二段生物接觸氧化法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)二段法）將傳統生物接觸氧化池分為2 段，可以充分發(fā)揮同類(lèi)微生物種群的協(xié)同作用，克服不同微生物種群間的拮抗作用，大大提高處理效率。二段生物接觸氧化工藝的優(yōu)點(diǎn)是處理時(shí)間短、運行穩定、抗沖擊負荷能力強、操作簡(jiǎn)單。但同時(shí)它也有一定的缺陷，比如出水懸浮物多，脫氮除磷效果不佳等。在二段生物接觸氧化池前增設厭氧水解池，可以提高污水的可生化性，去除污水中大部分的SS，降低后續生化處理的污染負荷。
本研究采用厭氧水解- 二段生物接觸氧化法處理生活污水 ，目的在于考察其處理城市生活污水的實(shí)用性，為污水處理工藝條件優(yōu)化奠定基礎。
1 試驗部分
1.1 試驗裝置
如圖1 所示，試驗裝置由鋼化玻璃制成。池體內設擋板將其分為3 部分：厭氧水解池和A 段、B 段接觸氧化池，每個(gè)池的有效容積為9.2 L，有效水深184mm，總有效容積為27.6 L。
系統采用空壓機供氣，曝氣砂頭曝氣，曝氣量由玻璃轉子流量計控制。反應器通過(guò)蠕動(dòng)泵從厭氧端進(jìn)水，經(jīng)降解處理后，由好氧端出水。水解池和A 段接觸氧化池內填料為美國某公司生產(chǎn)生物帶，B 段接觸氧化池內填料為湖北某公司生產(chǎn)的蜂窩填料。
1.2 進(jìn)水水質(zhì)及監測方法
試驗期間，污水取自某大學(xué)東校區生活污水，主要有機成分為碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂和合成洗滌劑，水量和水質(zhì)晝夜變化大，早、中、晚出現峰值。試驗原水pH 為7.0～7.5，COD 為90～150 mg/L，NH3-N、SS 的質(zhì)量濃度分別為20～40、100～150mg/L。
水質(zhì)分析方法見(jiàn)見(jiàn)表1，監測頻率均為每日1 次。
2 結果與討論
2.1 啟動(dòng)與掛膜
每個(gè)池體內投加9 g混合菌粉。為加快掛膜啟動(dòng)速度，期間向進(jìn)水中補加淘米水，以增加進(jìn)水COD負荷，維持COD 容積負荷在2.7～3.5 kg/(m3·d)。首先采用間歇進(jìn)水方式，對好氧段悶曝氣24 h 后，停止曝氣，靜置2 h 后，排出1/2 體積上清液，再補充污水，控制好氧池內DO 的質(zhì)量濃度在2～3 mg/L 內。第3 天改為小流量連續進(jìn)出水、連續曝氣，第4 天開(kāi)始改為大流量進(jìn)水，同時(shí)調節DO 的質(zhì)量濃度在3～4mg/L 內。第4 天開(kāi)始每天取進(jìn)出水水樣測定COD，結果見(jiàn)圖2。
圖2 表明，系統掛膜第4 天，COD 去除率已達到40.54%；第10 天COD 去除率達到82.44%>80%，并且厭氧段和好氧段填料上均出現厚厚的生物膜。用光學(xué)顯微鏡觀(guān)察接觸氧化池填料上生物膜，發(fā)現上面有大量的細菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，它們構成了一個(gè)穩定的微生態(tài)系統。此時(shí)即為認掛膜成功。
2.2 HRT 對污染去除率的影響
通過(guò)改變進(jìn)水流量來(lái)控制HRT，不同HRT 下系統處理效果見(jiàn)表2。
由表2 可知，污染物的去除率隨HRT 的延長(cháng)而增加，但從COD 的組成看，其去除率并不能無(wú)限增大，當HRT>6 h 時(shí)，基質(zhì)降解速率減慢，直至不再增加，微生物的增長(cháng)達到飽和，系統對污染物的去除率達到最大。COD 和NH3-N 的去除率變化有相同的趨勢，而SS 的去除率變化較小，分析原因：在水解反應池內，填料表面大量微生物將污水中大的顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)截留和吸附，這是一個(gè)快速的物理過(guò)程，在十幾秒鐘或幾十秒鐘內就可以快速完成，在厭氧菌的作用下，將這些大顆粒難降解物質(zhì)分解為小分子易降解的物質(zhì)[8-9]。大部分的懸浮物在水解段得以去除，所以HRT 對SS 去除率影響不大。
2.3 DO 含量對污染物去除率的影響
控制系統HRT 為6 h，改變曝氣量，從而改變氧化池內DO 含量，觀(guān)察DO 含量對污染物去除率的影響，結果見(jiàn)表3。
由表3 可知，污染物的去除率隨著(zhù)DO 含量增加呈上升趨勢。COD、SS、氨氮的去除率在原來(lái)的基礎上都有一定程度的提升。但SS 的去除率受DO 含量影響不大。而且當鼓風(fēng)量增大到一定程度時(shí)，由于氣泡的沖刷作用，出水中會(huì )含有大量脫落的生物膜，并且大量的鼓風(fēng)會(huì )提高工藝運行成本，因此，氧化池內DO 的質(zhì)量濃度維持在5～6 mg/L 為宜。
2.4 系統抗沖擊負荷能力測試
控制DO 的質(zhì)量濃度5～6 mg/L、HRT 為6 h，改變進(jìn)水COD，測定系統抗沖擊負荷能力，結果見(jiàn)表4。
由表4 可知，隨著(zhù)容積負荷的提高，COD 的去除率呈上升趨勢，當容積負荷由0.9 kg/(m3·d)逐漸增加到3.45 kg/(m3·d)時(shí)，COD 去除率由81.34%逐漸增加到87.11%，表明系統有很強的抗沖擊負荷能力和穩定性。而SS、NH3-N 的去除率則是先上升后下降。當進(jìn)水容積負荷為3.45 kg/(m3·d)時(shí)，NH3-N 的去除率降到94.97%，出水NH3-N 的質(zhì)量濃度達到1.63mg/L。分析原因：當進(jìn)水有機物含量很高時(shí)，生物膜中的異養好氧菌種群生長(cháng)占優(yōu)勢，從而抑制了硝化和反硝化菌的生長(cháng)，導致氨氮去除率有所降低，同時(shí)影響出水SS 含量。
表4 系統抗沖擊負荷能力測試
表5 系統穩定運行結果
2.5 系統穩定運行
系統穩定運行時(shí)，水溫為26～32 ℃、pH 為7～7.5、HRT 為6 h，DO 的質(zhì)量濃度控制在5～6 mg/L，此時(shí)的處理結果見(jiàn)表5。
由表5 可知，系統穩定運行時(shí)，COD、SS、氨氮都有很好的去除效果。出水水質(zhì)均能達到GB 18918－2002 一級A 排放要求。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結論
在二段法前增加厭氧水解，不僅可以提高污水的可生化性，而且可以去除污水中大部分的SS，降低后續生化處理的污染負荷。
厭氧水解- 二段生物接觸氧化工藝優(yōu)化運行工況為：HRT 為6 h，DO 的質(zhì)量濃度為5～6 mg/L。在此工況下運行，系統對污染物有很高的去除率：COD、SS、NH3-N 去除率分別為80%、90%、99%左右。出水水質(zhì)均能達到GB 18918－2002 一級A 要求。
厭氧水解- 二段生物接觸氧化法處理城市生活污水具有運行穩定、操作簡(jiǎn)單、污染物去除率高和抗沖擊負荷能力強的特點(diǎn)，具有很強的適用性。
