改良型外循环厌氧反应器处理黑水特性研究_赵丙良

根据生活污水来源水质的成分不同，可分为黑水（粪便、尿液、厕所冲洗水的俗称）和灰水（厨房、洗衣、沐浴和盥洗等污水）。而生活污水中约占51%的COD、91%的氮、78%的磷和大部分病原菌（包括细菌、病毒、寄生虫等）来自于黑水[1-2]。但由于我国城市排水设施不足（有近40%的城市缺乏完善的排水管网），污水处理系统相对欠缺，化粪池达不到应有效果。全国粪便无害化处理率仅为7.5%，90%以上的污水粪便得不到及时、有效的处理就直接排入江河湖海，黑水污染问题日益严重[3]。近年来，在已有化粪池的基础上，国外在黑水的厌氧生物处理方面研究较多。如2003年，Kujawa-Roeleveld等采用外循环厌氧反应器（UASB）在25℃、20℃下研究了黑水和厨余混合废水处理效果，认为低温条件下反应器对可溶性有机物去除效率极低[4-5]；Luostarinen等采用UASB化粪池在低温条件下经多年研究，结果表明，在20℃时反应器接种污泥可快速启动，温度对悬浮固体的去除效果几乎没有影响[2,6]；2008年，Voorthuizen等人采用生物膜分离技术研究对黑水的处理效果，结果表明，好氧生物膜对有机物去除率比UASB组合工艺好，但污泥产量也较高[7]；2009年，杨晓妮等人考察了UASB反应器处理粪便污水的可行性[8]。目前，采用厌氧反应器对黑水进行预处理是可行的，但仍存在启动时间长、产气率低，资源化利用率低等问题。有研究指出，UASB高效、稳定的运行要依赖于反应器内形成颗粒污泥，因而，反应器内污泥颗粒化是整个反应器运行的关键[9]。而改良型UASB可以提供更高的上升流速，更有利于絮状污泥颗粒化。本研究采用改良型UASB，探讨对黑水处理的启动以及运行过程中对的有机物、SS、病原菌等去除的特性。1材料与方法1.1原水水质试验采用学校教学大楼冲厕的粪尿废水。从2010年2月25日到7月23日，经多次取样测定水质为：pH在7.3～8.6，COD为255～1170mg·L-1，NH3-N、SS质量浓度分别为18～130、121～846mg·L-1。1.2试验装置试验装置如图1所示。反应器外径170mm、内径100mm，反应区高度1000mm，沉淀区高度300mm，反应器总容积15L。反应器采用中温反应，通过夹套水循环维持温度恒定，温度控制在（34±2）℃。原水通过计量泵由底部进入反应器，产生的沼气在通过水封后排出，出水经反应器顶部溢流。1.3测定方法COD：重铬酸钾法；氨氮含量：纳氏试剂分光光度法；SS含量：称量法；pH：雷磁pHS-3C精密pH计；沼气流量测定：湿式气体流量计[10]；粪大肠杆菌测定：多管发酵法[11]。改良型外循环厌氧反应器处理黑水特性研究赵丙良，袁林江，张娜，柴璐（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055）摘要：采用改良型外循环厌氧反应器（UASB），在中温条件下对黑水进行处理，探讨其对黑水中有机物、SS以及病原菌的去除效果。结果表明，用改良型UASB反应器处理黑水能加快反应器的启动，促进絮体污泥颗粒化，提高反应器抗冲击负荷；当COD污泥负荷为0.15～0.36kg·kg-1·d-1时，反应器的最佳上升流速为1.15～1.27m·h-1，此时反应器对COD、SS的平均去除率分别为73%、78%；在HRT为10h时，对粪大肠杆菌的去除率为87.4%。关键词：外循环厌氧反应器；黑水；颗粒污泥；粪大肠杆菌中图分类号：X799.3文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)12-0086-004收稿日期：2011-04-20基金项目：国家自然科学基金重大国际合作项目（50621140001）作者简介：赵丙良（1982－）男，硕士研究生，研究方向为废水资源化生物处理的工作；联系电话：15029148087；E-mail：65560571@163.com联系作者：袁林江，博士，教授；E-mail：yuan_linjiang@163.com.第37卷第12期2011年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.12Dec.,201186DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.12.021污泥生物相：扫描电镜（JSM-6510LV）。颗粒污泥制样：取反应器内颗粒污泥，质量分数2.5%的戊二醛溶液固定4h以上→磷酸缓冲液清洗3次→乙醇系列梯度脱水→乙酸异戊酯置换→冷冻干燥→离子溅射镀金[12]。1.4运行参数试验采用厌氧絮状污泥接种启动，污泥取自西安某啤酒厂UASB。反应器的运行情况分3个阶段：启动阶段（颗粒污泥培养，HRT为10h），提高负荷阶段（HRT为8h），COD污泥负荷（SLR）影响试验（HRT为6～3h）。各阶段系统运行参数见表1所示。2结果与讨论