無剩余污泥水解酸化法處理生活小區(qū)污水試驗(yàn)研究
0. 前言
隨著城市生活小區(qū)的日益發(fā)展，生活小區(qū)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，生活小區(qū)污水排放量也越來越多。城市生活小區(qū)的污水中主要含有COD、BOD、懸浮物、氨氮和磷等污染物，生活小區(qū)污水的COD含量平均在220～400mg/L，BOD 為140～300mg/L，懸浮物為200～400mg/L，PH 值為6～9，屬低濃度污染的污水，可生化性較好。
目前國內(nèi)采用生化處理方法處理生活小區(qū)污水，處理效果較好，但多數(shù)生化處理方法產(chǎn)生的剩余污泥量多，用于剩余污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用占總投資和總運(yùn)行費(fèi)用的比例較高，給實(shí)際應(yīng)用帶來一些困難。在這種形勢下，尋求一種處理成本低，運(yùn)行效果好，操作簡單．易于管理，剩余污泥排放量少的處理工藝正引起人們的廣泛注意。在這方面，我們作了比較大膽的嘗試，希望能給生活小區(qū)污水處理工程提供可借鑒的處理工藝。
1．廢水來源及水質(zhì)水量
廢水取自哈爾濱市生活小區(qū)的生活污水，生活污水經(jīng)過化糞池排入城市排水管道排放。其污水水質(zhì)見表1。
表l 生活小區(qū)污水水質(zhì)指標(biāo)
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處理后出水水質(zhì)執(zhí)行國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996)中的一級標(biāo)準(zhǔn)：COD=60mg/L，BOD=20mg/L，SS=20mg/L。
2．工藝流程試驗(yàn)
采用無剩余污泥水解酸化工藝流程如圖1，生活污水在集水池內(nèi)貯存，然后用泵提升至水解酸化池內(nèi)水解酸化，將大分子有機(jī)物水解酸化成小分子有機(jī)物，將大部分不溶性有機(jī)物溶解成為溶解性有機(jī)物，為接觸氧化處理創(chuàng)造條件[1]。水解酸化池出水進(jìn)入接觸氧化池，依靠好氧微生物吸附降解水中的有機(jī)物，出水經(jīng)二沉池泥水分離后排放。接觸氧化池產(chǎn)生的剩余污泥排入污泥水解酸化器，進(jìn)行中溫厭氧酸化，然后回流進(jìn)入水解酸化和接觸氧化系統(tǒng)繼續(xù)降解，達(dá)到剩余污泥全部系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)降解不外排的目的。
圖1 工藝流程示意圖
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3．試驗(yàn)與分析
3.1 水解酸化池試驗(yàn)
水解酸化池的污泥取自天津市東郊污水處理廠的消化污泥，污泥表觀呈黑色，含水率在75～80%。接種污泥投入后第二天開始少量間歇進(jìn)水并逐步增大進(jìn)水負(fù)荷，調(diào)節(jié)進(jìn)水PH 值維持在6.0～6.5 之間，控制水解酸化池溶解氧在0.1～0.3mg／L，接種污泥在兼氧條件下降解有機(jī)物。25 天后，監(jiān)測水解酸化池的污泥沉降比達(dá)到35～40％，微生物處于快速增殖階段，微生物增長曲線圖如2。
圖2 水解酸化池微生物增長曲線
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整個水解酸化池污水呈黑灰色，有特殊水解酸味，說明水解酸化階段已開始進(jìn)行，鏡檢時菌膠團(tuán)呈不規(guī)則狀，有少量豆形蟲存在，水解酸化池培養(yǎng)馴化菌種已完成。
3.2 接觸氧化池試驗(yàn)
隨著水解酸化池的污泥量增加，一部分污泥隨出水流入接觸氧化池，接觸氧化池內(nèi)按BOD：氮：磷為100：5：1 的比例向池內(nèi)投加氮磷營養(yǎng)物，根據(jù)污泥沉降比增減變化不斷調(diào)整污泥齡。28 天后，監(jiān)測接觸氧化池污泥沉降比增長至15～20%。鏡檢發(fā)現(xiàn)接觸氧化池內(nèi)填料上微生物種類豐富，大量存在著活性的菌膠團(tuán)、鐘蟲及輪蟲，組成良好的生物相系統(tǒng)，脫落的生物膜結(jié)構(gòu)致密良好，沉降速度快，泥水迅速分離，混合液經(jīng)泥水分離后的上清液清澈透明，水質(zhì)良好，說明接觸氧化池的生物相已經(jīng)適應(yīng)處理生活小區(qū)污水，接觸氧化池培養(yǎng)馴化菌種已完成。
3.3 污泥水解酸化器試驗(yàn)
污泥水解酸化器實(shí)際上就是兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸段反應(yīng)器[2]，剩余污泥在產(chǎn)酸菌作用下轉(zhuǎn)化為單糖、氨基酸、乙酸等。經(jīng)過一系列水解酸化反應(yīng)再返回集水池繼續(xù)好氧處理。水解酸化器的攪拌采用水泵混合攪拌，污泥由水解酸化器上部抽出，從下部送入進(jìn)行攪拌，使酸化液充分混合。水解酸化器在試驗(yàn)中采用34℃中溫酸化，污泥的停留時間與污泥的酸化程度直接相關(guān)，一般水力停留時間為0.8～2天之間，試驗(yàn)中確定為1.5天，并留有調(diào)節(jié)余地。
水解酸化器的運(yùn)行效果與酸化液的PH 值直接相關(guān)，試驗(yàn)中將污泥量、污泥停留時間和溫度等因素固定，改變水解酸化液的pH值，得出水解酸化液的pH 值與水解酸化程度的關(guān)系曲線，水解酸化液的pH 值在5.5～6.0之間對酸化有利，運(yùn)行中可通過調(diào)節(jié)污泥投配量和水力停留時間來改變水解酸化液的PH值。
3.4 處理結(jié)果
無剩余污泥水解酸化法處理生活小區(qū)污水的試驗(yàn)表明，經(jīng)處理后的出水符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求．COD 去除率為90％，BOD 去除率為95％，SS 去除率為96%，見表2。接觸氧化池產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)入污泥水解酸化器酸化處理，然后回流入系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水解酸化降解，基本無剩余污泥排出。
表2 處理結(jié)果
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3.5 結(jié)果分析
常規(guī)的生化處理系統(tǒng)中，產(chǎn)生的剩余污泥往往是單獨(dú)處理的，使污泥處理費(fèi)用較高。無剩余污泥水解酸化系統(tǒng)中的污泥水解酸化器與水解酸化、接觸氧化處理系統(tǒng)構(gòu)成了一個內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，水解酸化器的水解酸化污泥返回集水池重新進(jìn)入生化系統(tǒng)處理，補(bǔ)充生化系統(tǒng)內(nèi)的水解酸化池活性污泥增長緩慢甚至負(fù)增長現(xiàn)象，保證水解酸化池有足夠的活性污泥。
污泥水解酸化器對生化系統(tǒng)運(yùn)行的重要影響是系統(tǒng)內(nèi)的微生物經(jīng)歷一個厭氧—好氧不斷變化的歷程，水解酸化器內(nèi)呈厭氧環(huán)境，微生物在水解酸化器內(nèi)經(jīng)歷厭氧過程，剩余污泥中的好氧微生物在厭氧環(huán)境下死亡，并被厭氧微生物降解。水解酸化器內(nèi)的厭氧微生物流入水解池和接觸氧化池，在接觸氧化池的好氧環(huán)境下死亡，被接觸氧化池中的好氧微生物降解。
污泥水解酸化器還可以將剩余污泥吸附的生化難降解有機(jī)物，經(jīng)酸化后成為小分子的易被生物降解的物質(zhì)，避免了在處理中生物難降解有機(jī)物的積累，提高整個處理系統(tǒng)的效能。
4．結(jié)論
采用無剩余污泥水解酸化法處理生活小區(qū)污水的試驗(yàn)表明，污泥水解酸化器的合理設(shè)計(jì)，選擇適宜的水力停留時間是十分重要的。污泥水解酸化器實(shí)際上是利用了兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸階段，試驗(yàn)中采用中溫酸化，反應(yīng)器內(nèi)溫度控制在34℃，水力停留時間為1.5 天， pH 值在5.5～6.0之間對酸化有利，運(yùn)行中通過調(diào)節(jié)污泥投配量和水力停留時間來改變水解酸化液的PH 值。污泥水解酸化器可以視為生化處理中的一部分，將接觸氧化池產(chǎn)生的剩余污泥排入水解酸化器預(yù)酸化降解，然后回流進(jìn)入好氧生化系統(tǒng)，污泥經(jīng)歷厭氧和好氧過程，剩余污泥中的微生物在不同的環(huán)境下死亡和降解，可以達(dá)到好氧生化系統(tǒng)內(nèi)無剩余污泥排出的目的。
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