炉渣强化活性污泥法对餐饮废水的处理

张艳波



炉渣强化活性污泥法对餐饮废水的处理

张艳波

（武汉纺织大学 化学工程学院，湖北 武汉430073）

本文就炉渣强化活性污泥法处理餐饮废水的工艺特性进行了实验研究。通过加入炉渣前后的对比试验,实验结果表明,在用了炉渣强化活性污泥法净化处理的餐饮废水, CODcr、NH4+-N、TP去除率都优于普通活性污泥法, 活性污泥絮体结构和沉降性能明显改善。当水力停留时间为6h时, 炉渣强化活性污泥法对餐饮废水中CODcr、NH4+-N、TP的去除率分别达85.3～91.2%、59.6～68.2%、80.2～87.8%，出水中CODcr、NH4+-N均达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准，且处理效果稳定。因此炉渣强化活性污泥法处理餐饮废水的的效果是相当好的。

炉渣；餐饮废水；活性污泥；脱氮除磷；去除率

餐饮废水的成份极其复杂, 含有各种各样的动植物油脂、蛋白质、淀粉、糖、纤维素、维生素、无机盐分、表面活性剂等。普通活性污泥法以其操作简便，而广泛应用于城市生活污水和餐饮废水的处理当中，但其对N、P含量较高，且易造成水体富营养化的餐饮废水的N、P的去除不是很理想，因而若向待处理的餐饮废水中投加一种对N、P具有一定的吸附能力，能够显著提高N、P去初率，而且不会带来二次污染的物质，此方法是一种较好的选择。炉渣正是基于这样一种要求上的理想材料。炉渣是以煤为燃料的锅炉燃烧过程中产生的块状废渣。由于炉渣具有疏松的结构，易于吸附，有较大的比表面，是一种良好的吸附介质，对废水中有机物，色度等有良好的吸附能力，可用于餐饮废水的前处理和深度处理。

1　实验准备部分

1.1实验装置

如图1所示，把餐饮废水用泵抽到高位水箱，再通过重力作用流进反应器。反应器采用活性污泥法，。废水在反应器中处理6h后，排放到沉淀池中，经过30min的沉淀，排掉一部分污泥，而把上清液直接排放。在运行过程中，还要对微生物进行供氧，主要是通过空压机压缩空气，把空气输送到反应器中，再采用曝气盘把空气扩散到水中，与废水充分混合。

图1　实验装置图

1.2实验水样

实验所取污水来自武汉纺织大学一食堂的餐饮废水，主要水质指标见表1。由于餐饮废水中含有大量的油和悬浮物，因此，需对原水进行曝气预处理，以去除悬浮物和浮油，使之更有利于生物处理。

表1　实验进水水质表

1.3活性污泥

实验所用的接种污泥取自武汉市沙湖污水处理厂。接种污泥呈黄褐色，MLVSS为1126mg/L,MLSS为1628mg/L, MLVSS:MLSS为0.69。镜检观察到少量的球菌、杆菌、丝状菌，同时还有大量的轮虫、线虫、钟虫。

1.4炉渣

炉渣是煤炭燃烧后的融熔产物，含有大量硅、镁、钙、铝、铁的氧化物，化学组成见下表。本次实验炉渣由武汉科技大学分析测试中心提供。

1.5实验内容

本实验主要可分为2个阶段。第一个阶段即反应器的启动，实验所测项目包括COD、NH４＋-N、TP的去除效果；第二个阶段为炉渣强化的活性污泥对餐饮废水的处理过程。由于第一个阶段对TP和NH４＋-N的去除不很理想，故当加入炉渣后着重检测炉渣强化的活性污泥对TP和NH４＋-N的去除状况。

1.6实验检测项目及分析方法

（1）CODCr的测定：重铬酸钾法；（2）TP的测定：钼酸铵分光光度法；（3）NH4+-N的测定：纳氏试剂比色法；（4）微生物形态：XS－18生物显微镜。

2　炉渣强化活性污泥法处理餐饮废水的实验研究

2.1活性污泥的接种

（1）取活性污泥，加入到柱形反应器中，让其自然沉降后，调整污泥高度为8 cm，同时加入取来的某食堂的餐饮废水，加入餐饮废水的混合液为38cm，之后开始闷曝；

a 草履虫 b 线虫

c 累枝钟虫 d 钟虫

图2 污泥中观测到的生物

（2）闷曝24h，溶氧量在2-4mg/L，pH调节至中性。闷曝结束后换水，重复进行这一步操作。再闷曝3 d后，再把水放掉。此时的活性污泥呈现一定的黄褐色，污泥絮团较以前更为密实；

（3）闷曝结束后开始进水，进水量为0.45 L／h，停留时间为6 h.同时每天对反应器中污水做镜检，每2d测定一次柱子中的废水的进、出水COD、NH4+-N、TP，并计算去除率。刚开始时，在显微镜中观察到，污泥散散落落，几乎没有微生物。一周左右，出现了很活跃的草履虫（见图2（a））、漫游虫、线虫（见图2（b））、裂口虫、吸管虫等。l0天后出现了盾纤虫、钟虫、轮虫等，且数量在迅速增加，而此时草履虫、漫游虫等逐渐减少或绝迹。40天后，生物相已较好，累枝钟虫（见图2（c））、钟虫（见图2（d））较多，轮虫也很活跃，并有一些菌胶团和丝状菌。

图3 氨氮去除率与炉渣投加量关系曲线

图4　TP去除率与炉渣投加量关系曲线曲线

表2　活性污泥法培养运行去除效果

当培养生物相以钟虫、累枝钟虫为主，污水处理效果稳定下来。而且生物相虽有变化，但比较稳定，不再出现替演，这说明活性污泥已经培养成熟。

２.2活性污泥对COD，NH4+-N，TP的去除

记生物接触氧化法的启动之日为第一天，每2天测一次，其后10天对COD，NH4+-N，TP的去除情况得出相应的去除曲线（图略）。

在活性污泥的稳定运行阶段，每天排出多余的活性污泥量为0.5～2.0cm，使反应器中的活性污泥高度维持在8cm。COD去除率保持在75～85%，NH4+-N去除率保持在30～40%，TP去除率保持45～55%。由去除曲线及表２可以看出，活性污泥法达到稳定阶段后，对COD的去除率较高，出水水质可以达到二级标准，而对N，P的去除则很不理想，因此在下一阶段加入炉渣来提高对N，P的去除率，以使出水水质达到二级标准以上。

2.3炉渣强化活性污泥法的运行阶段

在活性污泥稳定运行一段时间之后（此阶段约为一周时间），向活性污泥中投加工业炉渣，投加的炉渣粒径为0.2-0.9mm，投加量为1000-2000mg/L。炉渣强化后的活性污泥法对CODCr、SS 、NH4+-N、TP的去除效果及与炉渣投加量的关系图3、图4。

由图3可以看出，加入炉渣后，在加入的炉渣吸附能力没有达到饱和之前，随着加入炉渣量的增多，炉渣对氨氮有较好的吸附、去除效果，氨氮的去除率呈逐渐上升趋势，而当炉渣加入量达到1700 mg/L后，炉渣的吸附能力达到饱和，炉渣对氨氮的吸附、去除率达到最大值。出水的氨氮含量达到最小值，出水水质可以达到一级排放标准。

由图4可以看出，加入炉渣后，TP的去除率呈逐渐上升趋势，而当炉渣加入量达到1500mg/L后，炉渣的吸附能力达到饱和，炉渣对氨氮的吸附、去除率达到最大值。出水的TP含量达到最小值，出水水质可以达到二级排放标准。

由于炉渣的吸附作用，炉渣的加入也提高了COD的去除率，在保持进水COD为350～500 mg/L的情况下，出水COD可达到38～92，最高去除率可达91.2%，从而提高了出水水质，达到一级排放标准。

2.4炉渣强化活性污泥法工艺机理分析

2.4.1 炉渣强化活性污泥法处理餐饮废水机理

在活性污泥处理餐饮废水中污染物的基础上，炉渣能够进一步的吸附废水中的污染物，这些被吸附的有机污染物可以被微生物更有效的吸收，利用。因此炉渣在这里起到了双重作用，一是炉渣本身可以吸附废水中的污染物，二是被炉渣吸附的污染物可以被微生物更高效的利用于自身生长代谢中。炉渣去除餐饮废水中污染物的过程较复杂，与其物理结构、化学成分，废水性质(pH值、有机物组成等）等因素有关。根据目前的有关资料，炉渣处理废水的主要机理为吸附、中和及絮凝沉降作用。

（1）吸附过滤作用。炉渣具有多孔结构，孔隙率达50％－60％，比表面积较大，表面能高，炉渣中含有的残炭达10％－30％，这些残炭具有活性炭的性质，因此炉渣对餐饮废水中的有机物、悬浮物具有较强的物理和化学吸附作用。如炉渣对餐饮废水中植物油脂的吸附情况为油脂吸附率为5-8kg/m3，废水中悬浮物吸附为25-30kg/m3。

（2）提高PH值的作用。炉渣中含有的CaO，MgO，Fe2O3，Al2O3，K2O，Na2O等碱性氧化物被水浸泡后进入废水中，能提高废水的碱度，可用来中和餐饮废水的酸度，这在处理酸性餐饮废水方面有较好的效果。

（3）絮凝沉降作用。炉渣在被中性水浸泡35－65min后，被溶出的铝达到22.5－53mg／L。铝在水中形成的氢氧化物是良好的絮凝剂，能对废水中有机物、重金属、悬浮物起絮凝作用，加强其澄清沉降效果，此外炉渣中的部分无机尘对废水也有混凝作用。

2.4.2 影响炉渣处理效果因素

（1）炉渣的粒径和比表面积。炉渣的粒径越小，同样体积的炉渣比表面积越大，与废水接触面积也越大，对废水的吸附效果也越好。因此对于链条炉和一些老式锅炉炉渣（多呈块状）在一定条件下可将其打碎筛选后使用，而对于沸腾炉的炉渣可不需筛选直接用于废水处理。

（2）炉渣的化学成分。如果炉渣化学组分中，SiO2及Al2O3等活性物含量高，则有利于化学吸附。CaO的含量对炉渣处理效果有一定影响，当炉渣中CaO含量较低时，应投加一定量的石灰对炉渣进行改性，提高炉渣处理废水能力。

（3）废水pH值。炉渣对于pH值较低的酸性工业废水处理效果较好，这主要由于炉渣含碱性物质，炉渣在处理这类废水时既起到了吸附作用也起到了中和作用。例如炉渣处理硝基苯工业废水，pH值是影响其吸附效果的主要因素，当废水pH值从1上升到3时，炉渣对硝基苯废水中COD和NB吸附效果由42％-74％和9％-27％下降到10％-31％和1.5％-16％。

（4）温度影响。一般来说，炉渣处理废水，温度越低处理效果越好。

3　结论

（1）在适宜的条件和连续稳定进水的前提下，炉渣强化活性污泥法反应器的活性污泥驯化和培养比较容易，反应器的启动时间一般为30～40天。采用炉渣强化活性污泥法处理餐饮废水，当水力停留时间为6h时，出水中COD和NH4+-N可达到国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准。

（2）炉渣强化活性污泥法对餐饮废水的COD、NH4+-N、TP的去除效果均较好。

（3）采用生物接触氧化法处理餐饮废水，具有去除率高、去除效果好、运行管理方便等特点，且工程造价低、运行费用低、处理成本低。因此，用炉渣强化活性污泥法处理餐饮废水具有一定的适用性和经济性。

（4）炉渣强化后的活性污泥,同样吸附有大量的微生物菌体和有机物以及无机物,对于植物营养丰富。炉渣强化后的活性污泥,可应用于城市绿化和治沙。

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Activated Sludge Process with Cinder Treat the Restaurant Wastewater

ZHANG Yan-bo

(College of Chemicial Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

The text have carried on experimental study on craft characteristic of restaurant wastewater treatment by activated sludge process with cinder. It is shown that, the removal rate of CODcr、NH4+-N、TP of the treated restaurant wastewater by activated sludge process with cinder is better than the one with normal activated sludge.The structure of flock and the characteristic of sedimentation are distinctly improved. When the whole HRT is 6 hours, the removal rate of CODcr , NH4+-N and TP are 85.3～91.2%、59.6～68.2%、80.2～87.8% respectively through experiments. CODcr and NH4+-N in the effluent meet the primary standard of 《Complex Standard of Sewage Discharge》（GB8978—1996）, and the treated effect is stable.So this treatment is perfect to treated the restaurant wastewater.

Cinder; Restaurant Wastewater; Activated Sludge; Denitrogenafion and Dephosphorization; Removal Rate

X703

A

1009－5160(2011)03－0054－04

张艳波（1983-），男，助理实验师，研究方向：生物污水处理.