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生物接触氧化处理城市污水研究

文档作者：张金重庆梅王涛文档来源： 1．重庆大学城市建设与环境工程学院 2．四川建筑职业技术学院		点击数：	更新时间： 2024年06月13日
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第29卷第6期
2007年12月
重庆建筑大学学报
Journal of Chongqing Jianzhu University
Vo1．29 NO．6
Dec． 2007
生物絮凝吸附／生物接触
氧化处理城市污水研究
张金
(1．重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆
梅 ， 王 涛
400045；2．四J1I建筑职业技术学院设备工程系，德阳 618000)
摘要：通过试验研究了生物絮凝吸附强化一级处理／生物接触氧化法组合工艺处理城市污水的效果，并
就污泥负荷对处理效果的影响进行了分析。试验结果表明：在Q一1．5 m ／d，再生池DO一2 rng／L，絮
凝吸附池的搅拌强度60 r／min，DO一0．2 mg／L，污泥浓度MLSS一1 000 rng／I~，污泥回流比为6O ，生
物接触氧化池的气水比为5：1，系统污泥龄在15 d时，组合工艺对污染物的总体去除效果良好，且稳定
可靠，可以使除磷以外的所有指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级
B标准，其强化一级处理段C0D 和SS的平均去除率可高达72 和76 ，并且对氮也有明显的去除效
果，大大减轻了后续处理的负荷。
关键词：生物絮凝吸附；强化一级处理；生物接触氧化；城市污水
中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1006～7329(2007)06—0101-04
Experimental Study of Combined Treatment of
M unicipal W astewater by Bio—flocculation and
Adsorption／Bio-contact Oxidation
ZHANG Jin—mei ，W ANG Tao
1． College of Urban Construction and Environmental Engineering，Chongqing University，Chongqing 400045，P．R． China；2．
Equipment Engineering Department，Sichuan College of Architectural Technology，Deyang 618000，P．R．China)
Abstract：This experiment studied the effect of bio—flocculation and adsorption intensified primary treatment／
bio—contact oxidation for municipa1 wastewater treatment． The influence of sludge 1oad on the treatment effect
also was analyzed． The results show that the remova1 effect of the combined technique was stable and reliable
for the wastewater as a whole under the following conditions：the flux of waste一1．5 m。／d；recycling basin
dissolved oxygen- 2 mg／L；the flocculation and adsorption basin mix intensity-60 revolution per minute with
dissolved oxygen-0．2 mg／L：sludge concentration 1 000 mg／L；circumfluence ratio 60 ；air—water ratio一5：
1；and sludge age一1 5 days． Except for phosphorus levels，all indices reached first class level B according to
GB1 89 1 8——2002． the norm for effluent concentration discharged from urban wastewater treatment plants．
During its intensified primary treatment，the average removal ratio of COD and SS reached 7 2 and 7 6 percent，
respectively．The remarkable removal effect of nitrogen could reduce greatly the follow—up treatment load．
Keywords： bio—flocculation and adsorption； intensified primary treatment； bio—contact oxidation；
municipa1 wastewater
研究、开发和应用占地小、基建费用低、能耗低的
污水处理工艺，是城市污水处理工艺的发展方向。近
年来，随着我国城市污水处理厂建设向经济相对落后
的中小城镇转移，寻求适合中小城镇的污水处理技术
显得尤为迫切。在众多工艺技术中，生物絮凝吸附强
化一级处理技术以其水力停留时间短、占地少、能耗
低、能较大幅度的提高COD和SS去除率等优势，得
到了广泛关注 卜[3]。
目前，生物絮凝吸附强化一级处理与生物膜工艺
联合处理城市污水已成为强化一级处理技术研究中一
* 收稿日期：2007—06—11
作者简介：张金梅(1980- )女，河南南阳人，硕士生，主要从事水污染控制理论与技术研究。
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102 重庆建筑大学学报 第29卷
个新的热点 ]。这种工艺是将生物膜工艺串联于其
后，并辅以过滤技术，省去二沉池，形成“生物絮凝吸附
强化一级处理+生物膜过滤一体化工艺”，这一技术是
基于分段处理的基本原理，利用高负荷段的生物絮凝
吸附强化一级处理提高SS、COD的去除率来降低后
续生物膜的处理负荷，从而形成一种高效、低耗的新型
处理工艺。这种一体化污水处理工艺不仅适用于污水
量在数百至数千t／d的小城镇、生活小区，而且也适合
于污水量上万t／d的中小城市，市场前景广阔[5]。
本试验将生物絮凝吸附强化一级处理与生物接触
氧化法组合为一体对城市污水进行处理，以探讨这种
组合对污染物的去除效果，并着重就生物絮凝吸附段
的污泥负荷对处理效果的影响进行了分析，为进一步
装置化提供依据。
1 试验流程及装置
1．1 工艺流程
组合工艺流程见图1，未经沉淀的生活污水原水
进入絮凝吸附池，在机械搅拌作用下与活化再生后的
回流污泥充分混合，经絮凝吸附反应后，在沉淀池实现
固液分离，出水进入生物接触氧化池进行第二级的处
理，最终出水排放。剩余污泥从沉淀池底部排出。
lL⋯ ⋯ 一一 ⋯ ⋯ 一一一一 lL一一 一一
注；A段表示强化一级处理段；B段表示生物接触氧化段
图1 工艺流程
1．2 试验装置
试验装置包括再生池、絮凝吸附池、沉淀池和生物
接触氧化池，其有效容积分别为0．075 m。、0．125 m。、
0．124 m。和0．25 m。，各部分构建紧凑，形成一体，如
图2。其中生物接触氧化法采用了复合填料，在半软
性填料的上方铺设厚15 cm粒径8～10 mm的陶粒和
厚10 cm粒径2～3 mm 的酶促填料，其目的是通过优
化填料的具体形式，在克服堵塞问题的同时，又能在省
去二沉池的前提下保证出水清澈，方便管理。
注：l为再生池，2为絮誓嗳附洁，3为沉淀池．4为接麓氯化池。
图2 装置结构图
2 试验结果与讨论
2．1 试验条件
试验用水为重庆大学学生宿舍区生活污水，原水
水质情况见表1。
裹1 原水水质
CI)D SS NH N TN TP
项目／mg．L一 ／吣．L一 ／吣 L一 ／吣．L～ ／吣．L一1 pH T／'C
塑堡 ! ! ：! 生 ：! ：
在试验正常运行过程中稳定再生池D0=
2 mg／L，絮凝吸附池的搅拌强度为60 r／min，试验期
间保持其溶解氧在0．2 mg／L左右，污泥回流比为
6O％ ，生物接触氧化池的气水比为5：1，A段污泥龄在
15 d。试验期间稳定进水流量Q=1．5 m。／d，此时再
生池、絮凝吸附池、沉淀池和复合填料接触氧化池的水
力停留时间分别为1．2 h、2 h、1．98 h和4．05 h，总水
力停留时间为9．23 h。
2．2 装置对污染物的去除效果分析
1)装置对COD去除效果分析 试验期间原水
COD一般在100~350 mg／L，平均190 mg／L，A段出
水COD20～75 mg／L，平均50 mg／L，平均去除率为
68．11 ，B段出水13～35 mg／L，平均25 mg／L，平均
去除率为47．67 ，总去除率平均为85．31 (见图3、
图4)。在试验开始阶段，A 段出水cOD随进水浓度
波动较大，B段出水相对比较稳定，随着装置稳定程度
的提高，A 段和B段的出水均趋于稳定。在运行后
期，虽然进水COD有较大波动，但是A段和B 段出水
都比较稳定，装置总的去除率也呈稳定状态，说明在运
行后期，装置已经具备一定的抗冲击负荷的能力。
1 3 5 7 9 11 13 15 l7 19 21 23
t／d
3 装置进出水的COD浓度
l 3 5 7 9 l1 13 15 17 19 21 23
tJd
图4 装置对CoD的去除率
2)装置对NH3-N 的去除效果分析 试验期间原
水NH3一N一般在14～47 mg／L，平均3O．6 mg／L，A
段出水NH3一N在7～27 mg／L，平均15．18 mg／L，平
均去除率为46．90 ，B段出水1．5～9 mg／L，平均
5 mg／L，平均去除率为66．89 ，总去除率平均为
∞ ∞ 0 图 【l_1 l，Ⅱ。u 维普资讯 http://www.cqvip.com
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第6期 张金梅，等：生物絮凝吸附／生物接触氧化处理城市污水研究 103
82．53 (见图5、图6)。如图所示，在运行的初始阶
段，出水随进水的浓度变化波动较大，去除率也有较大
波动。在运行后期，随着NH。一N浓度的逐步提高，出
水NH。一N的浓度及去除率也逐渐稳定，A段和装置
总的去除率均保持在45 和80 左右。
l 3 5 7 9 ll 13 15 17 19 21 23
删
图5 装置进出水的NH。一N浓度
l 3 5 7 9 ll 13 15 17 19 21 23
删
图6 装置对NHs—N 的去除率
3)装置对SS、TN、TP的去除效果分析试验期间，
进水SS一直在100 mg／L左右，波动较小，装置对SS的
去除率也比较稳定，A段、B段和总的去除率平均值分别
为76 、37 和85 ，出水SS始终满足排放标准。
总体来说，装置对TN和TP的去除率相对较低。
进水TN一般在30~55 mg／L，平均40 mg／L，A段出
水TN12～25 mg／L，平均20 mg／L，平均去除率为
50 ，B段出水10～18 mg／L，平均14 mg／L，平均去
除率为30 ，总去除率平均值为65 ；进水TP一般
在2～4 mg／L，平均2．6 mg／L，A 段出水TP1．8～
2．3 mg／L，平均2 mg／L，平均去除率为23 ，B段出
水1．2～1．8 mg／L，平均1．4 mg／L，平均去除率为
30 ，总的去除率平均值为46 。
试验过程中，随着污染物浓度的变化，装置对各污
染指标的去除率相对比较稳定，说明一体化装置具有
稳定可靠的处理效果和较好的抗冲击负荷的能力。
图7 COD去除率与污泥负荷的关系
2．3 污泥负荷对污染物去除率的影响
1)污泥负荷对COD去除率的影响 由图7可以
看出，试验条件下，A段COD去除率与污泥负荷之间
的关系大致呈抛物线走势，当F／M< 3．62 kgCOD／
(kgMLSS·d)时，C0D去除率随污泥负荷的增加而
增加，最大达到82．5 ；当F／M> 3．62 kgCOD／
(kgMLSS·d)时，C0D去除率随污泥负荷的增加而
降低，当污泥负荷达到5．00 kgCOD／(kgMLSS·d)时
已有丝状菌开始滋生。但是装置对C0D的总去除率
随污泥负荷变化较小，一直稳定在85 左右。当
F／M在2．5～ 4 kgCOD／(kgMLSS·d)时，装置对
C0D的去除率相对较高且比较稳定。
当污泥负荷较低时，微生物获得的有机物有限，活
性受到抑制，吸附、吸收及氧化分解能力都不够充分，
因此A段C0D去除率较低；随着污泥负荷的增加，微
生物的食物环境逐步改善，活性进一步增强，A 段
C0D去除率也随之增加；但当污泥负荷超过了微生物
的承受限度时，不仅微生物的吸附、吸收及氧化分解能
力已经饱和，无力承担多余的有机物，甚至活性也会降
低，因此C0D 去除率逐步降低，甚至出现污泥恶化
现象 。
对于B段，C0D的去除率随污泥负荷的增加先降
低然后缓慢平稳地升高最后大幅度升高，这与A段的
变化情况正好相反，形成了很好的互补作用。这可以
理解为B段对污染物的去除是有一定限度的，当A段
的去除率很高，去除效果已经很好的时候，B段对污染
物的去除效果就发挥不出来了，但是当A段的去除效
果不是很好的时候，B段的去除效果就很明显，表现为
去除率较高。
NH。一N去除率与污泥负荷的关系
UL， I Ij Z Z．， j ．， 4 ’．， ，
扮泥负荷， 0D·k棚Lss． 寸‘)
图9 TN去除率与污泥负荷的关系
2)污泥负荷对NH。一N 和TN 去除率的影响
NH。一N 和TN的去除率与污泥负荷之间的关系如图
8、9。图8可看出，当F／M<3 kgCOD／(kgMLSS·d)
时，A段NH。一N去除率随污泥负荷的增加而增加，
最大达到70 ；当F／M>3 kgCOD／(kgMLSS·d)
时，NH3-N去除率随污泥负荷的增加而降低。开始阶
段，当污泥负荷逐渐升高时，污染物浓度也随之升高，
如 ∞ ∞ ∞ m 5 o
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104 重庆建筑大学学报 第29卷
C／N提高，微生物可利用的有机物比较多，同时溶解
氧也比较充足，所以硝化效果随之提高；但当污泥负荷
升高到3 kgCOD／(kgMLSS·d)以后，随着负荷的进
一步提高，有机物的降解耗去了大部分的溶解氧，使得
用于硝化的溶解氧不足，所以当F／M> 3 kgCOD／
(kgMLSS·d)时，NH。一N 去除率随负荷的提高而降
低。装置对NH。一N 的总去除率随污泥负荷的增加有
降低趋势，但趋势不是很明显。装置对TN的去除率
高低与NH。一N去除率有密切关系，在A段随着NH。一
N去除率的逐步提高，TN的去除率也呈升高趋势，说
明在A段，只有NH。一N的去除率比较高，硝化效果比
较好的时候，TN的去除率才会高，才能进行充分的反
硝化。比较来说，当F／M 在2～3 kgCOD／(kgMLSS
· d)时，系统对NH。一N和TN 的去除率相对较高且比
较稳定。
一般情况下，经过A 段的处理作用并不能使
NH。一N达标，B段的好氧环境有利于硝化，可以去除
较多的NH。一N，由图也可以看出，A段对NH。一N的去
除率远低于B段，说明B段对NH。一N 的去除有很好
的强化作用，从而有效地保证了出水氨氮达标。而
TN的去除则主要在A段，且随着污泥负荷先增后减，
说明足够的碳源是进行反硝化的前提，当污泥负荷进
一步提高时，硝化效果下降，所以TN的去除率也呈下
降趋势。
3)污泥负荷对除磷的影响I7 装置对磷的去除
率一直不是很高(<5O％)，这是由于没有严格的厌氧
环境、A段反应区泥龄较长、排泥较少所致，同时B段
的有机物浓度也不利于磷的去除，TP的去除率随污
泥负荷的变化趋势不是很明显。为了弥补工艺在除磷
方面的不足，可在装置前端设置厌氧区或投药除磷，在
此不再多述。
4)污泥负荷对SS去除的影响 在试验条件下，随
着污泥负荷的增加，SS的去除率呈现出近于水平直线
的走势，A段和总去除率基本都保持在7O 和8O
以上，去除效果比较稳定。A段对SS的去除以生物
絮凝吸附作用为主，同时也伴有一定的吸收及氧化作
用EsJ，B段对SS的去除主要靠生物膜的生物降解作用
和滤料的截流过滤作用。其中A段对SS的去除作用
较大，而对于采用生物接触氧化与滤料相结合的B段
对SS的去除作用不是很大，可能是由于曝气量过大
时，小的悬浮物会穿过滤料随出水流出。
由以上分析可知，污泥负荷F／M 一3 kgCOD／
(kgMLSS·d)时一体化装置对污染物的去除效果最
好，可以使除磷以外的所有指标达到《城镇污水处理厂
污染物排放标准~(GB18918-2002)中的一级B标准。
由图也可以看出，装置的A段和B段对污染物的去除
有很好的互补作用，有效保证了出水水质。
3 结 论
1)在本研究条件下，除总磷指标外，絮凝吸附强化
一级处理段对COD、SS、NH。一N、TN 的平均去除率分
别为72 、76 、47％、5O ，表明强化一级处理段
在大幅度提高COD、SS去除率的同时也能去除相当
一部分的NH。一N和TN，大大减轻了后续处理工艺的
负荷，提高了处理效率。
2)试验表明，组合工艺中强化一级处理段和接触
氧化段互补作用明显，抗冲击负荷能力较强，工艺总体
的处理效果稳定可靠，除总磷以外的所有指标均达到
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)
中的一级B标准。
3)5E艺的总水力停留时间短，占地面积小，污泥产
量低，生物接触氧化段气水比小，能耗低、管理简便。
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(编辑胡玲)

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