一体式旋回流反应器处理餐饮废水启动试验研究

张 胜，陈翠平，宋丽娟，徐武宁，苏光耀

(1.河北工程大学 城市建设学院，河北 邯郸056038；2.河南建筑职业技术学院，河南 郑州450064)

随着人们生活水平的提高，餐饮行业得到蓬勃发展，随之产生的大量餐饮废水给城市污水处理带来很大负担。国内几个大城市对餐饮业排放废水污染指标检测的结果显示:CODcr均值1 400 mg/L,BOD5为300～400 mg/L, SS为300～400 mg/L,油脂在150 mg/L以上[1]。为了减少餐饮废水对水环境的污染，急需开发处理效率高、操作简单、适应性强的废水处理系统，以满足餐饮废水处理的需求[2]。生化一体化反应器因其自身优势以及近年来微生物固定化技术的日趋成熟而受到学术界越来越多的关注[3]，目前一体化反应器发展中曝气和沉淀工序在同一个反应器内完成，按时间顺序调配，对污水进行序批式处理，简化了工艺，节省占地面积，还能灵活适应水质的变动[4]。但是对一体式反应器餐饮废水的处理研究较少，并且污水处理中在脱氮除磷方面效果较差[5]。本文笔者立足于自行设计的反应器，通过结构的合理设计，参数的调节，研究其脱氮除磷及其去除油脂的效能，旨在为处理餐饮废水的一体式实验装置的改进及运用提供可靠的设计参数。

1试验材料与方法

1.1试验装置

一体式旋回流反应器基本构造及装置流程如图1所示，反应器分为两部分，左侧为曝气区，右侧为沉淀区，中间用折流板分开，折流板下端距底板4.4 cm，曝气区中间设置了三个内循环弧形导流板，弧长依次增长，在弧板的右侧底部设置曝气管，采用一侧曝气的方式，由空气泵通过曝气管向反应器进行曝气充氧，废水从池顶一侧进入曝气区，沉淀区底部设有排泥管，沉降浓缩的污泥一部分回流至反应器，一部分作为剩余污泥排出系统。处理后的水从溢水堰流出。反应器主要尺寸是L×B×H=700 mm×500 mm×500 mm，总容积是0.157 m3。

1.2原水水质和接种污泥

原水为河北工程大学中和餐厅所排废水，由于餐饮废水是间歇式排放，故水质、水量有很大的波动，其水质见表1。

试验所用活性污泥取自邯郸市东污水处理厂氧化沟内的污泥，接种量为40 L，占有效容积的25%。接种污泥MLSS为3 500 mg/L,污泥的沉降比(SV)为32%。开始驯化时先闷爆24 h，后逐渐加大水量，驯化期间不断检测各项指标并采用显微镜进行生物相镜检。

1.3 监测项目及方法

1.4试验方法

一体式旋回流反应器的启动采用间歇培养的方式运行，曝气8 h，沉淀0.5 h，排水1 h。试验采用低负荷启动，通过逐渐增加有机负荷来实现反应器的启动。启动过程分为三个阶段，第一阶段(1～9 d)保持进水量为40 L/d，平均有机负荷为0.018 kgBOD/(kgMLSS·d)；第二阶段(10～14 d)保持进水量为100 L/d，平均有机负荷为0.04 kgBOD/(kgMLSS·d)；第三阶段(15～20 d)保持进水量为210 L/d，平均有机负荷为0.15 kgBOD/(kgMLSS·d)。

2试验结果及分析

2.1污泥浓度的变化

活性污泥中的微生物是凝聚、吸附、氧化分解污水中有机物的主体，提高处理系统的效率与提高微生物的活性、改善污泥形状密切相关[8]。启动过程中MLSS及SVI随时间的变化如图2所示：

表1 原水水质

第一阶段培养驯化刚刚开始，接种过来的污泥对餐饮废水逐渐适应，污泥浓度不断上升，随着污泥的增长，水中的营养物质不能满足微生物的需要，MLSS有小范围波动。第二阶段，增加进水量，污泥浓度逐渐上升，变化幅度不大。第三阶段增大进水量的同时增加进水浓度，MLSS逐渐上升，达到3 500 mg/L左右。由SVI变化曲线可知，反应器中SVI值在驯化初始阶段还相对较大，但随着驯化天数的增加，其值越来越稳定，最终在70 ml/g左右。所形成的的活性污泥颜色为鲜亮的黄色，污泥结构紧凑，沉降性能良好。

另外通过镜检观察到，在培养初期污泥结构松散，只有少量微生物存在，在培养末期，菌胶团结构紧凑，并呈絮凝体状态，微生物数量较多，生物相丰富，出现大量钟虫等固着型纤毛虫、累枝虫、线虫，微生物的生长已经进入内源呼吸期，活性污泥容易凝聚沉淀，标志着活性污泥已经培养和驯化完成[9]。微生物相观察如图3所示：

2.2 的变化

除磷效果：第一阶段随着反应的进行，在低碳源条件下传统反硝化菌竞争力下降，多余的硝酸盐氮有利于反硝化除磷菌的生长繁殖，出水TP浓度逐渐降低，其平均出水浓度为3.97 mg/L,平均去除率达39.22%；第二阶段增加进水量后，TP平均出水浓度3.91 mg/L，去除率为33%，变化幅度不大；第三个阶段增加进水量的同时也增加进水浓度，进水中总磷的含量基本变化不大，出水TP浓度逐渐下降并趋于稳定，出水TP浓度1.74 mg/L，去除率达到80.66%。上述试验结果说明随着负荷的增加，TP的出水浓度逐渐降低，去除率逐渐升高，出水能达到GB18918-2002的二级标准。

2.3油脂的变化

启动过程油脂的进出水浓度及去除率的变化如图6所示：

反应器的除油能力是由两方面决定的，一方面是一体式旋回流反应器中的隔油槽，通过反应器一侧曝气，将漂浮在表面的油脂推流到隔油槽中，人工进行定期排除；另一方面微生物能够利用油脂作为生长所需要的碳源和能源，在酶的催化作用下将油脂水解成甘油、脂肪酸，最后分解为CO2、H20、CH4等[10-11]。

第一阶段，随着反应的进行，从图6可知，出水油脂的平均浓度为305.33 mg/L,油脂的平均去除率为32.49%；第二阶段，随着碳源的增加，微生物逐渐适应了餐饮废水的环境，出水油脂的平均浓度为193.4 mg/L,油脂的平均去除率为52.49%；第三阶段，随着有机负荷的增加，出水中油脂的平均浓度为170.83 mg/L，油脂的平均去除率为62.19%。通过以上试验结果可以看出，虽然出水油脂浓度仍然偏高，达不到国家要求的排放标准，但就一体化设备而言，该设备具有操作简单，节省能源，成本较低，去除油脂能力处于较高水平等优点。

3 结论

(1)通过逐渐增加有机负荷，历时20 d完成了一体式旋回流反应器处理餐饮废水的启动。

(3)反应器出水油脂平均浓度为170.83 mg/L,油脂的去除率达到了62.19%。虽然出水油脂浓度仍然偏高，达不到国家要求的排放标准，但就其一体化设备而言，具有操作简单，节省能源，成本较低，去除油脂能力处于高水平等优点。

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