關(guān)于低溫處理生活污水的復(fù)合厭氧工藝研究

周曉雯

（中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津300074）

復(fù)合厭氧工藝中包含了生物膜技術(shù)以及厭氧活性污泥技術(shù)，將以上技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行整合，對生活污水進(jìn)行處理，這種方式能夠提升生活污水的實際處理效果。另外，復(fù)合厭氧工藝能夠避免出現(xiàn)污泥流失等現(xiàn)象，是目前在生活污水處理中，應(yīng)用范圍較廣的處理技術(shù)之一。

1 復(fù)合厭氧工藝試驗啟動裝置

1.1 反應(yīng)裝置

在本次試驗研究的過程中，反應(yīng)器的厚度為8 mm，材料為有機(jī)玻璃，長度為1 m，高度為1.5 m，寬度為0.25 m，整個反應(yīng)容器的體積為325 L。在實際反應(yīng)中最重要的分別為復(fù)合厭氧工藝裝置的構(gòu)型、過濾裝置以及活性污泥區(qū)，在反應(yīng)裝置中，安裝上折流板和下折流板，并在水流的正向方向上，建立大小相同的隔板，通常情況下數(shù)量為5 個，在上折流板30 cm 的位置，折流板的高度需要逐漸減少，每層減少的數(shù)量為2 cm。這種裝置設(shè)計方式能夠使水流形成液位差，避免出現(xiàn)壅水問題。在此過程中，復(fù)合厭氧工藝的前4 個隔板需要使用具有一定彈性的立體材料，并將其安裝在水下1 cm 左右的位置，并在最后一個隔板上安裝50 cm 的濾料，裝置的出水位置安裝網(wǎng)罩，避免整個處理過程中出現(xiàn)濾料流失等情況。通過以上分析能夠看出，復(fù)合厭氧工藝裝置實施中最重要的一點就是保證各個流程處理的獨立性，避免相互之間產(chǎn)生影響，降低最終生活污水的實際處理效果。

1.2 實驗過程

針對生活污水中的COD，需要使用重鉻酸鉀滴定的方式測定，PH 值用玻璃電極的方式進(jìn)行測定，污水中的SS 以及VSS，采用重量法進(jìn)行測定，在對污泥進(jìn)行降速處理的過程中，需要使用內(nèi)徑為1.2 cm 的玻璃管進(jìn)行設(shè)計。復(fù)合厭氧工藝裝置中的反應(yīng)器上部安裝彈性填料，同時使用三相分離器，其中UASB 為沉淀區(qū)，下部區(qū)域為UASB 的污泥區(qū)，以上三部分內(nèi)容各站整個反應(yīng)的三分之一。為了確定溫度對整個裝置啟動的影響，則可以在裝置反應(yīng)器外設(shè)置相應(yīng)的水套柱，使用加熱棒進(jìn)行加熱，這種方式能夠?qū)囟冗M(jìn)行有效調(diào)整。在復(fù)合厭氧工藝裝置中的水解酸化反應(yīng)器中，內(nèi)徑為80 mm，高度為650 mm，甲烷反應(yīng)器的內(nèi)部直徑為100 mm，高度為1 400 mm，在整個反應(yīng)器上設(shè)計取樣口，方便對整個反應(yīng)過程進(jìn)行隨時監(jiān)督管理，其中主要包括出水量以及出水水質(zhì)的變化情況等。

在復(fù)合厭氧工藝裝置的高位水箱中，污水進(jìn)入到水解酸化反應(yīng)器和甲烷反應(yīng)器中，并在甲烷反應(yīng)中設(shè)置相應(yīng)的混合液回流裝置，污水經(jīng)過水解酸化反應(yīng)器之后，PH 值上升，為了避免出現(xiàn)污泥顆粒以及絮體等形式的物質(zhì)出現(xiàn)，需要在反應(yīng)器上添加相應(yīng)的YCDH立體彈性填料，這種方式能夠?qū)⑽勰嗯c水相互分離。

2 復(fù)合厭氧工藝試驗結(jié)果分析

2.1 復(fù)合厭氧工藝對COD 的處理效果

生活污水中包含的雜質(zhì)和污染物較多，因此需要先對生活污水的污染情況進(jìn)行檢測。

在實際污水處理的過程中，為了避免出現(xiàn)污泥流失的情況，需要在裝置中安裝污泥回流設(shè)備，整個COD 處理過程可以大致分為兩個階段，第一階段為產(chǎn)酸階段，在該階段，COD 含量得到了大幅度的降低，第二階段為產(chǎn)甲烷階段，在該階段中COD 含量并沒有降低，甚至出現(xiàn)小幅度提升的現(xiàn)象。導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)的主要原因為，第一，在裝置啟動初期階段，污泥的含量較大，污泥中存在的有機(jī)物，進(jìn)入到第二階段的物質(zhì)中，導(dǎo)致整個有機(jī)物含量得到提升。第二，污水中含有大量的分子有機(jī)物，在經(jīng)過水解之后，增加了COD 的含量。該處理裝置在使用一周之后，有機(jī)物去除效果處于穩(wěn)定狀態(tài)，第一階段COD 的去除率為16%，第二階段COD 的去除率為4%。裝置在運行32 d 之后，COD 的總?cè)コ窟_(dá)到了26.4%，在此過程中，污水中COD 在第一段和第二段中的沉降速度為38.4 m/h 和44.8 m/h。通過以上數(shù)據(jù)分析能夠看出，該處裝置在實際使用中具備較強(qiáng)的沉降性能，在裝置運行一段時間之后，需要啟動污泥回流裝置，通常情況下，每2 h 運行10 s，在第二階段，隔1 h 運行20 s，污泥回流處理之后，整個污水中的COD 含量大幅度下降，在回流第三階段，污水中COD 的處理效率為50%，在裝置運行40 d 之后，污水中COD 的去除效率達(dá)到了70%，因此，整個復(fù)合厭氧工藝裝置對COD 的處理效果已經(jīng)達(dá)到了國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并且整體的處理效率較高，可以應(yīng)用在實際裝置中。

2.2 復(fù)合厭氧工藝對SS 的處理效果

在實際污水處理的過程中，裝置在初期階段就能夠?qū)S 展開有效處理，在處理的第二階段，SS 去除率為80%，污泥回流裝置啟動之后，裝置對SS 的處理率會產(chǎn)生一定影響，SS 去除率會降到70%以下，污水回流裝置在運行一段時間之后，SS 的處理速率會逐漸增加，在裝置運行兩周之后，污水中SS 的整體處理效率達(dá)到了72%。通過以上分析能夠看出，在整個污水處理的過程中，污水回流裝置會對SS 的處理效果產(chǎn)生一定影響，但是在運行一段時間之后，裝置對SS 進(jìn)行了截留，因此SS 的處理率會逐漸上升直到其趨于穩(wěn)定，最終SS 的質(zhì)量濃度能夠始終保持在130 mg/L 左右。

2.3 復(fù)合厭氧工藝對氮磷的處理效果

復(fù)合厭氧工藝裝置對氮磷的處理效果，研究過程中發(fā)現(xiàn)并不理想，針對這一現(xiàn)象，需要適當(dāng)在此過程中設(shè)置脫磷裝置，增加一定的脫磷工序，不斷優(yōu)化裝置中的厭氧裝置，改變填料等，都能夠達(dá)到去除氮磷的目的。通過以上分析能夠看出，在氮磷處理的過程中，目前復(fù)合厭氧工藝裝置的設(shè)計方式并不理想，因此在未來具有一定的發(fā)展空間。

2.4 復(fù)合厭氧工藝處理效果影響因素

通常情況下，傳統(tǒng)厭氧工藝裝置需要在2~3 個月的時間內(nèi)啟動成功，但是在對其進(jìn)行優(yōu)化完善之后，復(fù)合厭氧工藝裝置能夠在40 d 之內(nèi)對污水進(jìn)行處理，并將COD 的含量降到140 mg/L 左右，去除75%以上的SS，通過以上對比能夠看出，復(fù)合厭氧工藝裝置能夠縮短整個處理反應(yīng)的時間，同時還能夠提升污染物的處理效果，并且能夠在低溫的環(huán)境下穩(wěn)定運行。在復(fù)合厭氧工藝后續(xù)處理之后，為了保證最終污水處理效果，可以使用人工濕地生態(tài)處理技術(shù)，幫助生活污水達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。在復(fù)合厭氧工藝裝置運行40 d 之后，第一段和第二段處理中出現(xiàn)了細(xì)小的顆粒，根據(jù)這一現(xiàn)象能夠發(fā)現(xiàn)，在裝置中使用污泥回流技術(shù)之后，能夠提高底物與污泥之間的傳導(dǎo)效果，加快顆粒的生成速度，對生活污水中部分物質(zhì)處理會產(chǎn)生一定的影響。另外，在復(fù)合厭氧工藝裝置中加入污泥回流裝置，也會提升復(fù)合厭氧工藝裝置的建設(shè)成本，為了提升最終處理性能，相關(guān)人員則需要確定運行時間與最終處理效果之間的關(guān)聯(lián)性，確定其中應(yīng)用價值最高的關(guān)鍵點，這種方式能夠在保證污水處理質(zhì)量的同時，降低復(fù)合厭氧工藝裝置的建設(shè)成本，同時這也是未來復(fù)合厭氧工藝裝置優(yōu)化的主要方向。

復(fù)合厭氧工藝最終應(yīng)用效果的影響因素主要包括以下幾點。

第一，溫度。針對污水中的COD 來說，反應(yīng)器中涉及的主要影響參數(shù)為容積負(fù)荷和溫度，在研究溫度影響程度的過程中，改變反應(yīng)溫度，觀察其中COD 的處理效果。經(jīng)過最終研究發(fā)現(xiàn)，溫度與COD 去除效果之間的關(guān)系成正比，反應(yīng)的溫度越高，最終COD 的去除效果就越好，當(dāng)溫度在2~15 ℃，厭氧微生物會產(chǎn)生一定的變化，在13 d 之內(nèi)，COD 的去除效果會降低40%~60%，當(dāng)溫度在10 ℃左右之后，COD 的去除效果會降到50%以下，因此溫度對COD 去除效果具有較大的影響。

第二，容積負(fù)荷。在實際試驗中，容積負(fù)荷指的是微生物之前的平衡關(guān)系，容積負(fù)荷較小，則不能促進(jìn)微生物的正常生長，溶解負(fù)荷較大，則會導(dǎo)致整個VFA較高，降低酸化菌的活性。因此在確定污水污染濃度之后，需要對其進(jìn)行有效控制。通常情況下，容積負(fù)荷需要在2.16~10.66 kg（m3·d），保證整個污水處理的有效性。另外，采用調(diào)整容積負(fù)荷的方式，能夠確定容積負(fù)荷與污染物去除之間的關(guān)系，容積負(fù)荷量越大，污染物的去除量也就越高，二者之間存在正相關(guān)關(guān)系。

第三，VFA。在實際反應(yīng)過程中，需要在穩(wěn)定期間測定VFA 的情況，在復(fù)合厭氧工藝中，VFA 的出現(xiàn)形式是乙酸。厭氧代謝產(chǎn)物中存在一定量的丙酸和異丁酸等物質(zhì)。生活污水進(jìn)水中乙酸的濃度為84 mg/L，出水中乙酸的濃度為43 mg/L。通過以上分析能夠確定乙酸的濃度減低，有機(jī)厭氧物質(zhì)在降解之后，會生成甲烷，根據(jù)實際情況能夠計算出乙酸的濃度和COD 的處理情況。

第四，生物種類。在反應(yīng)穩(wěn)定運行的過程中，可以采用PGR-DGGE 技術(shù)展示出相應(yīng)的圖譜，通過這種方式，能夠確定生物膜表面上菌群的分布情況，微生物的實際功能以及結(jié)構(gòu)在反應(yīng)過程中會發(fā)生變化。菌群在實際篩選的過程中，會逐漸向著穩(wěn)定的方向發(fā)展，例如，在生物膜中，后面的生物種類與前面生物種類相比數(shù)量較小，填料在生物膜中也會出現(xiàn)降低的情況。

2.5 復(fù)合厭氧工藝的應(yīng)用總結(jié)

通過以上分析能夠看出，復(fù)合厭氧工藝裝置在啟動時間、啟動效率等方面已經(jīng)得到了完善，復(fù)合厭氧工藝可以在40 d 之后高效處理COD，同時還能夠找到COD 與時間之間的關(guān)系，確定其中的最佳數(shù)據(jù)節(jié)點，同時這也是接下來需要解決的主要問題之一。在后續(xù)處理中，可以使用人工濕地技術(shù)，該技術(shù)的能源消耗量較低，同時處理效果也較高，能夠提升復(fù)合厭氧工藝的實際應(yīng)用價值。另外，還可以利用兩段式的方式建立復(fù)合厭氧工藝裝置，對生活污水進(jìn)行有效處理，在此過程中，將整個厭氧過程分解為能夠獨立控制的兩個階段，其中反應(yīng)器的啟動時間為30 d，與傳統(tǒng)反應(yīng)裝置相比得到了大幅度提升。通過以上分析能夠看出，在實施復(fù)合厭氧工藝的過程中，該技術(shù)能夠在低溫環(huán)境下對生活污水進(jìn)行處理，同時還能夠提升污水的處理效率，這種現(xiàn)象也代表著我國污水處理水平得到了有效提升，在今后復(fù)合厭氧工藝發(fā)展的過程中，可以將重點放在氮磷的處理中，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合厭氧工藝功能的多樣化，同時提升復(fù)合厭氧工藝的綜合應(yīng)用水平，促進(jìn)技術(shù)的良好發(fā)展。

3 結(jié)論

綜上所述，將復(fù)合厭氧工藝應(yīng)用在生活污水處理中，能夠大大提升生活污水的處理效果。在此過程中，先確定復(fù)合厭氧工藝的運行原理和特點，并研究復(fù)合厭氧工藝的啟動裝置，其中包括試驗流程和試驗設(shè)備布置等，在此基礎(chǔ)上分析復(fù)合厭氧工藝低溫處理生活污水的結(jié)果，促進(jìn)復(fù)合厭氧工藝的良好發(fā)展。