微氧水解酸化_SBR工艺处理校园生活污水的研究_张皓

２０１９年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｒｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第２２期收稿日期：２０１９－１０－０９基金项目：高寒地区铁路生活污水处理工艺研究（编号：ＫＹＹ２０１７０３２（１７－１８））作者简介：张皓（１９６４—），男，高级工程师，主要从事铁路污水处理工作。微氧水解酸化－ＳＢＲ工艺处理校园生活污水的研究张皓１，李绍平１，李宗明１，张莉红２，王可君２（１．中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都６１００３１；２．兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州７３００７０）摘要：采用微氧水解酸化－好氧ＳＢＢＲ工艺处理校园生活污水，研究了微氧条件下水解酸化的效果及其工艺参数，并与单独好氧处理进行了对比。结果表明：微氧水解酸化对校园生活污水的处理优于厌氧水解酸化，其最佳曝气量为０．２Ｌ／ｈ；与单独好氧ＳＢＢＲ相比，微氧水解酸化－好氧ＳＢＢＲ工艺可节省４ｈ左右的曝气时间，很大程度地节约了运行电耗。关键词：校园生活污水；微氧水解酸化；ＳＢＢＲ工艺中图分类号：Ｘ７０３．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－９９４４（２０１９）２２－００７６－０３１引言校园生活污水具有水量波动较大，用水高峰期集中，水质稳定等特点，其中污染物以有机物为主，可生化性较强，故选取生化处理工艺。一般传统的生化处理工艺是厌氧和好氧并被广泛的应用于工程中，厌氧水解酸化是厌氧消化的前两个阶段，用于将复杂的大分子和特殊的有机化合物降解为小分子和挥发性脂肪酸（ＶＦＡｓ）等简单可溶性化合物。最新研究发现，水解酸化过程可以在微好氧条件下进行，在反应器中加入少量氧气（空气），称为微好氧水解酸化（ＭＨＡ）［１］。研究表明，兼性水解和产酸细菌在微氧条件下代谢活性增强，微曝气的另一个好处是可以加速外酶的产生，这些外酶可以对缓慢降解的有机物进行降解［２］。张原洁［３］指出有水解作用的微生物（如杆菌）在微氧反应器中的含量是在厌氧反应器中的１．２５倍，说明在水解酸化工艺段通入一定量的氧气能有效提高水解酸化效率。但有研究发现过量的氧气会对酸化产生抑制［４］。因此，本研究采用微氧水解酸化－好氧ＳＢＢＲ处理校园生活污水，分析了微氧水解酸化的处理效果及其工艺参数，同时与单独好氧ＳＢＢＲ工艺进行了对比研究，不仅可以降低厌氧水解酸化臭味提高校园生活污水回收利用率，又能减少能耗。为校园生活污水处理提供新的选择。２材料与方法２．１实验材料原水取自兰州交通大学校园生活污水，水质参数如表１所示。本实验接种污泥取自甘肃省兰州市安宁区七里河污水处理厂缺氧段，所用填料为海绵铁和本课题组自主研发的纳米凹凸棒土复合亲水性聚氨酯泡沫微生物固定化载体［５］，聚氨酯泡沫表面粗糙多孔，比表面积为１８００ｍ２／ｍ３，孔隙率为９８％，投加载体大小为２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍ。表１原水水质项目ＣＯＤｃｒ／（ｍｇ／Ｌ）ＳＳ／（ｍｇ／Ｌ）ＮＨ３－Ｎ／（ｍｇ／Ｌ）ＴＮ／（ｍｇ／Ｌ）ＴＰ／（ｍｇ／Ｌ）范围１８９．６～３３８．５６１２１．６～２７８２４．１３～３６．９３３６．１２～４７．７３２．８６～５．６９均值２６９．６１８４．４３１．５４２．１４．５２．２实验装置采用２个有机玻璃材质的反应器进行平行对照实验，反应装置如图１所示。反应器主体内径为１００ｍｍ，高度为４５０ｍｍ，有效容积为４Ｌ。均装填聚氨酯，填充比为５０％，污泥接种浓度为１０ｇ／Ｌ，其中１＃敞开运行，２＃密闭运行；反应器运行周期为１２ｈ，换水比为１／２。采用好氧预挂膜启动法启动反应器，运行３周后，反应器中聚氨酯泡沫的表面均有一层黑色的薄膜，且ＣＯＤ的去除率可稳定达到４０％以上，启动完成，开始实验。图１实验装置２．３分析方法本实验过程中各水质指标及相关参数的分析测定均按照《水和废水检测分析方法》（第五版）中的相关规定进行。６７DOI:10.16663/j.cnki.lskj.2019.22.024张皓，等：微氧水解酸化－ＳＢＲ工艺处理校园生活污水的研究环境与安全３结果与讨论３．１微氧水解酸化处理效果３．１．１水力停留时间的影响从图２可以看出，厌氧水解酸化对ＣＯＤ、ＳＳ有较好地去除效果；对ＴＮ有一定的去除作用，但效果不显著；对ＴＰ、ＮＨ３－Ｎ没有去除作用。对ＣＯＤ的去除主要是悬浮性ＣＯＤ和污泥吸附的胶体性ＣＯＤ［６］。ＨＲＴ的变化对ＮＨ３－Ｎ的影响可能原因，一是ＨＲＴ过长，导致系统内缺氧，硝化细菌无法将ＮＨ３－Ｎ转化为ＮＯ－２和ＮＯ－３；二是微生物同化和吸附的量远远小于有机氮转化为的氨氮。出水ＴＰ浓度均有所增大，可能是因为厌氧释磷。此外，水解酸化大大提高了校园生活污水的可生化性，当ＨＲＴ＝１ｄ时，Ｂ／Ｃ的增幅最大，由０．４６增长为０．６４，增幅为０．１８。图２ＨＲＴ对校园生活污水处理效果的影响３．１．２曝气量的影响由图３可知，水解酸化反应器中通入氧之后，对ＣＯＤ、ＳＳ、ＴＮ、Ｎ