活性污泥法預(yù)處理微污染水技術(shù)

　　1、微污染水的特點及處理現(xiàn)狀

　　微污染水主要是指受到有機物污染的水源水，這些有機物一部分來自生活排放的有機污染，主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)和氨氮；另一部分來自工業(yè)性有機污染，主要污染指標(biāo)為人工合成的有機物(SOC)，這種污染物種類眾多，成分比較復(fù)雜，易生物積累，對人體危害最大。可能會對人體有直接或間接的毒害作用，包括致癌、致畸、致突變的作用。另外，微污染水體中的有機污染物濃度不高，但是難降解物質(zhì)的相對含量不低。

　　針對微污染水特點，常規(guī)的處理工藝已經(jīng)不能去除水中的難降解物質(zhì)，因此人們不得不探索新的處理方法，目前常規(guī)的預(yù)處理方法主要包含三個方面：物理、化學(xué)、生物處理。

　　物理法主要是以活性炭為代表的吸附工藝，活性炭具有巨大的比表面積，對COD、色度以及大多數(shù)有機物都有很好的吸附效果，但是一般活性炭都要參與混凝沉淀，難以回收，運行成本比較高，很難推廣開來。化學(xué)法主要為化學(xué)氧化法，利用化學(xué)氧化劑的氧化作用，分解破壞水中污染物的結(jié)構(gòu)，達(dá)到分解轉(zhuǎn)化污染物的目的，目前采用的氧化劑主要有高錳酸鉀、氯氣、臭氧等。另外氧化也可有效地去除浮游生物、細(xì)菌等，提高混凝沉淀的效果。生物預(yù)處理通常設(shè)在常規(guī)的凈水工藝前，借助微生物的新陳代謝活動去除水中氨氮、有機物等污染物。目前研究最多的生物處理方法有生物接觸氧化法、生物濾池、生物流化床等。但是，對于借助活性污泥來處理微污染水的研究卻很少，因此本研究嘗試采用間歇式活性污泥法來去除微污染水中的污染物。

　　活性污泥法是處理常規(guī)污水使用最廣泛的一種方法，其對污水的凈化過程，主要分為三個階段：前期吸附、微生物的氧化分解、以及絮凝體的形成和沉降。由于污泥比表面積很大，再加上其表面具有糖質(zhì)粘層，所以，當(dāng)污水與活性污泥接觸后，活性污泥能夠快速吸附污水中懸浮的物質(zhì)。當(dāng)水中的有機污染物被吸附后，微生物開始對吸附的有機污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、分解，雖然此階段的效率相對較低，但是水中的有機污染物含量也相對較少，所以也可以使吸附的有機物得到快速的降解。通過沉降，排出上清液及多余的污泥，最終使污水得到凈化，活性污泥也能恢復(fù)其吸附能力。

　　2、試驗方法

　　2.1 試驗用水來源及水質(zhì)

　　試驗用的活性污泥，取自鄭州市五龍口污水處理廠一期曝氣池末端，試驗用水取自鄭州市五龍口污水處理廠的高位井，取回來稀釋，試驗進(jìn)水各項水質(zhì)參數(shù)如表1。

　　2.2 試驗過程

　　試驗裝置采用的是圓柱形的反應(yīng)器，有效容積為10L，采用機械攪拌，試驗用的活性污泥先用純凈水洗數(shù)次，再用試驗用水與污泥接觸，污泥體積與水體積比為1∶2，勻速攪拌，使泥水混合均勻，控制溶解氧濃度在0.2～0.5mg/L之間，保持微氧環(huán)境。試驗采用間歇運行，連續(xù)攪拌6h，然后靜止沉降，排出上清液。重復(fù)試驗三次后，開始正式試驗，從反應(yīng)開始計時，每隔1h取1次樣，并對水樣進(jìn)行檢測分析。水樣的檢測指標(biāo)主要為高錳酸鉀指數(shù)CODmn和總有機碳TOC。

　　3、實驗結(jié)果分析

　　3.1 CODmn的去除效果研究

　　CODmn反映的是水受還原性物質(zhì)的污染程度，是表征水中有機物相對含量的重要指標(biāo)。

　　從圖1中可以看出，利用活性污泥處理污染物濃度低的廢水，反應(yīng)到達(dá)1h時，高錳酸鉀指數(shù)已經(jīng)降到2mg/L左右。這是由于活性污泥具有巨大的比表面積，并且其表面含有糖質(zhì)粘層，能夠快速吸附污水中的有機污染物，所以污水中的有機污染物濃度在很短的時間內(nèi)能夠降低很多。從圖1還可以發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CODmn的值并沒有繼續(xù)降低，這是因為微生物開始利用被吸附到活性污泥表面的有機污染物。一方面微生物利用底物進(jìn)行合成代謝，將有機物分解轉(zhuǎn)化并合成新的細(xì)胞物質(zhì)，另一方面微生物通過對有機污染物的氧化分解，生成CO2、H2O等穩(wěn)定的物質(zhì)，并獲得生命活動所需的能量，由此，可以將水中的有機污染物徹底的去除。最終經(jīng)過沉淀，排出上清液及多余的污泥。在這過程中既除去了水中的有機污染物，又恢復(fù)了活性污泥的吸附性能，繼續(xù)對水中的有機污染物進(jìn)行吸附，進(jìn)行下一階段的反應(yīng)。由圖2可知，經(jīng)過多次的實驗驗證，實驗出水CODmn的平均值均能降低至2mg/L左右，對水中有機污染物的去除率能達(dá)到90%左右。說明利用活性污泥處理微污染水也有一定的效果。

　　3.2 TOC去除效果的研究

　　總有機碳TOC表示水樣中有機物總量的綜合指標(biāo)，能夠?qū)⑺畼又械挠袡C物全部氧化，更能直接表示有機物的總量，也是評價水質(zhì)受污染程度的常用指標(biāo)。

　　如圖3所示，出水TOC的含量在反應(yīng)進(jìn)行到1h時，已經(jīng)降低到3mg/L左右，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，出水TOC幾乎不再降低，這與出水CODmn的變化趨勢相一致，也符合活性污泥對水中污染物的吸附、降解的規(guī)律。另外，對TOC的去除率也能穩(wěn)定在80%～90%之間，去除效果也較為理想。

　　實驗重復(fù)進(jìn)行了10次，從圖2、圖4中可以看出，每次實驗最終出水CODmn都能降低到2mg/L左右，去除率基本穩(wěn)定在90%左右；最終出水TOC也能降低到3mg/L左右，去除率也能達(dá)到80%以上。由此看來，采用活性污泥法對微污染水進(jìn)行處理，也有一定的處理效果。

　　5、結(jié)語

　　從實驗結(jié)果分析來看，利用活性污泥法，間歇式運行處理微污染水，對有機污染物的去除，去除率能達(dá)到80%以上，這說明采用活性污泥法處理微污染水，也可以得到較為理想的去除效果，并且反應(yīng)時間也很短，整個反應(yīng)在1h內(nèi)就可以完成，說明效率很高。另外與其他處理工藝相比較，間歇式活性污泥法工藝簡單，便于自動控制，占地面積小，運行費用低等一系列的優(yōu)點。因此，利用活性污泥法工藝對微污染水進(jìn)行處理具有很不錯的前景，值得繼續(xù)深入地研究。(來源：河南工業(yè)大學(xué) 化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，河南省科悅環(huán)境技術(shù)研究院有限公司)