低浓度生活污水处理研究

摘　要：针对传统活性污泥法处理低浓度生活污水难度大的问题，利用AO工艺结合生物填料处理该类废水，考察系统对污水中COD、氨氮和总氮等污染物的处理效果。试验结果表明：出水COD为30mg/L左右，其平均去除率达80%；出水氨氮为6mg/L左右，其平均去除率达75%；出水总氮为10mg/L左右，其平均去除率达70%。系统运行稳定，出水水质较好。
采用传统活性污泥法处理低浓度生活污水时，由于系统长期在低有机负荷状态下运行，无法为微生物提供足够的营养成分，难以维持较高的微生物浓度，因此易造成出水水质不达标和能源的浪费等[1~2]。在膜生物反应器(MBR)工艺中，由于膜的高效截留作用使得系统在低负荷状态下仍能保持足够的生物量，从而提高了系统的处理能力和出水水质[3]。本文采用AO工艺结合生物填料，以低浓度生活污水为处理对象，考察该工艺结合填料对COD.氨氮及总氮的处理效果。
　　1.试验介绍
　　1.1 工艺流程
　　试验在自行设计的AO中试装置中进行，并在缺氧池.好氧池悬挂一定量的生物填料，设备自动运行，试验的工艺流程见图1：
　　
　　原水（其COD为160mg/L左右，氨氮为30mg/L左右，总氮为50mg/L左右）由泵提升经布水进入缺氧池，其出水自流进入好氧池（池内混合液按50~200%的比例回流至缺氧池），好氧出水自流入沉淀池进行泥水分离，上清液达标排放。污泥分别回流至缺氧池和好氧池。装置设计处理水量为10m3/d，缺氧段控制溶解氧低于0.5 mg/L，好氧段控制溶解氧为1.5~3.0mg/L，总水力停留时间为13h，其中缺氧池HRT为3小时，好氧池HRT为10小时。
　　1.2 试验水质
　　试验原水采用某公司化粪池上清液，水质如表1所示，接种污泥为某污水厂二沉池底部污泥。
表1 原水水质表

　　2.试验效果
　　2.1.COD的去除
　　系统进水及好氧池出水的COD变化情况见图2。

　　可知，装置进水COD为65.2~283.6mg/L，平均为155.7mg/L；好氧池出水COD平均为30.2mg/L，平均去除率为80.6%，且出水COD一直较稳定。试验出水COD基本稳定在40mg/L以下，说明在AO工艺中微生物能稳定的降解.去除污水中的污染物。试验进水COD浓度较低且波动较大，无法长期维持传统活性污泥法所需的污泥浓度，但在AO工艺中由于生物填料的截留作用，保证了反应器内的微生物量，使污泥浓度长期维持在3000～6000mg/L，并保证了较好的出水水质。
　　2.2.氨氮的去除
　　由图3可以看出，试验过程中进水氨氮为9.8~69.1mg/L，平均为28.4mg/L。出水氨氮基本稳定在6mg/L以下，平均为5.7mg/L，平均去除率为79.9%。试验过程中氨氮转化为硝态氮的效率较高，整个系统具有较好的硝化效果，这说明系统中的生物填料的截留作用有利于系统内硝化菌的积累，从而使系统内的硝化反应得以顺利进行。
　　2.3.总氮的去除
　　由图4可以看出试验过程中进水总氮为13.7~72.5mg/L，平均为32.1mg/L。试验装置运行18天后，装置出水总氮基本稳定在15mg/L以下，平均为9.6mg/L，平均去除率为70.1%。试验过程中还发现，当水温在18~25℃时，系统的反硝化效果较好，但当水温升高到28~32℃甚至更高时会出现亚硝酸态氮累积的现象，造成反硝化效果变差，这主要是因为持续的高温对硝化菌有一定的抑制作用，而有利于亚硝化菌的增殖，并且反硝化细菌会受到抑制。同时，进水水质的变化特别是C/N的波动会对系统的脱氮效果带来较大的影响。
　　3.结论
　　AO工艺结合生物填料在低浓度生活污水处理试验中取得了较好的效果，现总结如下：
　　1.试验过程中进水COD浓度为65.2~283.6mg/L，平均为155.7mg/L，装置出水COD平均为30.2mg/L，平均去除率为80.6%；进水氨氮浓度为9.8~69.1mg/L，平均为28.4mg/L，装置出水氨氮平均为5.7mg/L，总平均去除率为79.9%；进水总氮浓度为13.7~72.5mg/L，平均为32.1mg/L，装置出水总氮平均为9.6mg/L，平均去除率为70.1%。
　　2.在AO工艺中，微生物对COD.氨氮.总氮等的降解和去除起主导作用。生物填料的截留.吸附作用对该污水的处理具有一定的作用，同时填料断面上的“好氧—兼氧—缺氧”环境，为硝化菌和反硝化菌等微生物提供了生活空间，这样就确保了硝化.反硝化反应的顺利发生。
　　3.硝化菌和反硝化菌受温度.溶解氧和pH等环境因素影响较大，试验过程中必须严格控制这些参数，如温度适宜控制在15~30℃，硝化菌适合溶解氧高于2mg/L，一般在3~4mg/L，而反硝化菌适合溶解氧低于0.5mg/L，pH适合控制在6.5~8.5，试验过程中要经常检测缺氧池的碱度，防止系统中酸度的过度积累，破坏反应环境。
　　4.在装置运行期间，装置内污泥浓度保持在3000～6000mg/L即可满足去除污染物的要求，同时无需较高的曝气量，故运行费用较低。