UASB-吸附再生一体化装置处理生活污水的试验研究

高 红

(天津现代职业技术学院 天津 300350)

城市污水的再生利用是开源节流、降低水体污染、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。提高水资源的利用率和实施污水资源化是保证水资源可持续利用的重要措施。目前，国内外在城镇污水处理技术的研究与应用主要涉及厌氧水解-高负荷生物滤池、生态滤池、淹没式生物膜反应器、稳定塘、人工湿地等。[1]近年来，小城镇污水处理及利用受到很大关注，在选择污水处理工艺时，考虑中小城镇资金短缺和用地紧张的现状，应探讨开发具有简洁、高效、经济、实用特点的中小城镇污水处理新工艺和新技术。

本文选择 UASB-好氧一体化工艺进行试验研究。UASB反应器是目前研究最多、应用日趋广泛的污水厌氧处理工艺；好氧采用吸附再生技术，主要特点是活性污泥对有机底物降解的两个过程——吸附与代谢稳定分别在各自的反应器内进行。

试验一体化装置采用吸附再生池，废水和在再生池经过充分再生，活性很强的活性污泥同步进入吸附池，进行充分接触，使部分呈悬浮、胶体和溶解性状态的有机底物被活性污泥吸附，有机底物得以去除。混合物继而流入二沉池进行泥水分离，澄清水排放，污泥则从底部进入再生池，在这里进行第二阶段的分解和合成代谢反应。活性污泥微生物进入内源呼吸期，使污泥的活性得到充分恢复，在进入吸附池与废水接触后，能够充分发挥其吸附功能。[2]

1 试验水质分析

试验原水取自天津某生活小区污水集水井，进水水质如表1所示。

表1 污水水质指标Tab.1 List of wastewater quality indexes

试验以生活污水处理再生回用为目的，使处理出水达到生活杂用水水质标准，用于厕所便器冲洗、城市绿化、洗车、扫除等，实现中水回用的目的。因此出水排放标准采用《生活杂用水水质标准》(CJ 25.1-1989)。[3]出水水质排放标准如表 2所示。

2 设计参数及试验装置

2.1 设计参数的选取

设计参数参照现行手册规范进行计算和选取，混合液挥发性悬浮物浓度MLVSS为1,400,mg/L，试验稳定进水流量选取280,L/h。选择HAILEA ACO-012型电磁式空气压缩机，排气量为200,L/min，功率为320,W。设定回流量为70,L/h。

2.2 试验装置及流程

试验采用UASB-吸附再生一体化装置，装置如图1所示，外观为圆柱形。整套装置采用硬塑板制造，初沉池为 100,L，UASB池为800,L，再生池为400,L，好氧池(吸附池)为400,L，二沉池为500,L。

试验装置置于室外，利用潜水泵从污水集水井中提升污水，经隔栅进入高位槽，以设定流量进入初沉池，污水中大的悬浮物被截留在池体上部，大颗粒固体沉积在池体底部，使污水得到初步净化，再经水管进入UASB池底部。通过布水器进行均匀布水，提高UASB池的利用率，污水中部分有机物大分子物质被酸化菌水解，酸化成为小分子物质；少部分被产甲烷菌最终转化成为 CH4、CO2和水。厌氧水穿过泥水分离器，由池壁上的进水孔进入再生池，在再生池充分再生，与活性很强的活性污泥充分接触，部分呈悬浮、胶体和溶解性状态的有机底物被活性污泥吸附，使有机底物得以去除。再生池与好氧池底部连通，泥水混合物从再生池底部进入好氧池，曝气后的泥水混合物通过管道进入二沉池中心管，在二沉池内吸附氧化的同时得到分离，沉淀后出水经出水管排出装置。二沉池池底污泥由气提回流装置提升至吸附池，剩余污泥定期从二沉池底部的排泥管排出。[4]

3 试验结果分析

3.1 CODCr的去除效果及分析

试验出水CODCr在25,mg/L以下，随着试验的进行，出水CODCr下降到很小的数值，检测不出，平均去除率为95.9%。出水 CODCr浓度变化以及 CODCr去除率变化如图 2、3所示。CODCr的去除主要经过吸附和再生两个阶段，污水和活性很强的活性污泥同步进入吸附池，充分接触80,min左右，使部分呈悬浮、胶体和溶解性状态的有机物被活性污泥所吸附，有机物得以去除。混合液继而流入二次沉淀池，进行泥水分离，澄清水排放，污泥则从底部经过气提设备进入再生池，进行第二阶段的分解和合成代谢反应，活性污泥微生物进入内源呼吸期，使污泥的活性得以充分恢复，在其进入吸附池与污水接触后，能够充分发挥其吸附功能，达到很好的CODCr去除效果。

图2 出水COD浓度变化曲线图Fig.2 Curve graph of effluent COD concentrations

图3 COD去除率变化曲线图Fig.3 Curve graph of COD removal rates

3.2 NH3-N的去除效果及分析

试验出水 NH3-N 在 6.9～12.7,mg/L之间变化，平均为9.39,mg/L，平均去除率为 67.2%。本试验活性污泥的污泥龄为1.5,d，污泥龄较短。一般认为，世代周期长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能繁衍成优势菌属，而硝化菌在 20,℃时，其世代周期为 3,d，当 θc＜3,d时，硝化菌很难在曝气池内大量繁殖，就很难产生硝化反应，所以 NH3-N的去除效果较差。NH3-N的去除效果如图4、5所示。

图4 出水NH3-N浓度变化曲线图Fig.4 Curve graph of NH3-N concentrations in effluent

图5 NH3-N去除率变化曲线图Fig.5 Curve graph of NH3-N removal rates

3.3 SS的去除及效果分析

试验取得了很好的固体悬浮物去除效果。出水 SS趋于0,mg/L，SS去除率接近于 100%，出水 SS的浓度及其去除率变化如图6、7所示。

图6 出水SS浓度变化曲线图Fig.6 Curve graph of SS concentrations in effluent

图7 SS去除率变化曲线图Fig.7 Curve graph of SS removal rates

图8 出水浊度变化曲线图Fig.8 Curve graph of effluent turbidities

3.4 浊度的去除及效果分析

试验处理后出水澄清透亮，出水浊度在0～10,NTU之间，平均浊度为 4,NTU，平均去除率为 95.6%。出水浊度及其去除率变化如图8、9所示。

图9 浊度去除率变化曲线图Fig.9 Curve graph of turbidity removal rates

4 结 语

UASB-吸附再生一体化装置连续运行 60,d，装置启动期为 7,d。一方面，较高的外界气温有利于装置的启动；另一方面，直接投加驯化后的厌氧泥可缩短污泥驯化期。用该装置处理生活污水取得了很好的 COD、SS、浊度去除效果，几乎检测不出出水 SS和浊度，处理后出水能够作为中水加以回用。该装置在污水处理上的优势在于：①合理的UASB布水系统，有效利用了池容，提高了系统的处理效率；引入泥水分离器，防止厌氧泥进入再生池，导致生物项之间的返混；具有很高的处理能力和处理效率。②UASB系统运行过程中无需曝气，无需排泥，运行费用远低于普通活性污泥法。③试验测定UASB系统的pH值在7.03～7.21之间，平均值为7.17，变化范围很小，适于厌氧微生物的生长，有利于提高厌氧系统处理效率。[5]④吸附再生工艺提高了好氧系统的处理能力，能够在短时间内分解污水中的有机物，吸附池与再生池容积之和低于同种处理能力下的传统活性污泥法曝气池的容积。■

［1］国家环保局.水和废水监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，1997.

［2］Grobicki A，Stucky D C.Performance of the Anaerobic Baffled Reactor under steady-state and shock loading conditions[J].Biot and Bioeng，1991(37)：344-355.

［3］国家环境保护局.生活杂用水水质标准[S].1989.

［4］黄永恒，王建龙，文湘华，等.折流式厌氧反应器的工艺特性及其运用[J].中国给水排水，1999，15(7)：18-22.

［5］彭乃文.UASB反应器在废水厌氧处理中的应用[J].煤矿环境保护，2002，16(4)：34-35.