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生物接觸氧化處理城市污水研究

文檔作者：張金重慶梅王濤文檔來源： 1．重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院 2．四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月13日
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第29卷第6期
2007年12月
重慶建筑大學(xué)學(xué)報
Journal of Chongqing Jianzhu University
Vo1．29 NO．6
Dec． 2007
生物絮凝吸附／生物接觸
氧化處理城市污水研究
張金
(1．重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶
梅 ， 王 濤
400045；2．四J1I建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備工程系，德陽 618000)
摘要：通過試驗研究了生物絮凝吸附強化一級處理／生物接觸氧化法組合工藝處理城市污水的效果，并
就污泥負荷對處理效果的影響進行了分析。試驗結(jié)果表明：在Q一1．5 m ／d，再生池DO一2 rng／L，絮
凝吸附池的攪拌強度60 r／min，DO一0．2 mg／L，污泥濃度MLSS一1 000 rng／I~，污泥回流比為6O ，生
物接觸氧化池的氣水比為5：1，系統(tǒng)污泥齡在15 d時，組合工藝對污染物的總體去除效果良好，且穩(wěn)定
可靠，可以使除磷以外的所有指標達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)中的一級
B標準，其強化一級處理段C0D 和SS的平均去除率可高達72 和76 ，并且對氮也有明顯的去除效
果，大大減輕了后續(xù)處理的負荷。
關(guān)鍵詞：生物絮凝吸附；強化一級處理；生物接觸氧化；城市污水
中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：1006～7329(2007)06—0101-04
Experimental Study of Combined Treatment of
M unicipal W astewater by Bio—flocculation and
Adsorption／Bio-contact Oxidation
ZHANG Jin—mei ，W ANG Tao
1． College of Urban Construction and Environmental Engineering，Chongqing University，Chongqing 400045，P．R． China；2．
Equipment Engineering Department，Sichuan College of Architectural Technology，Deyang 618000，P．R．China)
Abstract：This experiment studied the effect of bio—flocculation and adsorption intensified primary treatment／
bio—contact oxidation for municipa1 wastewater treatment． The influence of sludge 1oad on the treatment effect
also was analyzed． The results show that the remova1 effect of the combined technique was stable and reliable
for the wastewater as a whole under the following conditions：the flux of waste一1．5 m。／d；recycling basin
dissolved oxygen- 2 mg／L；the flocculation and adsorption basin mix intensity-60 revolution per minute with
dissolved oxygen-0．2 mg／L：sludge concentration 1 000 mg／L；circumfluence ratio 60 ；air—water ratio一5：
1；and sludge age一1 5 days． Except for phosphorus levels，all indices reached first class level B according to
GB1 89 1 8——2002． the norm for effluent concentration discharged from urban wastewater treatment plants．
During its intensified primary treatment，the average removal ratio of COD and SS reached 7 2 and 7 6 percent，
respectively．The remarkable removal effect of nitrogen could reduce greatly the follow—up treatment load．
Keywords： bio—flocculation and adsorption； intensified primary treatment； bio—contact oxidation；
municipa1 wastewater
研究、開發(fā)和應(yīng)用占地小、基建費用低、能耗低的
污水處理工藝，是城市污水處理工藝的發(fā)展方向。近
年來，隨著我國城市污水處理廠建設(shè)向經(jīng)濟相對落后
的中小城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，尋求適合中小城鎮(zhèn)的污水處理技術(shù)
顯得尤為迫切。在眾多工藝技術(shù)中，生物絮凝吸附強
化一級處理技術(shù)以其水力停留時間短、占地少、能耗
低、能較大幅度的提高COD和SS去除率等優(yōu)勢，得
到了廣泛關(guān)注 卜[3]。
目前，生物絮凝吸附強化一級處理與生物膜工藝
聯(lián)合處理城市污水已成為強化一級處理技術(shù)研究中一
* 收稿日期：2007—06—11
作者簡介：張金梅(1980- )女，河南南陽人，碩士生，主要從事水污染控制理論與技術(shù)研究。
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102 重慶建筑大學(xué)學(xué)報 第29卷
個新的熱點 ]。這種工藝是將生物膜工藝串聯(lián)于其
后，并輔以過濾技術(shù)，省去二沉池，形成“生物絮凝吸附
強化一級處理+生物膜過濾一體化工藝”，這一技術(shù)是
基于分段處理的基本原理，利用高負荷段的生物絮凝
吸附強化一級處理提高SS、COD的去除率來降低后
續(xù)生物膜的處理負荷，從而形成一種高效、低耗的新型
處理工藝。這種一體化污水處理工藝不僅適用于污水
量在數(shù)百至數(shù)千t／d的小城鎮(zhèn)、生活小區(qū)，而且也適合
于污水量上萬t／d的中小城市，市場前景廣闊[5]。
本試驗將生物絮凝吸附強化一級處理與生物接觸
氧化法組合為一體對城市污水進行處理，以探討這種
組合對污染物的去除效果，并著重就生物絮凝吸附段
的污泥負荷對處理效果的影響進行了分析，為進一步
裝置化提供依據(jù)。
1 試驗流程及裝置
1．1 工藝流程
組合工藝流程見圖1，未經(jīng)沉淀的生活污水原水
進入絮凝吸附池，在機械攪拌作用下與活化再生后的
回流污泥充分混合，經(jīng)絮凝吸附反應(yīng)后，在沉淀池實現(xiàn)
固液分離，出水進入生物接觸氧化池進行第二級的處
理，最終出水排放。剩余污泥從沉淀池底部排出。
lL? ? 一一 ? ? 一一一一 lL一一 一一
注；A段表示強化一級處理段；B段表示生物接觸氧化段
圖1 工藝流程
1．2 試驗裝置
試驗裝置包括再生池、絮凝吸附池、沉淀池和生物
接觸氧化池，其有效容積分別為0．075 m。、0．125 m。、
0．124 m。和0．25 m。，各部分構(gòu)建緊湊，形成一體，如
圖2。其中生物接觸氧化法采用了復(fù)合填料，在半軟
性填料的上方鋪設(shè)厚15 cm粒徑8～10 mm的陶粒和
厚10 cm粒徑2～3 mm 的酶促填料，其目的是通過優(yōu)
化填料的具體形式，在克服堵塞問題的同時，又能在省
去二沉池的前提下保證出水清澈，方便管理。
注：l為再生池，2為絮誓噯附潔，3為沉淀池．4為接麓氯化池。
圖2 裝置結(jié)構(gòu)圖
2 試驗結(jié)果與討論
2．1 試驗條件
試驗用水為重慶大學(xué)學(xué)生宿舍區(qū)生活污水，原水
水質(zhì)情況見表1。
裹1 原水水質(zhì)
CI)D SS NH N TN TP
項目／mg．L一 ／吣．L一 ／吣 L一 ／吣．L～ ／吣．L一1 pH T／'C
塑堡 ! ! ：! 生 ：! ：
在試驗正常運行過程中穩(wěn)定再生池D0=
2 mg／L，絮凝吸附池的攪拌強度為60 r／min，試驗期
間保持其溶解氧在0．2 mg／L左右，污泥回流比為
6O％ ，生物接觸氧化池的氣水比為5：1，A段污泥齡在
15 d。試驗期間穩(wěn)定進水流量Q=1．5 m。／d，此時再
生池、絮凝吸附池、沉淀池和復(fù)合填料接觸氧化池的水
力停留時間分別為1．2 h、2 h、1．98 h和4．05 h，總水
力停留時間為9．23 h。
2．2 裝置對污染物的去除效果分析
1)裝置對COD去除效果分析 試驗期間原水
COD一般在100~350 mg／L，平均190 mg／L，A段出
水COD20～75 mg／L，平均50 mg／L，平均去除率為
68．11 ，B段出水13～35 mg／L，平均25 mg／L，平均
去除率為47．67 ，總?cè)コ势骄鶠?5．31 (見圖3、
圖4)。在試驗開始階段，A 段出水cOD隨進水濃度
波動較大，B段出水相對比較穩(wěn)定，隨著裝置穩(wěn)定程度
的提高，A 段和B段的出水均趨于穩(wěn)定。在運行后
期，雖然進水COD有較大波動，但是A段和B 段出水
都比較穩(wěn)定，裝置總的去除率也呈穩(wěn)定狀態(tài)，說明在運
行后期，裝置已經(jīng)具備一定的抗沖擊負荷的能力。
1 3 5 7 9 11 13 15 l7 19 21 23
t／d
3 裝置進出水的COD濃度
l 3 5 7 9 l1 13 15 17 19 21 23
tJd
圖4 裝置對CoD的去除率
2)裝置對NH3-N 的去除效果分析 試驗期間原
水NH3一N一般在14～47 mg／L，平均3O．6 mg／L，A
段出水NH3一N在7～27 mg／L，平均15．18 mg／L，平
均去除率為46．90 ，B段出水1．5～9 mg／L，平均
5 mg／L，平均去除率為66．89 ，總?cè)コ势骄鶠?
∞ ∞ 0 圖 【l_1 l，Ⅱ。u 維普資訊 http://www.cqvip.com
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第6期 張金梅，等：生物絮凝吸附／生物接觸氧化處理城市污水研究 103
82．53 (見圖5、圖6)。如圖所示，在運行的初始階
段，出水隨進水的濃度變化波動較大，去除率也有較大
波動。在運行后期，隨著NH。一N濃度的逐步提高，出
水NH。一N的濃度及去除率也逐漸穩(wěn)定，A段和裝置
總的去除率均保持在45 和80 左右。
l 3 5 7 9 ll 13 15 17 19 21 23
刪
圖5 裝置進出水的NH。一N濃度
l 3 5 7 9 ll 13 15 17 19 21 23
刪
圖6 裝置對NHs—N 的去除率
3)裝置對SS、TN、TP的去除效果分析試驗期間，
進水SS一直在100 mg／L左右，波動較小，裝置對SS的
去除率也比較穩(wěn)定，A段、B段和總的去除率平均值分別
為76 、37 和85 ，出水SS始終滿足排放標準。
總體來說，裝置對TN和TP的去除率相對較低。
進水TN一般在30~55 mg／L，平均40 mg／L，A段出
水TN12～25 mg／L，平均20 mg／L，平均去除率為
50 ，B段出水10～18 mg／L，平均14 mg／L，平均去
除率為30 ，總?cè)コ势骄禐?5 ；進水TP一般
在2～4 mg／L，平均2．6 mg／L，A 段出水TP1．8～
2．3 mg／L，平均2 mg／L，平均去除率為23 ，B段出
水1．2～1．8 mg／L，平均1．4 mg／L，平均去除率為
30 ，總的去除率平均值為46 。
試驗過程中，隨著污染物濃度的變化，裝置對各污
染指標的去除率相對比較穩(wěn)定，說明一體化裝置具有
穩(wěn)定可靠的處理效果和較好的抗沖擊負荷的能力。
圖7 COD去除率與污泥負荷的關(guān)系
2．3 污泥負荷對污染物去除率的影響
1)污泥負荷對COD去除率的影響 由圖7可以
看出，試驗條件下，A段COD去除率與污泥負荷之間
的關(guān)系大致呈拋物線走勢，當(dāng)F／M< 3．62 kgCOD／
(kgMLSS·d)時，C0D去除率隨污泥負荷的增加而
增加，最大達到82．5 ；當(dāng)F／M> 3．62 kgCOD／
(kgMLSS·d)時，C0D去除率隨污泥負荷的增加而
降低，當(dāng)污泥負荷達到5．00 kgCOD／(kgMLSS·d)時
已有絲狀菌開始滋生。但是裝置對C0D的總?cè)コ?
隨污泥負荷變化較小，一直穩(wěn)定在85 左右。當(dāng)
F／M在2．5～ 4 kgCOD／(kgMLSS·d)時，裝置對
C0D的去除率相對較高且比較穩(wěn)定。
當(dāng)污泥負荷較低時，微生物獲得的有機物有限，活
性受到抑制，吸附、吸收及氧化分解能力都不夠充分，
因此A段C0D去除率較低；隨著污泥負荷的增加，微
生物的食物環(huán)境逐步改善，活性進一步增強，A 段
C0D去除率也隨之增加；但當(dāng)污泥負荷超過了微生物
的承受限度時，不僅微生物的吸附、吸收及氧化分解能
力已經(jīng)飽和，無力承擔(dān)多余的有機物，甚至活性也會降
低，因此C0D 去除率逐步降低，甚至出現(xiàn)污泥惡化
現(xiàn)象 。
對于B段，C0D的去除率隨污泥負荷的增加先降
低然后緩慢平穩(wěn)地升高最后大幅度升高，這與A段的
變化情況正好相反，形成了很好的互補作用。這可以
理解為B段對污染物的去除是有一定限度的，當(dāng)A段
的去除率很高，去除效果已經(jīng)很好的時候，B段對污染
物的去除效果就發(fā)揮不出來了，但是當(dāng)A段的去除效
果不是很好的時候，B段的去除效果就很明顯，表現(xiàn)為
去除率較高。
NH。一N去除率與污泥負荷的關(guān)系
UL， I Ij Z Z．， j ．， 4 ’．， ，
扮泥負荷， 0D·k棚L(fēng)ss． 寸‘)
圖9 TN去除率與污泥負荷的關(guān)系
2)污泥負荷對NH。一N 和TN 去除率的影響
NH。一N 和TN的去除率與污泥負荷之間的關(guān)系如圖
8、9。圖8可看出，當(dāng)F／M<3 kgCOD／(kgMLSS·d)
時，A段NH。一N去除率隨污泥負荷的增加而增加，
最大達到70 ；當(dāng)F／M>3 kgCOD／(kgMLSS·d)
時，NH3-N去除率隨污泥負荷的增加而降低。開始階
段，當(dāng)污泥負荷逐漸升高時，污染物濃度也隨之升高，
如 ∞ ∞ ∞ m 5 o
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棗、*萼曩 z． IIz
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104 重慶建筑大學(xué)學(xué)報 第29卷
C／N提高，微生物可利用的有機物比較多，同時溶解
氧也比較充足，所以硝化效果隨之提高；但當(dāng)污泥負荷
升高到3 kgCOD／(kgMLSS·d)以后，隨著負荷的進
一步提高，有機物的降解耗去了大部分的溶解氧，使得
用于硝化的溶解氧不足，所以當(dāng)F／M> 3 kgCOD／
(kgMLSS·d)時，NH。一N 去除率隨負荷的提高而降
低。裝置對NH。一N 的總?cè)コ孰S污泥負荷的增加有
降低趨勢，但趨勢不是很明顯。裝置對TN的去除率
高低與NH。一N去除率有密切關(guān)系，在A段隨著NH。一
N去除率的逐步提高，TN的去除率也呈升高趨勢，說
明在A段，只有NH。一N的去除率比較高，硝化效果比
較好的時候，TN的去除率才會高，才能進行充分的反
硝化。比較來說，當(dāng)F／M 在2～3 kgCOD／(kgMLSS
· d)時，系統(tǒng)對NH。一N和TN 的去除率相對較高且比
較穩(wěn)定。
一般情況下，經(jīng)過A 段的處理作用并不能使
NH。一N達標，B段的好氧環(huán)境有利于硝化，可以去除
較多的NH。一N，由圖也可以看出，A段對NH。一N的去
除率遠低于B段，說明B段對NH。一N 的去除有很好
的強化作用，從而有效地保證了出水氨氮達標。而
TN的去除則主要在A段，且隨著污泥負荷先增后減，
說明足夠的碳源是進行反硝化的前提，當(dāng)污泥負荷進
一步提高時，硝化效果下降，所以TN的去除率也呈下
降趨勢。
3)污泥負荷對除磷的影響I7 裝置對磷的去除
率一直不是很高(<5O％)，這是由于沒有嚴格的厭氧
環(huán)境、A段反應(yīng)區(qū)泥齡較長、排泥較少所致，同時B段
的有機物濃度也不利于磷的去除，TP的去除率隨污
泥負荷的變化趨勢不是很明顯。為了彌補工藝在除磷
方面的不足，可在裝置前端設(shè)置厭氧區(qū)或投藥除磷，在
此不再多述。
4)污泥負荷對SS去除的影響 在試驗條件下，隨
著污泥負荷的增加，SS的去除率呈現(xiàn)出近于水平直線
的走勢，A段和總?cè)コ驶径急３衷?O 和8O
以上，去除效果比較穩(wěn)定。A段對SS的去除以生物
絮凝吸附作用為主，同時也伴有一定的吸收及氧化作
用EsJ，B段對SS的去除主要靠生物膜的生物降解作用
和濾料的截流過濾作用。其中A段對SS的去除作用
較大，而對于采用生物接觸氧化與濾料相結(jié)合的B段
對SS的去除作用不是很大，可能是由于曝氣量過大
時，小的懸浮物會穿過濾料隨出水流出。
由以上分析可知，污泥負荷F／M 一3 kgCOD／
(kgMLSS·d)時一體化裝置對污染物的去除效果最
好，可以使除磷以外的所有指標達到《城鎮(zhèn)污水處理廠
污染物排放標準~(GB18918-2002)中的一級B標準。
由圖也可以看出，裝置的A段和B段對污染物的去除
有很好的互補作用，有效保證了出水水質(zhì)。
3 結(jié) 論
1)在本研究條件下，除總磷指標外，絮凝吸附強化
一級處理段對COD、SS、NH。一N、TN 的平均去除率分
別為72 、76 、47％、5O ，表明強化一級處理段
在大幅度提高COD、SS去除率的同時也能去除相當(dāng)
一部分的NH。一N和TN，大大減輕了后續(xù)處理工藝的
負荷，提高了處理效率。
2)試驗表明，組合工藝中強化一級處理段和接觸
氧化段互補作用明顯，抗沖擊負荷能力較強，工藝總體
的處理效果穩(wěn)定可靠，除總磷以外的所有指標均達到
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)
中的一級B標準。
3)5E藝的總水力停留時間短，占地面積小，污泥產(chǎn)
量低，生物接觸氧化段氣水比小，能耗低、管理簡便。
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(編輯胡玲)

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