摘要:在春季低溫條件下,利用厭氧生物濾池、好氧生物炭濾池處理生活污水,比較兩者的性能,探討低成本處理生活污水的方法.結(jié)果表明,厭氧生物濾池停留時(shí)間為14h,COD的去除率可達(dá)83%;在濾速為0·4—1·2m·h-1范圍內(nèi),好氧生物炭濾池的TOC去除率高于厭氧生物濾池,TN去除率低于厭氧生物濾池.

關(guān)鍵詞:生活污水,厭氧生物濾池,好氧生物炭濾池

厭氧生物濾池和好氧生物炭濾池屬于生物膜法的一種.厭氧生物濾池以填料做為厭氧微生物附著的載體,具有節(jié)能、易于建造、污泥產(chǎn)生量少和運(yùn)行方便等優(yōu)點(diǎn),適合于小批量生活污水的處理,但厭氧濾池也存在諸如:系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、上流式濾床易堵塞,下流式濾床處理效率低等缺點(diǎn).本文采用牡蠣貝殼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的卵石、拉西環(huán)、波爾環(huán)等填料,并與高處理效率的好氧生物炭濾池聯(lián)用,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性.在春季低溫(10℃—16℃)條件下,對二者進(jìn)行細(xì)致的研究,探討低成本處理生活污水的方法.

1實(shí)驗(yàn)部分

生活污水取自大連交通大學(xué)學(xué)生公寓排水口處,其水質(zhì)如下:溫度14—16℃,pH7·15—7·88,COD310—620mg·l-1.1TOC212·7—219·8mg·l-1,TN76·8—83·8mg·l-1厭氧生物濾池和好氧生物炭濾池均采用透明的有機(jī)玻璃柱加工.上流式厭氧生物濾池內(nèi)徑為150mm,柱高1·0m,內(nèi)裝高度0·7m的牡蠣貝殼填料,于高度0·8m處出水,頂端集氣;上流式好氧生物炭濾池內(nèi)徑為200mm,柱高為0·6m,內(nèi)裝高度0·4m的顆�；钚蕴刻盍�,頂端溢流出水.原水儲(chǔ)存于調(diào)節(jié)水箱內(nèi),由泵從厭氧生物濾池的底部打入,處理后由厭氧生物濾池的上端流出.
為分別研究兩者性能, 將中間水池改為調(diào)節(jié)池, 將低濃度污水從調(diào)節(jié)池泵入好氧生物炭濾池, 處理水由濾池的上端溢流.
污泥取自春柳河污水處理廠的消化池和二沉池, 厭氧生物濾池采用投加活性污泥接種-間歇進(jìn)水方式培養(yǎng); 好氧生物炭濾池采用投加活性污泥接種-悶曝-連續(xù)流培養(yǎng).
厭氧生物濾池接種污泥后, 以24h 為周期向厭氧濾池中加入較高濃度生活污水( COD 560) 600mg# l -1 ), 以利于污泥增殖, 連續(xù)運(yùn)行25d后, 系統(tǒng)出水基本穩(wěn)定, 掛膜完成.
好氧生物炭濾池加泥后, 悶曝24h, 靜沉后更換掉其中1 /4的污水, 逐漸增加污水量, 6d后, 發(fā)現(xiàn)活性炭表面吸附黃色絮狀污泥, 開始連續(xù)進(jìn)水, 12d后出水水質(zhì)已經(jīng)基本穩(wěn)定.

2 結(jié)果與討論
2．1 停留時(shí)間對COD, 總氮和總有機(jī)碳去除效果的影響
進(jìn)水COD 在560mg# l-1 ) 600mg# l-1條件下, 研究停留時(shí)間對COD去除效果的影響.。
由圖1可以看出, 水力停留時(shí)間為8h, 厭氧生物濾池的COD 去除率可以達(dá)到74%, 停留時(shí)間為。14h, COD去除率可以達(dá)到83% , 但當(dāng)水力停留時(shí)間從14h增加到16h, COD 去除率提高不顯著. 在厭氧生物濾池的儲(chǔ)氣部分收集到的氣體, 可以用明火點(diǎn)燃, 說明在此停留時(shí)間范圍內(nèi), 厭氧濾池中的產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌梯度分布合理[ 1] , 且在各自的適應(yīng)范圍內(nèi)保持較高的活性, 產(chǎn)甲烷過程進(jìn)行順利.

停留時(shí)間在8h到16h之間, 如圖2所示, 厭氧生物濾池對TOC 的去除效果變化不大, 去除率保持在42% ) 50% , 但停留時(shí)間的增加對脫氮效果影響顯著, 去除率由28%增加到45%. 原因可能是在適宜的水力停留時(shí)間, 反硝化細(xì)菌的大量繁殖所致.

含氮有機(jī)物在厭氧生物濾池內(nèi)經(jīng)過水解和產(chǎn)酸等反應(yīng)過程, 有機(jī)物中的氮被轉(zhuǎn)化成氨, 氨在厭氧條件下會(huì)積累, 可是氨在厭氧條件下不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng). 但進(jìn)水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽時(shí), 就會(huì)發(fā)生厭氧脫氮反應(yīng), 該過程由反硝化細(xì)菌完成. 其原理是有機(jī)氮或蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成氨的過程, 而不是轉(zhuǎn)化成硝酸鹽, 脫氮過程中硝酸鹽或亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮?dú)饣虻�的其它氧化物[ 2] . 較高的TN 去除率間接說明生活污水中含有一定量的硝酸鹽或亞硝酸鹽.
2．2 濾速對COD、總氮和總有機(jī)碳去除效果的影響由圖3和圖4可知, 隨著濾速的增加, COD, TOC 和TN 的去除率均有降低的趨勢. 當(dāng)濾速為114m# h-1時(shí), COD的去除率大于66%. TOC 的去除效果不十分理想, 只能維持在30% 左右; 相比之下TN 的去除效果較好, 可以達(dá)到40%, 甚至可達(dá)50% . 說明雖然TOC 的去除效果不佳, 但有機(jī)物的含量與硝態(tài)氮的比值卻十分合理, 可以支持反硝化細(xì)菌的代謝作用, 使脫氮反應(yīng)較好的進(jìn)行.具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2．3 水力負(fù)荷對COD處理效果的影響
水中溶解氧含量為3mg# l-1左右時(shí), 進(jìn)水COD小于360mg# l-1, 控制濾速在014) 112m# h-1的范圍內(nèi), 好氧生物炭濾池的出水COD在50mg# l-1以下, 去除率可達(dá)到90% , 可以明顯看出在水流速度不斷增大時(shí), COD去除率逐漸下降, 但是濾速在018m# h-1到112m# h-1時(shí), 去除率變化緩慢(圖5).好氧生物炭濾池系統(tǒng)中, 好氧系統(tǒng)中活性炭顆粒上的生物膜生長迅速. 由于采用上向流, 使得濾池底部進(jìn)水濃度以及溶解氧量均較高, 微生物生長旺盛, 造成濾池底部生物膜較厚. 采用柱狀顆�；钚蕴吭龃罅颂盍蠈又械目障�, 在與氣泡剪切力的配合作用下, 加快了生物膜的更新速率, 未出現(xiàn)濾池堵塞現(xiàn)象. 也正是由于空隙率較大的緣故, 在流速較高時(shí), 系統(tǒng)存在一定的/壁效應(yīng)0, 部分影響了處理效果.
2．4 水力負(fù)荷對總氮和總有機(jī)碳去除效果的影響
由圖6可以看出, 總氮和總有機(jī)碳的去除率隨著過濾速度的增加而降低, 當(dāng)過濾速度小于016m# h-1時(shí), TN 的去除率超過30%. 與厭氧生物濾池相比, TN 去除效率低下. 原因是好氧生物炭濾池與厭氧生物濾池的作用機(jī)理不同. 好氧生物炭濾池中生物膜在其形成與成熟以后, 由于微生物的不斷增殖, 生物膜的厚度不斷增加, 在氧不能透過的里側(cè), 轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)[ 3] , 產(chǎn)生的厭氧菌群與好氧層保持穩(wěn)定與平衡關(guān)系, 具有一定的脫氮功能.

3 小結(jié)
利用厭氧生物濾池和好氣氧生物炭濾池處理生活污水, 在厭氧生物濾池停留時(shí)間為14h, COD 的去除率可達(dá)83%, 總有機(jī)碳和總氮的去除分別在45%和35%以上. 濾速在014m# h- 1 ) 112m# h-1的范圍內(nèi), 好氧生物炭濾池的TOC去除率明顯高于厭氧生物濾池, 但TN去除率明顯低于厭氧生物濾池.（大連交通大學(xué)環(huán)境工程研究所）