磁粉活性污泥法工艺技术研究

收到修改稿日期:1998-03-06磁粉活性污泥法工艺技术研究陆光立赵庆祥(上海化工高等专科学校,上海200233)(华东理工大学,上海200237)摘要磁粉活性污泥法(FPAS)是在活性污泥中投加适量磁性粉末(Fe3O4)的生物处理工艺。通过与普通活性污泥法平行试验比较,去除CODcr和氨氮的效率及承受毒物的浓度都不同程度优于普通活性污泥法;明显改善活性污泥絮体结构和沉降性能,克服污泥膨胀;大幅度提高曝气池中活性污泥浓度,从而增大单位容积的处理能力;使设备小型化,节省投资。关键词废水处理磁粉活性污泥法生物脱氮1前言生物处理是当前应用最广泛的水处理技术,其中尤以活性污泥法应用最为普遍。但是受二沉池污泥沉降分离能力的限制,曝气池污泥浓度低。一般在3000～4000mg/L,单位容积的处理量小,污泥絮体结构松散,容易产生污泥膨胀,给运行管理带来诸多困难。一些难降解污染物的降解菌和硝化细菌容易流失,在曝气池中难以富集,CODcr去除效果和硝化效果差,处理后水的CODcr和NH3-N常超标。磁粉活性污泥法(FPAS)研究结果表明,在活性污泥中投加适量磁性粉末(Fe3O4),污泥絮体结构紧密,沉降分离效果好,可大幅度提高曝气池污泥浓度和难降解污染物降解菌和硝化细菌的比例。受磁粉作用污泥的活性高,提高CODcr和NH3-N去除率及承受毒物的能力,出水透光率高,清澈透明。Fe3O4可通过简单的磁分离回收,反复利用。2试验装置与方法2.1试验装置试验装置见图1。曝气池体积4L,沉降池体积2L。采用空气提升泵从沉降池底部将污泥回流至曝气池,可通过调节提升空气流量控制污泥回流量和曝气池污泥浓度。2.2试验方法2.2.1废水组成以苯酚为有机碳源,人工合成废水组成如表1所示。1.高位水槽2.曝气池3.沉淀池4.曝气头5.空气泵6.流出液槽7.空气提升泵8.温控器9.电磁感应器10.电磁控制器11.流量计(液体)12.13.流量计(空气)图1磁粉活性污泥实验装置表1人工合成废水组成mg/L(pH除外)成份含量苯酚400NH4Cl500KH2PO4240NaHCO3700CaCl214FeCl3·6H2O0.08pH7.52.2.2磁粉活性污泥的培菌和驯化磁粉活性污泥是在图1所示装置中培养的。活性污泥取自上海的某城市污水处理厂,加洗净后的Fe3O41.2g/L,曝气,使污泥和磁粉充分混合,再加入上述人工合成废水。经过14d连续运行后,污泥浓度上升到8～910第11卷2期1998年6月城市环境与城市生态URBANENVIRONMENT&URBANECOLOGYVol.11No.2June.1998g/L,COD去除率稳定在75%以上,培菌和驯化完成。污泥在回流过程中受到磁场强度为950高斯的电磁感应器作用,使Fe3O4磁化。然后从中取出磁化污泥与普通活性污泥进行一系列对照试验。2.2.3水质分析按环境监测标准分析方法[1]测定CODcr,BOD5,NH3-N,酚含量。用SPM-10A数字酸度计进行pH控制测量。3结果与讨论3.1CODcr和NH3-N去除效果用磁粉活性污泥与普通活性污泥在相同的条件下进行间歇试验,废水CODcr浓度为800mg/L,温度为20℃～25℃。试验结果如图2所示。图2两种系统COD降解曲线结果表明:磁粉活性污泥法处理后的出水始终比普通活性污泥法CODcr浓度低,曝气12h后,磁粉活性污泥系统比普通活性污泥系统出水CODcr低80～150mg/L,去除率高15%。在两个不同系统的生物反应器中分别加相同浓度的氨氮废水,然后曝气并开始取样分析,测定残余的氨氮,结果如图3。试验结果磁粉活性污泥法的脱氮效果优于普通活性污泥法。磁粉活性污泥法之所以CODcr去除率和消化效率比普通活性污泥法高,主要是Fe3O4的加入使絮体颗粒均匀,有利于有机物与微生物充分接触和向絮体内的扩散。同时在磁粉的催化作用下,污泥的活性高,氧化分解有机物的能力也相应提高[2]。图3两种系统氨氮去除曲线3.2承受毒物的能力为了考察磁粉活性污泥系统承受难降解有毒有机化合物的能力,对苯酚去除极限进行了试验,结果见表2。表2两种系统对酚去除效果苯酚浓度(mg/L)406080150200250266300去除率ASP(%)FPAS(%)80100501004010009290878510结果显示,当苯酚浓度大于150mg/L时,普通活性污泥法由于受毒物抑制已无脱酚能力,而磁粉活性污泥法酚的去除率一直到266mg/L仍保持在85%以上,但达到300mg/L时微生物受抑制去除效果骤然下降。一些分解难降解有毒物质的微生物往往世代时间长,繁殖速度慢,容易流失,在污泥中很难富集。因此,在普通活性污泥中这类微生物所占比例小,而在磁粉活性污泥中由于絮体结构紧密,磁粉又为这类微生物提供了合适的