基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理能力研究

祁新萍（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830021）

高強(qiáng)度生活廢水處理能力發(fā)展緩慢，導(dǎo)致城市水環(huán)境持續(xù)惡化，嚴(yán)重制約了我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，因此進(jìn)行基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理能力研究。在高強(qiáng)度生活廢水處理進(jìn)程中，該廢水處理具有工藝投資少、能耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。基于氯堿弱化工藝的絮凝沉降通過自然絮凝劑進(jìn)行懸浮固體脫穩(wěn)，形成活性污泥，達(dá)到較好的沉降效果。而傳統(tǒng)的廢水處理雖以沉淀為主，但對(duì)有機(jī)物的去除率較低，懸浮固體SS 去除率一般為40%～60%，BOD5去除率為20%～30%，COD 去除率僅為10%左右[1]。為緩解我國高強(qiáng)度生活廢水處理領(lǐng)域處理能力低下的狀況，應(yīng)選擇適用基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理。穩(wěn)，較大顆粒則按照一定的速度梯度進(jìn)行脫穩(wěn)。基于氯堿弱化工藝，加入少部分燒堿調(diào)整NaOH含量，Mg2+與NaOH發(fā)生反應(yīng)，生成Mg(OH)2，加入NaClO把藻類、腐殖酸等氧化分解成為小分子有機(jī)物。Mg(OH)2與Cl-經(jīng)絮凝后沉入底部形成下排泥。隨后在空氣攪拌以及生物絮凝吸附區(qū)內(nèi)，誘導(dǎo)原有菌膠團(tuán)與下排泥結(jié)合在一起，組成具有較強(qiáng)吸附能力和較好沉降性能的活性污泥[5]。高強(qiáng)度生活廢水流經(jīng)活性污泥，開始絮凝沉淀，通過活性污泥吸收水中懸浮物、膠體顆粒及游離性細(xì)菌，進(jìn)一步完善反應(yīng)過程，保證泥水充分分離。

1 基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理工藝設(shè)計(jì)

氯堿弱化工藝是指在廢水處理期間，電解高強(qiáng)度生活廢水，使其中的Cl-、OH-從廢水中分離出來，隨后加入反應(yīng)溶劑使其發(fā)生反應(yīng)生成一種新物質(zhì)，從而有效降低水中的氯堿濃度。

1.1 生物膜過濾

生物膜呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔多，表面積大，具有很強(qiáng)的吸附能力[2]。生物膜過濾主要分為三步，首先進(jìn)行初步介質(zhì)過濾。這是一種簡單粗過濾的過程，利用生物膜的絮狀結(jié)構(gòu)篩慮高強(qiáng)度生活廢水中粒徑較大的微粒固體粒子，粒徑比生物膜孔徑大的物質(zhì)被生物膜截留，孔徑小則通過，此時(shí)，生物膜起了一種篩網(wǎng)的作用。其次進(jìn)行表面過濾，因?yàn)樯锬ぞ哂泻軓?qiáng)的吸附能力，因此很多直徑比生物膜的孔徑小的固體粒子依然會(huì)被截流在生物膜上。隨著過濾過程的進(jìn)行，會(huì)在過濾孔處形成架橋現(xiàn)象。

此時(shí)懸浮體中顆粒濃度很高，需要回收大量固體顆粒。因此進(jìn)行最后的深層過濾。固體顆粒在進(jìn)入生物膜內(nèi)部后，被過濾介質(zhì)內(nèi)部曲折而又細(xì)長的通道截留住，這些固體顆粒的粒徑比過濾介質(zhì)內(nèi)部的孔徑要小很多[3]。高強(qiáng)度生活廢水中的微小固體顆粒在通過生物膜的內(nèi)部通道時(shí)，受到靜電以及通道壁面的表面力的共同作用而被截留在生物膜內(nèi)，如圖1所示。

1.2 絮凝沉降

經(jīng)過生物膜過濾后，選取由細(xì)菌胞外酶作用產(chǎn)生的自然絮凝劑開始絮凝沉降過程。自然絮凝劑利用原污水中的懸浮固體作為絮核，使懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)以及游離性細(xì)菌脫穩(wěn)，然后互相凝聚[4]。粒徑小于l 微米的顆粒，依靠布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行脫

圖1 深層過濾示意圖

1.3 活性炭吸附

絮凝沉降后的高強(qiáng)度生活廢水流經(jīng)活性炭外表面的水流滯流層，被吸附的物質(zhì)需要依靠濃度差穿過滯流層接觸活性炭，隨后，先擴(kuò)散進(jìn)入表面大孔中，再從活性炭的大孔中擴(kuò)散到中孔里，最后繼續(xù)擴(kuò)散到微孔完成一次吸附過程。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證氯堿弱化工藝對(duì)高強(qiáng)度生活廢水處理能力有效性，需要進(jìn)行一次仿真實(shí)驗(yàn)。設(shè)置基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)的高強(qiáng)度生活廢水處理為對(duì)照組，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比照所提出生活廢水處理方法與傳統(tǒng)生活廢水處理方法的污染物去除率差異。在實(shí)驗(yàn)中保持工作流量Q=1.0m3/d 不變，通過活性污泥排泥控制絮凝反應(yīng)區(qū)MLSS=2～3g/l，基于活性污泥（SVI）在絮凝反應(yīng)區(qū)的溶氧量（DO）變化，分別進(jìn)行5組污染物去除率的對(duì)比試驗(yàn)。

表1 絮凝反應(yīng)區(qū)活性污泥SVI值隨DO的變化（Q=1.0m3/d）

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將兩組實(shí)驗(yàn)的污染物去除率繪制成變化曲線，如下圖2所示。

圖2 污染物去除率對(duì)比圖

如圖2所示，實(shí)驗(yàn)組的污染物去除率明顯高于對(duì)照組，這說明基于氯堿弱化工藝下的污泥沉降性能要優(yōu)于傳統(tǒng)條件下的污泥沉降性能。

3 結(jié)語

針對(duì)高強(qiáng)度生活廢水處理能力低下的問題，設(shè)計(jì)基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理工藝。通過生物膜過濾廢水中的固體顆粒，利用氯堿弱化工藝進(jìn)行絮凝沉降，將水與沉淀物分離，最后進(jìn)行活性炭吸附，完成高強(qiáng)度生活廢水的處理。高強(qiáng)度廢水處理仍面臨處理設(shè)備過于昂貴、處理范圍過小等問題，希望對(duì)基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理能力的研究能夠給未來帶來一定的幫助與指引。