隨著人造湖樓盤(pán)的開(kāi)發(fā)，作為人造湖取水水源的江河，其水質(zhì)受到了更大關(guān)注。 一般來(lái)說(shuō)，受污染江河水體中主要污染物包括石油烴 、 揮發(fā)酚 、 氨氮 、農(nóng)藥 、COD、 重金屬 、 砷 、 氰化物等 ，其所含污染物種類(lèi) 較 多 ，性 質(zhì) 較 復(fù) 雜 ，濃 度 比 較 低 微 ，屬 于 微 污 染水 〔1〕。 這些微污染水進(jìn)入相對(duì)封閉的湖體時(shí) ，會(huì)消耗水中的溶解氧，使水體失去自?xún)裟芰?，氮磷濃度較高時(shí)，易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。 由于傳統(tǒng)污染水處理工藝處理微污染水時(shí)面臨著很多問(wèn)題 ，如 ： 投資運(yùn)行費(fèi)用高 、維護(hù)管理不方便、 去除低濃度氨氮效果不理想等 ，如何經(jīng)濟(jì)有效地去除微污染水中的有機(jī)物和氨氮成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn) 。

包埋固定微生物技術(shù)通過(guò)物理或化學(xué)方法將優(yōu)勢(shì)微生物種群加以固定 ，微生物在單位空間呈高密度狀態(tài)，具有高處理負(fù)荷、 剩余污泥少 、 穩(wěn)定性高、 操作方便等特點(diǎn) 〔2〕。 雖然包埋固定化菌在污水治理方面已經(jīng)有了很多工程實(shí)例 ，但用于微污染水治理還停留在實(shí)驗(yàn)研究階段。 其中大部分實(shí)驗(yàn)研究集中在自來(lái)水水源水的微污染治理〔3,4,5〕，涉及地表水用于景觀用水的微污染治理的研究較少 。 筆者以泵入成都某 樓 盤(pán) 人 造 湖 的 河 水 為 處 理 對(duì) 象 ，通 過(guò) 對(duì) 比 傳 統(tǒng) A/O 工藝、 投加包埋固定化菌的 A/O 工藝以及單獨(dú)使用包埋固定化菌工藝的運(yùn)行情況，考察了包埋固定化菌處理微污染水的性能，研究了包埋固定化菌處理微污染水較傳統(tǒng)生化工藝的優(yōu)勢(shì)所在 。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 原水來(lái)源及水質(zhì)

試驗(yàn)原水取自成都某樓盤(pán)人造湖旁的河流 ，該河系成都府南河支流，樓盤(pán)景區(qū)人造湖用水在一定時(shí)間從此河以抽水泵抽入湖中 。 試驗(yàn)期間 ，氣溫較低，河水水溫 10~15 ℃，取回后實(shí)驗(yàn)室控制水溫在 15 ℃左右，原水為劣Ⅴ 類(lèi)水，水質(zhì)如表 1 所示。

1.2 污泥來(lái)源及包埋固定化菌種

試驗(yàn)中 A/O 反應(yīng)器中使用的污泥取自成都市第二污水處理廠某中試 MBR 好氧池 ，再經(jīng)過(guò)試驗(yàn)用水馴化 15 d 后作為接種污泥 。

包埋固定化菌種由日立公司提供 ，其以聚乙二醇 （PEG） 為載體，主要包埋硝化菌等。 包埋固定化菌顆粒是邊長(zhǎng)為 3 mm 的立方體小塊，外觀呈淺棕黃色，表面光滑 ，手感柔軟有彈性 ，機(jī)械強(qiáng)度好 ，無(wú)明顯氣味，包埋固定化菌顆粒密度 1.02~1.04 g/cm3，近似于水，保證基質(zhì)與載體的充分混合。

1.3 試驗(yàn)裝置及方法

試驗(yàn)裝置及工藝流程如圖 1 所示。 反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，工作容積 10 L，形狀為長(zhǎng)方體 ，分為兩個(gè)格室 ，前一個(gè)格室厭氧運(yùn)行 ，占反應(yīng)器總體積的 1/3，后一個(gè)格室好氧運(yùn)行 ，占反應(yīng)器總體積的 2/3。分別在好氧區(qū)和厭氧區(qū)聯(lián)通處、 好氧區(qū)至厭氧區(qū)回流口以及溢流出水口設(shè)置格網(wǎng) ，保證包埋固定化菌顆粒被攔截在反應(yīng)器好氧區(qū)中 。

圖 1 試驗(yàn)裝置及工藝流程

試驗(yàn)分 3 個(gè)階段，第一個(gè)階段不添加接種污泥 ，僅在好氧區(qū)中投加馴化后的包埋固定化菌顆粒 ，投加量為好氧區(qū)體積的 10%，保持好氧區(qū)中溶解氧質(zhì)量濃度 4 mg/L 以上 ，水力停留時(shí)間 8 h，連續(xù)運(yùn)行 ；第二階段是在第一階段的基礎(chǔ)上，向厭氧區(qū)和好氧區(qū)添加馴化后的接種污泥 ，保持污泥質(zhì)量濃度 2 g/L 左右 ，好氧區(qū)溶解氧 4 mg/L 以上，厭氧區(qū)溶解氧 0.5 mg/L 以下 ，硝化液回流比 3 ∶1 ，以相同水力停留時(shí)間連續(xù)運(yùn)行 ； 第三階段 ，取出包埋固定化菌顆粒 ，同第二階段參數(shù)連續(xù)運(yùn)行。 因包埋固定化菌主要包埋硝化菌 ，故主要通過(guò)這 3 個(gè)階段出水 CODCr、NH3-N 等指標(biāo)的變化考察顆粒對(duì)微污染水的處理效果 。

1.4 分析項(xiàng)目及檢測(cè)方法

COD：重鉻酸鉀法；NH3-H：納氏試劑分光光度法；pH：玻璃電極法；溶解氧：便攜式溶解氧測(cè)定儀。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 包埋固定化菌顆粒的馴化

試驗(yàn)所用包埋固定化菌顆粒在進(jìn) 入 反 應(yīng) 器 之前，肉眼觀察呈黑褐色且氣味發(fā)臭，此狀態(tài)是因?yàn)轭w粒長(zhǎng)時(shí)間處于低溫 、 低營(yíng)養(yǎng) 、 無(wú)氧狀態(tài) ，厭氧菌占據(jù)優(yōu)勢(shì) ，處于惰性階段所致。 為使硝化菌及其他好氧菌的生長(zhǎng)達(dá)到最大活性，應(yīng)先對(duì)包埋菌固定化顆粒進(jìn)行馴化。 有研究表明 〔6〕，包埋固定化菌在 DO>4 mg/L 時(shí)，具有最大硝化速率。 因此本試驗(yàn)包埋固定化菌馴化階段保持溶解氧 4 mg/L 以上，采取通入原水的方式 對(duì) 包 埋 固 定 化 顆 粒 進(jìn) 行 馴 化 ，水 力 停 留 時(shí) 間 取 10 h，顆粒僅投入好氧區(qū)且投加體積占好氧區(qū)容積的 10%，均勻曝氣以使顆粒在反應(yīng)器中處于流化狀態(tài)。 經(jīng)過(guò) 15 d 的馴化，出水 CODCr、NH3-N 基本穩(wěn)定 ，進(jìn)入試驗(yàn)階段。

2.2 不同階段去除 CODCr 比較

在試驗(yàn)階段 ，采集河水因漲水 、 下雨 、 河流上游排污情況等而使原水水質(zhì)呈現(xiàn)一定波動(dòng)性，原水進(jìn)水平均 CODCr 為 48.18 mg/L，屬于 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002） 中劣Ⅴ 類(lèi)。 以原水采取連續(xù)進(jìn)水的方式，分 3 階段運(yùn)行，每階段均考察馴化穩(wěn)定后處理效果，不同階段 CODCr 的去除效果見(jiàn)圖 2。

圖 2 不同階段 CODCr 的去除效果

第一階段僅投加包埋固定化菌 ，CODCr 去除率較為穩(wěn)定 ，在 51.2%~58.5%之間 ； 出水 CODCr 也較為穩(wěn)定 ，為 16.9~23.7 mg/L，平均 20.55 mg/L，接近Ⅲ類(lèi)水 。 第二階段以向傳統(tǒng)活性污泥 A/O 工藝添加包埋固定化菌顆粒的形式運(yùn)行 ，在此階段進(jìn)水水質(zhì)出現(xiàn)了較大波動(dòng) ，CODCr 去除率仍較為穩(wěn)定 ，且高于第一階段 ，在 64.7%~73.1%之間 ； 出水 CODCr 也較為穩(wěn)定 ，為 11.7~21.5 mg/L ，平 均 15.66 mg/L ，接 近 Ⅱ 類(lèi)水 。 第三階段僅以傳統(tǒng)活性污泥 A/O 工藝的形式運(yùn)行 ，在此階段進(jìn)水水質(zhì)也出現(xiàn)了較大波動(dòng) ，CODCr 去除率也出現(xiàn)一定波動(dòng) ，在 35.0%~69.2%之間 ； 出水 CODCr 不穩(wěn)定 ，為 12.3~35.3 mg/L ，平均 22.85 mg/L ，接近Ⅲ類(lèi)水 。

對(duì)比 3 個(gè)階段 CODCr 處理效果穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn) ： 階段Ⅱ >階段Ⅰ >階段Ⅲ ，去除率 ： 階段Ⅱ >階段Ⅰ >階段Ⅲ 。 由階段Ⅰ 可知 ，包埋固定化菌對(duì) CODCr 有一定去除效果 ，并隨原水水質(zhì)的波動(dòng)變化較小 ，出水較為穩(wěn)定 。 通過(guò)階段Ⅰ 和階段Ⅲ對(duì)比發(fā)現(xiàn) ，相比于傳統(tǒng)活性污泥工藝 ，包埋固定化菌對(duì)低濃度有機(jī)污染物具有更高更穩(wěn)定的去除效果 ，主要是因?yàn)榘�埋技術(shù)能最大程度地提高微生物的濃度且提供給微生物良好的生活環(huán)境 ，而對(duì)于傳統(tǒng)活性污泥工藝 ，處理低濃度有機(jī)污染物時(shí) ，活性污泥微生物生長(zhǎng)不夠理想 ，微生物活性不夠 ，所以包埋固定化菌法對(duì)于去除微污染水中的有機(jī)物比傳統(tǒng)活性污泥法更有優(yōu)勢(shì) 。 階段Ⅱ 對(duì)有機(jī)物的去除效果優(yōu)于階段Ⅰ 、 階段Ⅲ ，是因?yàn)橄騻鹘y(tǒng)活性污泥工藝中添加包埋固定化菌能維持微生物濃度穩(wěn)定 ，所以將包埋固定化菌添加到傳統(tǒng)活性污泥工藝中有助于提高 CODCr 出水水質(zhì)及穩(wěn)定性 。

2.3 不同階段去除氨氮比較

原水氨氮平均質(zhì)量濃度 4.40 mg/L ，屬于 《 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 》 （GB 3838 —2002 ） 中劣Ⅴ 類(lèi) ，不同階段氨氮的去除效果見(jiàn)圖 3。

圖 3 不同階段 NH3-N 的去除效果

第一階段，氨氮去除率 83.2%~88.1%，出水氨氮質(zhì)量濃度 0.44~0.65 mg/L，平均 0.53 mg/L，接近Ⅱ 類(lèi)水 ； 第二階段 ，氨氮去除率 90.6%~95.3%，出水氨氮質(zhì)量濃度 0.20~0.50 mg/L，平均 0.35 mg/L，Ⅱ 類(lèi)水 ；第三階段，氨氮去除率 87.6%~93.4%，出水氨氮質(zhì)量濃度 0.29~0.70 mg/L，平均 0.46 mg/L，Ⅱ 類(lèi)水 。 三個(gè)階段，氨氮去除率都較為穩(wěn)定且總體出水穩(wěn)定 ，第二階段氨氮去除率和出水水質(zhì)略高于其他兩個(gè)階段。

包埋固定化菌對(duì)微污染水中的氨氮處理效果雖略低于同參數(shù)下運(yùn)行的傳統(tǒng)活性污泥工藝 ，這可能是因?yàn)榘�埋所使用材料影響了硝化過(guò)程的傳質(zhì) 〔7〕。但此時(shí)的包埋固定化菌顆粒仍具有較高的氨氮去除效果及穩(wěn)定性，并且投加到活性污泥工藝中可以進(jìn)一步提高氨氮的處理效果 。 考慮到僅使用包埋固定化菌已能使出水氨氮達(dá)到Ⅱ 類(lèi)，且包埋固定化菌顆粒具有剩余污泥少 、 操作方便等特點(diǎn) ，因此 ，可以?xún)H使用包埋固定化菌去除微污染水中的氨氮。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

（1 ） 包埋固定化菌對(duì)劣Ⅴ 類(lèi)微污染水 CODCr、 氨氮平均去除率分別為 55.1%、86.7%，具有穩(wěn)定的去除效果 ，可使 CODCr、 氨氮達(dá)到 《 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002） 中 Ⅲ類(lèi)、Ⅱ 類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 向傳統(tǒng)活性污泥 A/O 工藝好氧區(qū)中添加包埋固定化菌有助于維持好氧區(qū)微生物濃度穩(wěn)定 ，提高出水水質(zhì)及穩(wěn)定性。

（3） 使用包埋固定化菌技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)生化工藝處理微污染水應(yīng)用于地表水商業(yè)化景觀用途 ，具有良好前景。