1、厌氧 EGSB 出水的后续处理工艺比较吴昌敏，闫怀国，王喧，季民（天津大学环境科学与工程学院，天津 300072）摘要：通过试验研究，分析比较了与厌氧污泥膨胀床（EGSB）串联的厌氧生物滤池、好氧生物滤池和活性污泥法三种不同方法处理城市污水时的工艺性能。厌氧生物滤池的出水 CODCr 浓度较高，好氧生物滤池出水中常会有较多的难沉淀分离的悬浮物；而活性污泥法作为 EGSB 的串联工艺，能够达到较好的出水水质和稳定的处理效果。关键词：EGSB；厌氧-好氧；生物滤池；活性污泥法前文论述了厌氧好氧生物法处理城市污水的系统中，常温厌氧污泥膨胀床（EGSB）反应器的工艺性能与净化机理 1，本文重点介绍与
2、EGSB 相串联的后续处理工艺的性能和适应性。虽然厌氧生物处理是一种有效又经济的处理方法，但单一的厌氧处理工艺往往难以获得理想的出水水质，因此为满足严格的出水排放标准要求，需要在厌氧阶段之后，再串联一段生物处理工艺，以取得稳定的高质出水。对不同的污水水质和处理条件，厌氧反应器后续处理工艺有多种不同选择2。本文分别试验研究了厌氧生物滤池、好氧生物滤池和活性污泥法 3 种不同的工艺与 EGSB 相串联时的处理效果和工艺性能。试验结果表明，采用 EGSB 串联活性污泥法组合工艺处理低浓度城市污水，CODCr 去除效果最好、运行稳定、污泥沉淀性能良好、出水能够达到一级排放标准要求。该工艺具有水力停留时
3、间短、处理效率高、能耗低的特点，特别适用于中小型污水处理厂。如果有除磷脱氮要求，只需对工艺稍加改进即可。1 试验装置和分析方法试验分为三个阶段进行，每个阶段的厌氧 EGSB 反应器的后续处理工艺分别为厌氧生物滤池、好氧生物滤池和活性污泥反应器。EGSB 反应器的结构构造前文已介绍。厌氧和好氧生物滤池均采用透明有机玻璃柱加工而成，内径 200 mm，高 1.30 m，体积 40.82 L；柱内填充粒径为 24 cm 的炉渣 0.8 m 作为滤料，滤料体积占整个反应器的 61.5%。活性污泥反应器采用透明有机玻璃柱加工而成，内径为 80 mm，有效的体积为 2 L。处理系统装置见图 1。水质分析方
4、法与前文相同。2 试验结果和分析讨论2.1 厌氧生物滤池（AF）的处理效果 以尽可能低的能耗取得理想的处理效果是城市污水处理优化设计的目标，为此本研究首先选择在 EGSB 反应器后串联厌氧生物滤池，以实现二级处理主体工艺上的无能耗（没有曝气）。据巴西某地的研究报道3,4，在用 UASB+AF 联合处理进水浓度在 580 mg/L 的城市污水时，在 UASB 水力停留时间为 4 h，AF 水力停留时间 2 h 的条件下，串联系统CODCr 去除率可达 87%，出水 CODCr 浓度为 76 mg/L。本研究的厌氧生物滤池采用无接种的自然挂膜法，EGSB 出水由 AF 的底部进入，大约运行了 10
5、 天以后，即可发现填料上布满了生物膜。厌氧生物滤池与 EGSB 串联共运行了 70 天，其运行工况和去除结果见表 1。（表 1 中的日期指的是从 EGSB 开始运行时算起的延续试验时间，COD 指 CODCr，以下同。）图 1 试验装置示意图表 1 厌氧生物滤池（ AF）的运行工况和处理结果运行天数进水流量(L/h)AF 上升流速 (m/h)AF 停留时间 (h)水温 ()AF 进水COD (mg/L)AF 出水COD (mg/L)AF 去除率(%)8083 8 0.25 5 24 171.6 137.8 19.728494 10 0.32 4 25 169.1 149.3 11.795110
6、 20 0.64 2 25 118.4 99.7 1.5811115610 0.32 4 26 139.3 106.8 23.3从表 1 中的数据可以看出，在水力停留时间 25 h 的操作条件下，AF 反应器的COD 去除率仅 1.58%23.3%，出水 COD 一般都大于 100 mg/L（国家污水综合排放标准的一级排放浓度），显然这种运行结果不理想。也许进一步增加 AF 反应器的水力停留时间能够增加去除效率，但过长的水力停留时间会使整个系统的占地面积加大，造成基建投资费用的增加，达不到经济高效的目的。由此也说明有时国外报道的经验也需要我们自己的实践验证。在运行过程中还发现 AF 的出水中有
7、时含有大量的脱落生物膜，且沉淀性能较差。在显微镜下观察发现，出水夹带的生物膜上有大量的丝状菌。初步的试验结果证明采用厌氧生物滤池作为厌氧 EGSB 的后续工艺是不适合的。3.2 好氧生物滤池的运行效果好氧生物滤池反应器的构造与厌氧生物滤池完全相同，只是在滤池底部布置了微孔曝气器进行曝气。好氧生物滤池连续运行了 3 个半月，试验进程的 4 个阶段的运行工况如表 2 所示。表 2 好氧生物滤池的运行工况运行阶段 运行天数 进水流量 Q (L/h)上升流速 Vup (m/h)水力停留时间 HRT(h)1 146175 30 0.96 1.332 176220 40 1.27 13 221236 18
8、 0.57 2.224 236243 9 0.29 4.45第一阶段目的在于使好氧滤池尽快的运行稳定，第二阶段主要是考察好氧滤柱在高滤速的条件下的去除情况，第三、四阶段主要是因为 EGSB 工艺的调整而使运行情况发生了变化。所有的试验运行阶段中，均控制反应器内溶解氧的浓度在 4.0 mg/L，气水比基本维持在 1.02.0:1。好氧生物滤池的处理结果图 2 显示了四个运行阶段中，好氧生物滤池 COD 的去除结果。由图 2 可以看出，当进入（EGSB 出水）好氧生物滤池的 COD 为 120220 mg/L，水力停留时间为 14.55 h，生物滤池空床水流上升流速为 0.291.27 m/h 的
9、操作条件下，好氧生物滤池的出水COD 基本上都小于 100 mg/L，COD 去除率为 30%65%。对比厌氧生物滤池的处理结果，好氧生物滤池能够取得更好的出水水质，而且其气水比仅有 1.02.01 ，能耗很低。图 2 好氧生物滤柱自身对 COD 的去除结果 EGSB+好氧生物滤池串联系统的总去除率图 3 给出了 EGSB+好氧滤柱系统对 COD 的总的去除情况。从图中可以看出在进水COD 浓度为 160290 mg/L 的情况下，出水 COD 的平均浓度为 73.9 mg/L，系统 COD 总去除率为 50%72% 。如果仅从去除率的绝对数值上来看，并不十分理想，但就出水 COD 的绝对浓度
10、数值看，在近 100 天的试验运行过程，仅 12 天的出水COD 浓度大于 100 mg/L，因此，EGSB+好氧生物滤池串联系统应该属于高效、低能耗的处理系统。图 3 EGSB+好氧生物滤池系统对 COD 总的去除效果试验中发现好氧生物滤池的出水经常有脱落的生物膜出现，而且有时 EGSB 的厌氧颗粒污泥会穿透滤柱被带出。生物滤池脱落下的生物膜沉降性较差，静沉 2 h 很难使出水的SS 降低到 30 mg/L 以下。镜检发现脱落的生物膜主要含有大量的丝状菌和硫细菌，这可能是致使沉淀效果差的原因。如果采用好氧生物滤池作为厌氧生物处理的后续工艺，可能需要配备混凝沉淀工艺，那样就会增加污水处理费用。
11、3.3 活性污泥法的处理效果 活性污泥反应池的运行方式试验采用间歇进出水的方式进行。每天具体的运行方式为：早上 8:00，排除反应器内前一天的水，取 EGSB 的出水，投入反应器内，曝气 2 h，沉淀 0.5 h，排水；然后再投入EGSB 的出水，曝气 2 h，沉淀 0.5 h，取样化验，排水；最后按第一步的方式再换一次水后，向反应器内加入 EGSB 的出水，将反应器以曝气 1.0 h，沉淀 0.5 h 的方式运行，以保证活性污泥的活性至第二天。具体的工艺运行参数见表 3，从表 3 可以看出这三个不同运行阶段主要是改变了反应器内的污泥浓度。表 3 活性污泥试验的运行参数运行阶段 运行天数 曝气
12、时间 (h)沉淀时间 (h)溶解氧 (mg/L)污泥浓度 (mg/L) 248255 2.0 0.5 2.04.0 1642 256266 2.0 0.5 2.04.0 2100 267273 2.0 0.5 2.04.0 2668活性污泥反应池的处理效果图 4 表示了活性污泥反应池对 COD 的去除效果。结合运行工况可以看出，通过加大反应器内的污泥浓度，可以使有机物的去除率增加：第一阶段进水 COD 为 129.5 mg/L， COD 去除率为 53.2%；第二阶段进水 COD 为 121.7 mg/L，COD 去除率为50.7%；第三阶段进水 COD165.5 mg/L，COD 去除率为
13、71.0%。这表明将污泥浓度控制在 2700 mgSS/L，污泥负荷为 0.62 kgCOD/kgSSd 时能够保证取得较好的去除效果。而且，污泥的沉降性能良好。在静沉 0.5 h 的条件下，出水 SS 低于 20 mg/L，污泥 30 min沉降比为 24%，SVI 值为 89。整个试验过程中，活性污泥出水的平均 COD 为 55.3 mg/L，用中速定性滤纸过滤后的 COD 为 46.6 mg/L，两者的比值为 0.84。图 4 活性污泥反应池对 COD 的去除效率 EGSB+活性污泥反应池系统的处理效果在进行活性污泥处理试验的过程中，EGSB 的水力停留时间 1.15 h，系统进水 CO
14、D浓度 150.3295.3 mg/L，EGSB 出水 COD 浓度为 92.6222.2 mg/L，平均去除率为28.3%。EGSB 的出水进入活性污泥反应池，在曝气 2 h 条件下，出水 COD 浓度在27.875.7 mg/L 范围内，平均小于 60 mg/L。4 结论采用 AF 作为厌氧 EGSB 的后续工艺，处理城市污水时，虽有整个系统不需要曝气耗能的优点，但处理效率有限，难以保证出水的 CODCr100 mg/L。采用 EGSB+好氧生物滤池的工艺组合方式，在 EGSB 和好氧生物滤柱的水力停留时间分别为 1.131.55 h 和 14.45 h 条件下，进水 CODCr 平均浓度
15、为 193.5 mg/L 的时，系统 CODCr 总去除率达到 61.1%，出水 CODCr 值低于 100 mg/L。但是好氧生物滤池的出水中常常夹带难以沉降的脱落生物膜，使出水的 SS 值偏高。采用 EGSB+活性污泥法的组合工艺处理低浓度城市污水，CODCr 去除效果最好、运行稳定、污泥沉淀性能良好、出水 COD 平均低于 60 mg/L。最佳工艺参数 EGSB：反应区上升流速为 2.65 m/h，水力停留时间为 1.2 h；活性污泥工艺污泥负荷为 0.62 kgCODCr/kgSSd，水力停留时间为 2.0 h。参考文献 1 吴昌敏 , 等. 厌氧好氧串联工艺处理城市污水试验研究（ ）
16、：-常温 EGSB 工艺对城市污水的处理 .2 吴昌敏. 常温 EGSB 工艺在城市污水处理中的应用及其后续工艺的研究. 天津大学硕士学位论文, 2002, 1.15-163 C A L Chernicharo & R M G Machado. Feasibility of the UASB/AF system for domestic sewage treatment in developing country. Wat.Sci.Tech., 1998, 38(8-9): 325-332.4 Ricardo Franci Goncalves, et al. Association of the UASB/AF system for domestic sewage treatment in developing country. Wat. Sci. Tech., 1998, 38(8-9): 189-195.
