。因為在整個沉降過程中，剩余活性污泥加入量遠遠小于進水量。在沉降時間一定的情況下，當回流比超過20%時出水COD的去除率提高不大。當沉降時間由30～90分鐘時，COD的濃度將進一步降低，但是相差并不是很大。隨著沉降時間的增加，出水中磷的含量在增加。主要是回流污泥中的磷的釋放所致，所以，沉降時間不宜過長，30分鐘比較理想。

從燒杯沉降試驗中我們可以得出，較好的回流比為20%，那么從自由沉降試驗中我們可以看出，當回流比為20%時，沉降時間從30分鐘開始COD的濃度基本上保持不變，沉降基本完全。由此可見，30分鐘為比較理想的沉淀時間。

30分鐘沉降時間與現行60分鐘沉降時間相比，時間縮短了一半，這就大大減少了初沉池的池容，縮短了基建的投資費用。為同類污水廠的初沉池設計提供了依據。

同時我們可以看出，對于作為二級處理的預處理，沉降30分鐘、回流比為20%是比較合適的。而作為直接強化處理后外排的情況下，強化處理的結果并不是很理想，不能達到污水排放的三級標準。

2.懸浮固體SS。強化一級處理的主要目的是提高懸浮固體的去除率，以減小后續(xù)處理的負荷，并提高沉淀污泥的含水率，減小消化池容積負荷。當進水SS為264~320 mg/l，平均為292 mg/l時，強化一級處理出水SS在134~176 mg/l之間，平均為155mg/l，強化去除率為45%~49.2% ，而對應自然沉淀實驗的SS去除率則為38．1%~40．2%，較強化處理低了7~9個百分點。

3.氨磷。進出水總磷和磷酸鹽在本次試驗中可以看出，當回流污泥的量增大時，水中磷的濃度相對升高，同時，在同一回流量的情況下，當沉降時間為30分鐘時的濃度要比沉降90分鐘濃度要低，隨著沉淀時間的增加，水中磷的濃度升高。主要原因是由于在沉降過程中，由于處于厭氧狀態(tài)，好氧活性污泥在厭氧狀態(tài)下，吸收水中的溶解態(tài)有機物，釋磷，使水中磷的濃度升高。相比較而言，沉降 30分鐘要比沉降90分鐘好。在沉降30分鐘的情況下，回流比在20%以下為好。從沉降曲線看，磷酸鹽的濃度隨時間的增加是升高的，這也說明了生物強化一級處理的問題所在，為了提高COD和氨氮的去除率，就應該增大回流比，增長沉淀時間。但是磷酸鹽的濃度卻隨著回流比和沉淀時間的增加而增加，使得出水中含有大量的磷，影響出水水質。為了達到一個最佳結合點，我們可以看出，統一取回流比為20%且沉淀時間為30分鐘為最佳操作，且在經濟上比較合理。

4.氮。本試驗原水自然沉淀進出水NH4-N在17~17. 2mg/l，一級強化處理出水NH4-N在15.68~16.14mg/l之間比進水略低，其原因在于初沉池主要去除顆粒性固體，對溶解性氮難以去除，同時污泥經過輸送管道，直接進入初次沉淀池，經過一個多小時的沉淀，氨氮不能得到有效的硝化，去除效果自然不好。有沉降曲線可以看出，氨氮的去處隨回流比的增大而增大，但是總的氨氮濃度并不能得到大的去處。而有機氮較多的存在于顆粒性固體中，隨著SS的去除而得到一定的去除，部分轉化為氨氮。

同時，從沉降時間上看，沉降30分鐘的情況比沉降90分鐘的效果好。當回流比為20%的情況時，氨氮的去處基本上達到穩(wěn)定，所以，采用20%的回流比是相對較好的。而又在自由沉降試驗中可以得出當回流比為20%時、沉降30分鐘，氨氮的去除率已經達到最大值。由此可見，沉降試驗對氨氮的去除總體不明顯，但是在回流比為20%的情況下，沉降30分鐘，去除效果相對較好。主要原因是沉降是在厭氧狀態(tài)下進行，沒有硝化效果，所以氨氮沒有多少去除。

（三）投泥量與COD、PO3-4-PNH+4-N之間的去除規(guī)律

投泥量的實驗由于在沉降柱中對比不方便，因而用六聯攪拌器試驗。低轉速均勻攪拌5min后，靜沉30min，取一次樣，每次取50ml，繼續(xù)靜沉90min后，取50min水樣（上清液）。

COD去除率隨加泥量的增加而增加，在沉降90min后從33.0%增加到60.5%，而隨加泥量的增加，所需沉降時間越來越少，如加107.6ml泥的燒杯，在靜沉30min和靜沉90min的COD的去除率是相同的，都是60.5%。

原水中的PO3-4-P為4.21mg/L，30min靜沉以后，由于磷的厭氧釋放所加泥量越大，釋放的磷越多。在投加泥量為15.5mg/L，90min的沉降出水中的磷與原水中的磷同樣多，這和在污水廠初沉池實驗相吻合，由于該廠初沉池沉淀1.89小時，因而在系統測試中TP沒有變化。

本實驗進水氨氮為17mg/L，經過30min靜沉后，隨加泥量增加去除率為3.3%~7%。90min靜沉后，氨氮又開始回升，去除率降低為1.8%~4%。這和在污水廠初次沉淀池實驗相吻合，說明污水中一部分有機氮轉化為氨氮，因而30min后，氨氮值又回升。

五、試驗結論和建議

（一）結論

1.COD去除率隨加泥量的增加明顯增加，隨沉降時間的延長，也隨之增加。加泥量大時，沉降0.5～1小時，SS、COD已基本達到最大去除。氮的去除在30min時，約為3.3%~7%，到沉降時間為90min時，只有1.8%~4%，而磷在靜沉30min后，由于回流污泥釋磷的影響，幾乎沒有多少去除。

2.引入一級生物強化處理后，可以減輕二級處理的負荷，如果將A2/O剩余活性污泥排入初沉池，立即與進水中的顆粒物吸附、絮凝、沉淀，COD去除率將由30%增加到40%，SS去除率由40%增加到50%。原水自然沉降與加泥沉降后的沉降比較，后者SS去除率增加約10%，活化性能好的污泥比活化性能差的污泥加入原水，去除率更高。但測試結果比肉眼觀察到的效果差，這主要是SS用重量法測定時，影響因素太多。

3.本次試驗的強化出水主要是作為SBR反應器的進水，而強化處理的作用主要是去除進水中大顆粒難溶有機物，這就降低了SBR的有機負荷，而不影響釋磷和反硝化細菌對低分子碳源的吸收，并且提高了系統的硝化效果，同時節(jié)約了后續(xù)工藝的運行費用。

（二）建議

在生物絮凝吸附法一級強化處理設計中，在回流污泥量為20%的情況下，為安全計，初沉池的沉淀時間可設計為40分鐘，即可達到沉降要求。因而將污水廠A2/O剩余活性污泥與進水混合進入初沉池沉淀，可以增強沉淀效果，縮短沉降時間，減少初沉池容積，減少基建投資費用。

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[責任編輯 吳迪]