李彥春¹，馮明謙¹，李振雷¹，孫慧修²，邵巍²，高渝蘇²
（1.中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610081；2.重慶建筑大學(xué)
城市建設(shè)學(xué)院， 重慶 400045）

　　摘要：對(duì)上流式厭氧復(fù)合床單元及厭氧復(fù)合床和一體化氧化溝組合工藝處理城市污水進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)，并對(duì)其效果及工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，厭氧復(fù)合床對(duì)BOD₅的去除率為41%～51.5%，對(duì)SS的去除率為33.7%～48.9%，對(duì)污泥的截留率為42%～69%；常溫厭氧、好氧組合工藝處理城市污水效果良好，在厭氧HRT≥3h、好氧HRT≥8 h的條件下，出水COD_Cr、BOD₅、SS均滿足《GB 8978—1996》的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，其投資、運(yùn)行費(fèi)用和能耗均比常規(guī)好氧處理工藝少20%～30%。
　　關(guān)鍵詞：厭氧復(fù)合床；一體化氧化溝；城市污水
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X799.3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)04-0017-04

Research on Treatment of Municipal Wastewater by Combined Anaerobic/Aerobic Process at Ambient Temperature

LI Yan?chun¹,FENG Ming?qian¹,LI Zhen?lei¹,SUN Hui?xiu²,SHAO Wei²，GAO Yu?su²
?(1.Southwest? Munic.Eng.Design & Research Institute of China,Chengdu 610081，China;2.Faculty of Urban Construction,Chongqing Jianzhu Univ.,Chongqing 400045,China)

　　Abstract：Treatment efficiency and process parameters of upflow anaerobic multi?reactor (UAMR) and UAMR-Oxidation Ditch (OD) with sedimentation zone were studied in this paper. Resultshowed:BOD₅removal rate of 41%～51.5%, SS removal rate of 34%～48.9%, and sludge capture rate of 42%～69% can be achieved by UAMR process. Good removal efficiency can be achieved at ambient temperature by UAMR-OD process. Effluent COD, BOD and SS concentration can meet the grade 1 criteria of GB 8978—1996 with UAMR HRT≥3 h, OD?HRT≥8 h. The capital investment, operating cost and energy consumption of the process are 20%～30% less than those of traditional aerobic process.?
　　Keywords: upflow anaerobic multi?reactor (UAMR)；oxidation ditch with sedimentation zone;municipal wastewater

　　在UASB和AF的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了上流式厭氧復(fù)合反應(yīng)器(Upflow Anaerobic Multi?Reactor，簡(jiǎn)稱(chēng)UAMR)，用填料和濾層代替了三相分離器，它具有投資省、施工方便，易于啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。把該裝置與一體化氧化溝進(jìn)行了有機(jī)組合，在四川省彭州市污水處理廠進(jìn)行了系統(tǒng)生產(chǎn)性試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)流程及方法

1.1 試驗(yàn)流程
　　 城市污水經(jīng)格柵除渣后，由泵提升至高位水箱，重力流進(jìn)入U(xiǎn)AMR。它的下部是裝有YDT彈性立體填料的污泥床，上部是爐渣和卵石級(jí)配而成的濾床，尺寸Φ×H＝3.6 m×5.0m，處理水量Q＝160～384m³/d；UAMR出水流入一體化氧化溝，尺寸為B×L×H＝2.64m×8.64m×2.4m，處理水量Q＝240m³/d，F(xiàn)w＝0.04～0.06kgBOD₅/(kgMLSS·d)；充氧用Φ×L＝0.7 m×1.0 m的轉(zhuǎn)刷。泥水經(jīng)測(cè)溝分離后，出水由出水渠排放，污泥排入貯泥池(見(jiàn)圖1)。

1.2 城市污水水質(zhì)
　　彭州市城市排水系統(tǒng)較完善，是典型的雨污分流制，其水質(zhì)具有代表性，試驗(yàn)期間的水質(zhì)如表1所示。

表1 彭州市城市污水水質(zhì) 　 項(xiàng)目 COD_Cr
(mg/L) SCOD_Cr
(mg/L) BOD₅
(mg/L) SBOD₅
(mg/L) SS
(mg/L) KN
(mg/L) NH₃-N
(mg/L) TP
(mg/L) pH 堿度(mg/L) 水溫
（℃） BOD₅/COD_Cr 范圍 194～470 102～200 63～205 40～144 34～355 57～75 36～67 5～9 6.8～7.5 242～365 13～24 0.42～0.64 平均值 256 150 122 73 86 0.48 注　SCOD_Cr、SBOD₅為過(guò)濾后測(cè)定值；SS為格柵后水樣值。

1.3 分析項(xiàng)目
　　檢測(cè)項(xiàng)目及頻率：pH、水溫、流量為1次/2h，DO為1次/h，COD_Cr、BOD₅、SS、MLSS為1次/d，NH₃-N、KN、NO_X-N、TP、堿度為1次/周，所用方法均為標(biāo)準(zhǔn)法。

2 試驗(yàn)裝置的啟動(dòng)運(yùn)行

　　向UAMR和氧化溝內(nèi)分別接種36m³、3m³該處理廠的二沉池污泥，其VSS/SS＝0.535。然后開(kāi)始進(jìn)水并單獨(dú)運(yùn)行，水量從小到大，其間水溫13～15 ℃，進(jìn)水COD_Cr＝161～350 mg/L，BOD₅＝92～180 mg/L，SS＝33～191 mg/L。20d后，UAMR和氧化溝在HRT＝6 h的條件下運(yùn)行效果良好穩(wěn)定，啟動(dòng)完成。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 對(duì)COD_Cr、BOD₅、SS的去除效果
　　2月23日至7月2日期間，考察了在不同負(fù)荷、停留時(shí)間的條件下，裝置對(duì)有機(jī)物的去除效果(見(jiàn)表2～4)。?
　　從表2～4中可看出，UAMR對(duì)BOD₅的去除率為41%～51.5%，對(duì)SS的去除率為33.7%～48.9%；全流程對(duì)SCOD_Cr、BOD₅的去除率分別為72.9%～86.1%、70.8%～95.9%；最終出水COD_Cr＜60 mg/L，BOD₅＜30 mg/L(除厭+好＝3+6 h負(fù)荷外，其余試驗(yàn)段出水BOD₅＜20 mg/L)；在停留時(shí)間為5+6.5 h、4+6 h、3+6 h三個(gè)試驗(yàn)段，出水SS為34～37.5 mg/L(出水SS較高，可能與氧化溝的泥水分離設(shè)施存在局限性有關(guān))，其余試驗(yàn)段出水SS為13～17 mg/L。試驗(yàn)還表明，一體化氧化溝HRT≤6.5 h，出水SS＞30 mg/L；6.5 h＜HRT≤8 h，出水SS＜20 mg/L；若再縮短時(shí)間，側(cè)溝式分離器需進(jìn)一步改進(jìn)方可滿足出水SS＜20 mg/L標(biāo)準(zhǔn)。

表2　厭氧、好氧組合工藝對(duì)COD_cr的去除結(jié)果 日期 溫度
（℃） 厭＋好
停留時(shí)間
(h) COD_Cr
(mg/L) SCOD_Cr
(mg/L) COD_Cr
去除率(%) SCOD_Cr
(%) 進(jìn)水 厭出 好出 進(jìn)水 厭出 好出 厭氧 全工藝 厭氧 全工藝 2月23 日～3月23日 14～15 5+8 249.5 138.8 40.3 215 111 31.5 44.1 84 48.3 85.3 3月24日～4月21日 15～17 5+6.5 261.2 148.3 49.5 161.7 85.1 32.1 43 81 47.4 80.1 4月22日～5月2日 17～18 5+10 300.9 150 35.1 125.3 52.1 24.8 50 88.3 58.4 80.2 5月11日～5月26日 19～21 4+6 274.2 148.1 55.8 141.6 55.6 19.6 45.9 79.6 60.7 86.1 5月27日～6月2日 20～21 4+8 248.8 123.5 42.6 121.6 49.9 32.9 50 82.9 59 72.9 6月16日～6月22日 22～23 3+8 230.8 119.7 36.1 114.4 47.3 23.9 48.1 84.5 58.7 79.1 6月23日～7月2日 22～23 3+6 217.8 114.7 55.2 125.8 52.8 19.1 47.3 74.7 58 84.5

表3　厭氧、好氧組合工藝對(duì)BOD₅的去除結(jié)果 日期 溫度
（℃） 厭＋好
停留時(shí)間
(h) BOD5
(mg/L) SBOD₅
(mg/L) BOD5
去除率(%) SBOD₅
(%) 進(jìn)水 厭出 好出 進(jìn)水 厭出 好出 厭氧 全工藝 厭氧 全工藝 2月23 日～3月23日 14～15 5+8 154.7 91.5 8 110.9 56.2 3 41 95 49.3 97.3 3月24日～4月21日 15～17 5+6.5 132.9 71.9 12 79.3 43.1 5 45.9 90.9 45.6 93.7 4月22日～5月2日 17～18 5+10 133.5 71 6 68.6 19.1 2 46 95.9 72.1 97.1 5月11日～5月26日 19～21 4+6 110.2 56.7 12 63.3 21.2 3 51.5 89 66.5 95.3 5月27日～6月2日 20～21 4+8 105.9 53.4 7 57.6 18.1 4 49.5 92.4 68.6 93.1 6月16日～6月22日 22～23 3+8 80.5 42 10 43 16.9 2 47.8 87.8 60.7 95.3 6月23日～7月2日 22～23 3+6 95.3 50.1 27.5 62.5 22.7 4 47.4 70.8 63.7 93.6

表4　厭氧、好氧組合工藝對(duì)SS的去除結(jié)果 日期 溫度
（℃） 厭＋好
停留時(shí)間
(h) SS
(mg/L) 去除率
(%) 進(jìn)水 厭出 好出 厭氧 全工藝 2月23 日～3月23日 14～15 5+8 82.2 54.5 17 33.7 79.3 3月24日～4月21日 15～17 5+6.5 92.8 56.4 34 39.2 63.4 4月22日～5月2日 17～18 5+10 98 50.3 13 48.9 86 5月11日～5月26日 19～21 4+6 82.3 52.2 37 37 55.2 5月27日～6月2日 20～21 4+8 113 68.8 17 39.1 84.9 6月16日～6月22日 22～23 3+8 73.4 44.4 13.4 39.5 81.7 6月23日～7月2日 22～23 3+6 78.7 48.7 37.5 38.1 52.4

　　隨著厭氧復(fù)合床HRT的縮短，對(duì)污染物的去除率有所下降，但變化趨勢(shì)不明顯，這與進(jìn)水濃度降低、水溫升高等有關(guān)。HRT＝3 h，UAMR去除效果效好，繼續(xù)降低HRT，會(huì)有大量污泥流失。UAMR對(duì)COD_Cr的去除率低于對(duì)SCOD_Cr的去除率，這與出水帶走了部分SS有關(guān)。
3.2 COD_Cr、BOD₅和SS的變化
　　試驗(yàn)期間，進(jìn)水有機(jī)物濃度隨氣溫的升高而逐漸降低，CODCr在200～400 mg/L，BOD₅在80～180 mg/L，SS?在70～120 mg/L之間出現(xiàn)的頻率最高。
　　厭氧單元出水COD_Cr、BOD₅也出現(xiàn)與進(jìn)水相類(lèi)似的情況，但變化幅度沒(méi)有進(jìn)水大，說(shuō)明厭氧復(fù)合床有一定抗沖擊負(fù)荷的能力。
3.3 其他污染物的去除
　　試驗(yàn)期間對(duì)含氮化合物、TP等指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，其結(jié)果如表5所示。

表5　對(duì)氮、磷的去除

mg/L 項(xiàng)目 KN NH₃-N 有機(jī)氮 TN TP NO₂^--N NO₃^--N 進(jìn)水 57～７５ 37～67 6～21 53～77 5～9 0.23 微量 厭出 5377 49～70 53～77 5～9 好出 2266 22～58 5～16 53～66 5～6 1.4～5.3 11～30

　　從表5可看出，該工藝已發(fā)生了硝化作用，對(duì)　NH₃^--N有去除效果。若增加混合液回流或在溝中設(shè)置缺氧區(qū)，則可增大N、P的去除效果。
3.4 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
　　通過(guò)試驗(yàn)分析，對(duì)于高、中濃度的城市污水，在水溫13～23 ℃條件下，厭氧、好氧組合工藝設(shè)計(jì)參數(shù)可確定為：厭氧復(fù)合床：HRT＝3h，上升流速v＝1.23 m/h，保護(hù)高＝0.3 m，澄清區(qū)＝0.5 m，濾層(爐渣)＝0.5 m，填料區(qū)＝2.5 m，污泥區(qū)＝1.2 m，總高＝5.0 m；好氧(一體化氧化溝)：HRT≥8 h。

4 討論

4.1 厭氧復(fù)合床濾層的凈化功能
　　試驗(yàn)期間對(duì)厭氧復(fù)合床爐渣濾層的COD_Cr、BOD₅和SS進(jìn)行了測(cè)定(見(jiàn)表6)。

表6 進(jìn)出濾層前后SS、SCOD_cr、SBOD₅的變化 負(fù)荷
［m³/m².d］ 停留時(shí)間
(h) SS
(mg/L) SCOD_Cr
(mg/L) SBOD₅
(mg/L) 濾前 濾后 去除率
(%) 濾前 濾后 去除率
(%) 濾前 濾后 去除率
(%) 4.8 5 213 66 69 65 57 12 23 20 14 6.0 4 64 33 48 59 51 15 26 21 18 8.0 3 68 27 42 53 46 13 20 17 16

　　從表中可以看出，爐渣濾層截留污泥作用明顯，其截留率為42%～69%，濾層對(duì)SCOD_Cr、SBOD₅還有12%～18%的去除率。
4.2 填料
　　試驗(yàn)選用d＝20～40mm的爐渣，由下向上逐漸減小鋪設(shè)，在表面還鋪有一層d＝30～40mm的鵝卵石，效果較好，材料價(jià)廉易得，應(yīng)用前景廣泛。
　　為了增加污泥床的污泥濃度，防止污泥流失，試驗(yàn)采用了YDT彈性立體填料，效果亦好。

5 結(jié)論

　?、?常溫厭氧、好氧組合工藝處理城市污水效果良好，在厭氧(UAMR)HRT≥3 h，好氧(一體化氧化溝)HRT≥8 h的條件下，出水COD_Cr≤60 mg/L，SS≤20 mg/L，BOD₅≤20 mg/L。
　?、?厭氧復(fù)合床對(duì)BOD₅的去除率為41%～51.5%，對(duì)SS的去除率為33.7%～48.9%，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，是一種簡(jiǎn)易、先進(jìn)、高效的反應(yīng)器。
　?、?爐渣作為厭氧復(fù)合床濾層濾料是可行的，具有較好的污泥截留效果，截留率為42%～69%，濾層對(duì)SCOD_Cr、SBOD₅的去除率分別為12%～15%、14%～18%。
　?、?在厭氧復(fù)合床內(nèi)裝YDT填料，有利于維持較高的污泥濃度，對(duì)反應(yīng)器在高水力負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行有良好作用。?
　?、?厭氧復(fù)合床在水力負(fù)荷≤8 m³/(m³·d)、表面負(fù)荷≤1.23 m³/(m²·h)條件下，能避免污泥大量流失，運(yùn)行效果良好。?
　?、?常溫厭氧、好氧組合工藝與常規(guī)好氧工藝相比，其投資和運(yùn)行費(fèi)可節(jié)省20%～25%，能耗可節(jié)省約30%，是一個(gè)流程短、投資省、維護(hù)與管理方便的技術(shù)路線。

參考文獻(xiàn)：
［1］王凱軍.低濃度污水厭氧—水解處理工藝［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1991，120.
［2］Sanz.Environ Tech Letter.1990，(5).

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基金項(xiàng)目：“八五”國(guó)家科技攻關(guān)課題(85-908-03-05)

作者簡(jiǎn)介：李彥春(1965-)，男，河南周口人，中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究院高級(jí)工程師，碩士，研究方向：市政工程技術(shù)。
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