摘要：研究結果表明：在總HRT不超過8.5h（水解2.5h、厭氧4.0h、微氧2.0h），平均溫度為19℃，進水濃度為300 50mg/L時，總COD和SS的去除率分別可達75％和80％以上。總出水COD 、BOD、SS 完全達到國家二級排放標準。微氧單元對厭氧出水中殘余有機物去除效果良好，HRT不超過2h，DO控制在0.2~0.5mg/L左右，進水為150mg/L時，去除率可達53％以上。微氧污泥沉降性能良好，SVI＝38.8ml/g。水解－厭氧－微氧工藝在突出低能耗的前提下，達到了較高的有機物去除率，與現有的城市污水處理工藝相比有一定的優越性。

關鍵詞：城市污水 水解 厭氧 微氧 厭氧后處理

我國水環境污染源的50％～60％為城市污水，城區內大量污廢水不經處理直接排入天然水域，造成水環境嚴重污染【1】。近年來城市污水厭氧處理取得了很大的發展，幾種不同的厭氧處理過程，都取得了較好的效果【2】【3】。本研究正是充分利用已取得的成果，最大限度地發揮生物技術的優勢，開展多種厭氧單元的工藝組合而提出的一種新型厭氧處理工藝流程。在實驗室規模對全流程進行了可行性研究，重點探索了用微氧工藝處理厭氧出水的可行性與工藝條件；在中試規模對水解－厭氧串聯工藝處理城市污水進行了考察。研究表明水解—厭氧—微氧聯合處理工藝在總停留時間與傳統工藝相當的條件下，處理城市污水具有省能、污泥產量低、能有效地控制污泥膨脹等優點。實現了污水污泥同時處理的目的。

1 試驗設備和材料

1.1 試驗流程

1.2 試驗水質及接種污泥

試驗用水為北京市環境保護科學研究院所處小區排出的生活污水，試驗水質見表1，接種污泥為北京市密云污水處理廠的剩余污泥。

表1 試驗用生活污水水質情況1）

1）CODt ：總COD； CODf ：濾紙過濾后的COD;

SS ：懸浮物； VFA ：揮發性有機酸。

1.3 測定項目

每日測定COD、VFA、SS。不定期測定MLSS和厭氧污泥活性。

2 試驗運行

水解池、厭氧池、微氧池的接種污泥取自北京市密云污水處理廠剩余污泥，由于該廠采用水解－好氧處理工藝，所以水解、厭氧池的污泥幾乎不用馴化培養，微氧池的污泥經曝氣（DO=2~4mg·L-1）兩周后，控制曝氣量（DO=0.2~0.5mg.L-1）。整個試驗完全在環境溫度下運行，流程總的HRT為8.5h（水解2.5h、厭氧4h、微氧2h）。微氧單元DO控制在0.2~0.5mg/L。試驗經過小試和中試規模的研究，運行穩定，效果較好，達到了試驗預期目標。

3 試驗結果及討論

3.1水解－厭氧的運轉結果

在中試規模（Q=0.6m3/h）考察了水解－厭氧串聯工藝處理城市污水的能力及工藝的運行穩定性。實驗運行了8個多月，運行穩定。試驗結果見表2及圖2，從表2和圖2 可以看出，在常溫條件下（10～25℃），進水COD在30050mg/L左右時，采用水解（HUSB）―厭氧（UASB〕水解-厭氧串聯工藝處理城市污水可以取得50％CODt和70％的SS去除率，且運行穩定。冬季溫度下降去除率略有下降，但就總體來說要比一級厭氧去除率要高，厭氧出水的COD值，約在100～200mg/L之間變化，后續微氧處理過程的負擔大大地減輕，并且厭氧出水的VFA較低，有利于后續的微氧處理，不會出現污泥膨脹。

CODt CODf SS VFA CODt CODf SS VFA 水解池 進水 出水 去除率% 314.1 225 28.3 187.8 153.1 18.5 127.4 74.9 41.2 48 38.1 363.6 300 17.5 223.6 191.6 14.3 143.2 92.1 51.1 51.8 50.2 厭氧池 進水 出水 去除率% 225 154.9 31.2 153.1 100.9 34.1 74.9 42.1 32.8 38.1 17.1 300 227.3 24.2 191.6 141.8 26 92.1 43.2 49 50.2 36.9 總去除率% 50.6 46.3 67 37.6 36.4 70

CODt

CODf

SS

VFA

CODt

CODf

SS

VFA

水解池

進水

出水

去除率%

314.1

225

28.3

187.8

153.1

18.5

127.4

74.9

41.2

48

38.1

363.6

300

17.5

223.6

191.6

14.3

143.2

92.1

51.1

51.8

50.2

厭氧池

進水

出水

去除率%

225

154.9

31.2

153.1

100.9

34.1

74.9

42.1

32.8

38.1

17.1

300

227.3

24.2

191.6

141.8

26

92.1

43.2

49

50.2

36.9

總去除率%

50.6

46.3

67

37.6

36.4

70

3.2 微氧單元的運轉結果

在實驗室規模對全流程進行了可行性研究，重點探索了用微氧工藝處理厭氧出水的可行性與工藝條件；本試驗采用的厭氧出水水質情況見表3，從表3可以計算出，厭氧出水COD中包含40％以上的懸浮物和膠體性COD，這部分COD采用簡單的沉淀很難去除。本研究利用膠體物質可以被微生物快速吸附和微氧條件下有機物的降解規律【4】，采用微氧工藝對水解-厭氧的出水進行處理。試驗裝置為有污泥回流的完全混合反應器，反應器內徑為9.0cm的有機玻璃柱，柱高150cm，污水由底部進入，在柱底進行曝氣。微氧單元的HRT為2h，DO 控制在0.2~0.5mg/L。試驗連續運行5個月，運行穩定，效果較好。

（1）實驗結果

試驗結果見圖3和表4，表4為平均結果。從表4 可以看出，經過厭氧處理的城市污水只需簡短的微氧處理，總COD就可以降至70 mg·L-1左右，溶解性COD低于30mg·L-1。

表4 微氧單元平均運轉結果 / mg·L-1

（2） 微氧污泥性能分析

（3） 微氧工藝與好氧工藝的比較

作為厭氧后處理工藝，微氧工藝與好氧工藝相比，曝氣量減少，微氧工藝的氣水比僅為1：4，從而大大減少曝氣電耗。另外微氧工藝中污泥生長量為0.061kg/kg·d左右，污泥產量低，節省了污泥處理費用，且微氧工藝有效地控制了污泥膨脹。但微氧污泥不及好氧污泥粘性好，有細小的懸浮物不易沉降。

3.3 本工藝與現有城市污水厭氧處理工藝的比較

目前主要的城市污水厭氧工藝流程有以下兩種：

（1）水解－好氧處理工藝；

（2）厭氧－好氧處理工藝。

本工藝是在總結了以上兩種處理工藝的優點和缺點的基礎上，而提出的一種新的城市污水厭氧處理工藝，與以上兩種工藝相比有以下優點：

〔1〕在總HRT相當的條件下，微氧單元的氣水比為1：4，DO控制在0.2~0.5mg/L，進一步減少了好氧階段的曝氣量；

〔2〕采用水解－厭氧串聯工藝VFA很低，后續的微氧單元避免產生污泥膨脹，且微氧負荷已很低，進一步減少能量消耗；

〔3〕進水中的懸浮物大部分被水解反應器截留，后續的厭氧反應器進水可生化性、污泥活性、穩定性及沉淀性皆好，厭氧污泥SVI平均為40ml·g-1，VSS/SS=45.5%。

4 結論

（1）通過試驗研究，用水解－厭氧－微氧處理城市污水在總停留時間不超過8.5小時（水解2.5h，厭氧4.0h，微氧2.0h）的條件下，進水COD濃度在300±50mg/L時，CODt和SS的去除率分別達到75%和80％以上，出水中的CODt，SS分別低于70mg/L和30mg/L。達到了國家二級排放標準中相應指標的要求，這是一種省能的城市污水處理新工藝。

（2）本工藝與“水解－好氧”“厭氧－好氧”工藝相比，在總停留時間相當的情況下，微氧工藝的氣水比為1：4左右，DO為0.2～0.5mg/L，減少好氧階段的曝氣量。在本實驗室條件下，整個系統每日僅從微氧池排出少量的污泥，污泥產率VSS/COD約為0.018，更進一步降低了能耗與污泥的處理費用。

（3）微氧工藝對厭氧出水中的殘余有機物去除效果良好。本試驗中，停留時間不超過2h，氣水比為1：4，溶解氧為0.2~0.5 mg·L-1，進水COD平均為150 mg·L-1時，出水CODt為70mg·L-1，去除率可達53%以上。

參考文獻：

1 蔣展鵬等. 城市污水強化一級處理的研究進展， 中國給水排水，1998，14（5）：28~32

2 賀延齡. 《廢水的厭氧生物處理》 中國輕工業出版社 1998， 469~490

3 Collivignarelli. Anaerobic-Aerobic Treatment of Municipal Wastewaters With Full-Scale Uoflow Anaerobic Sludge Blanket and Attached Biofil Reactors， Wat.sci.tech.，1990，22:475-482，

4王凱軍. 生活污水厭氧后處理工藝研究－微氧升流式污泥床反應器.中國給水排水，1998，14（3）：20~23