厌氧组合工艺处理生活污水的研究进展
摘要：总结和分析了各种类型厌氧反应器对生活污水的处理效果，研究表明：厌氧工艺应用在生活污水处理系统中,须与其他后续处理单元联用。并介绍了厌氧反应器与其他工艺联用处理生活污水的最新研究进展，指出其在我国生活污水处理领域具有良好的应用前景，最后对厌氧组合工艺今后的发展趋势进行了展望。
关键词：厌氧处理；生活污水；厌氧组合工艺
Abstract：Thispapersummarizesandanalyzestheremovalefficiencyofanaerobicreactorsfordomesticsewage.Theresultsshowthatapost-treatmentunitisrequiredasoccursgenerallywhenanaerobicreactorsareappliedfordomesticsewagetreatment.Therecentresearchprogressntreatmentdomesticsewagebyanaerobicsystemcombinedwithotherpropermethodsareintroduced,andithasgoodapplicationprospectindomesticsewagetreatment.Thedevelopmenttrendofanaerobiccombinedprocessisprospected.
Keywords：anaerobicprocess；domesticsewage；anaerobiccombinedprocess
厌氧处理技术由于无需曝气，污泥产量少，又可回收沼气而成为国内外普遍关注的节能污水处理技术；但是单一的厌氧反应器对氮、磷的去除率并不高，很难达到愈来愈严格的排放要求。为了进一步去除有机物并脱氮除磷，厌氧反应器应用在生活污水处理系统中，须与其他处理单元联用。为此，对各种类型厌氧反应器处理生活污水的效果进行了总结，并介绍了厌氧反应器与其他工艺联用处理生活污水的最新研究进展。
1厌氧工艺处理生活污水的效果分析
在厌氧生物处理工艺发展过程中，反应器是发展最快的领域，新型高效厌氧反应器的开发应用，使厌氧消化技术在废水处理方面取得了很大进展。从50年代发展的厌氧消化池为代表的第一代厌氧反应器到60年代末美国Mccarty发展的厌氧滤池(anaerobicfilter，AF)、70年代初荷兰等开发的UASB(upflowanaerobicsludgeblanket)反应器为代表的第二代厌氧反应器；在第二代反应器的基础上改进而成的第三代反应器如：厌氧流化床(anaerobicfluidizedbed，AFB)、膨胀颗粒污泥床（expandedgranularsludgebed，EGSB)、厌氧折流板反应器(anaerobicbaffledreactor，ABR)、厌氧内循环反应器(internalcirculationanaerobicreactor，IC)等等。
单一形式的厌氧反应器对COD和SS有较好的去除效果，其中间歇式厌氧反应器ASBR（Anaerobicsequencingbatchreactor）和ASBBR（anaerobicsequencingbatchbiofilmreactor）对COD和SS的处理效果比其他的连续式厌氧反应器较差。连续式反应器中的HABR、UASB和EGSB处理生活污水后的COD出水指标达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中二级标准（COD<100mg/L）。但是反应器对氨氮和磷的去除效果差，有时出水的氨氮和磷比进水的还高。
由于在厌氧环境下发生氨化反应使氨氮增加的量大于厌氧污泥的营养需求氨氮量，所以出水的氨氮比进水的还高；由于生活污水中大约20%的磷以悬浮或胶体形式存在，在颗粒污泥的吸附及生物絮凝作用下，可以去除一部分不溶性磷。微生物的增殖也对磷有一定的消耗作用，但由于在厌氧环境下，释磷菌的放磷作用，使得系统总的除磷效果较差[1]。
2厌氧组合工艺处理生活污水的研究
为了进一步去除有机物并脱氮除磷，厌氧反应器应用在生活污水处理系统中，须与其他处理单元联用。
2.1厌氧+好氧
2.1.1厌氧反应器+SBR
SBR工艺构造简单，为集成化模块结构，投资省。SBR的曝气、沉淀在同一池内省去了二沉池和回流装置等设施。因此，基建投资较低，占地面积可缩小1/3～1/2，基建投资可减少20%～40%，从节省投资与运行成本上讲两种工艺联用是可行的。
李亮等[2]采用UASB-SBR工艺处理城市生活污水，SBR后出水的COD、SS和TN均能达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级A标准；出水的NH4+-N和TP的不稳定，为0～6和0.013mg/L～2.02mg/L；P.TorresandE.Foresti同样采用此工艺，研究结果：采用UASB-SBR比单独采用UASB对COD、SS的去除率从63％～77％、39％～78％提高到91％、84％，N、P的去除和曝气时间有关。
2.1.2厌氧反应器＋生物滤池
P.P.Pontes等[3]采用UASB+TF（tricklingfilter）工艺，TF后出水的COD、BOD5和SS分别为102±19、33±6和19±12mg/L，这与文献[4]的研究结果一致。同时研究了把一部分TF的好氧污泥回流到UASB反应器。结果显示：回流好氧污泥后对UASB反应器的性能没有任何影响，且UASB中COD的去除率由70%增加到75%，但是BOD5的去除率有所下降；TF后出水的COD、BOD5和SS分别为82±539、27±14和17±13mg/L，平均去除效果比没有污泥回流时好，但是出水指标波动性大，处理效果不稳定。
2.1.3厌氧反应器+生物接触氧化
近年来,城市生活污水呈现出低碳氮比的趋势,造成污水处理脱氮困难。有人采用ABR-生物接触氧化工艺对低碳氮比生活污水进行试验研究，结果表明，TN的平均去除率随着碳氮比的减小而迅速降低，当原水COD/N为6～7时，去除率达到80%以上，出水TN小于15mg/L，满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准。也有人采用UASB－BCO工艺在低温条件下处理生活污水，运行结果表面，UASB－BCO工艺在低温条件下依然具有良好的处理效果，在水力停留时间为6.83h、温度在8℃～25℃的条件下，COD、BOD5和SS的去除率较高，均在80%以上；但是低
温条件下，脱氮除磷效果不够理想，尤其是总磷的去除率较低，只有3.00%～21.68%。
2.2厌氧＋人工湿地
何成达等将厌氧悬浮填料床和波式潜流人工湿地工艺串联起来，试验结果表明:当厌氧床的HRT为3h、波式潜流湿地的HRT为5.6d时，该系统能够同时高效去除生活污水中COD、TN、NH4+-N、TP和SS等污染物，出水水质优于城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中一级B标准；冬季低温期间系统处理效果有一定程度下降,但未出现恶化现象。在宁波某山区农村100m3/d生活污水治理项目中，采用厌氧接触氧化/垂直流人工湿地组合工艺处理该村生活污水，组合工艺流程如图2所示，在池内氧化区安装软性填料以增加池中的生物量，强化对COD去除作用，污水设计停留时间10h，并在氧化池后段设置沉淀区。该系统经过调试，1个月后进入稳定运行，污水中COD、TN、TP去除率达92.2%、75.6%、93.3%，最终出水水质的主要指标达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中一级A标准。
.jpg) |
图1厌氧接触氧化/人工湿地组合工艺
Fig.1Combinedprocessofbiologicalcontactoxidation/constructedwetland
2.3厌氧＋膜
Li-BingChu等[5]将中空纤维膜组件直接浸没于EGSB反应器的上部处理生活污水，研究结果表明，温度大于15℃时，对COD和TOC的去除率分别为85％～96％和83％～94％；当温度降低时，对生活污水的处理效果下降，这时提高水力停留时间和液体的上升流速可增加去除效果；但是工艺对TN和TP的去除效果较差。杨云军[6]等人采用EGS和MBR组合系统处理生活污水，结果表明，在温度30℃、EGSB水力停留时间为0.8h、MLSS在2815g/L，MBR的HRT为2h、MLSS为10g/L、DO为2mg/L时，系统运行稳定。COD和NH4＋-N去除率分别为95%以上和90%以上，色度去除率大于90%，分别为10mg/L以下、5mg/L以下和20倍以下，SS和浊度几乎可以完全去除，出水水质优于城市污水再生利用——城市杂用水水质标准；同时组合系统污泥产量低，可大大减少污泥处理处置费用。
3结语与展望
为了满足越来越严格的城镇污水排放标准，把厌氧反应器和后续的工艺结合起来处理生活污水是可行的，考虑到我国当前资金短缺、能源不足与污染日益严重的现状，此技术在我国生活污水处理领域将具有广阔的发展和应用前景。但是很多研究成果还只停留在实验室阶段，工程应用的经验也不太多，因此将来研究的重点主要体现在以下几方面：
①温度对厌氧微生物的影响比对好氧微生物的影响大得多，城市污水温度一般达不到中温消化要求，尤其在我国北方。因此，如何使厌氧反应器在低温条件下稳定运行是非常必要的。
②在厌氧-好氧工艺中，把好氧反应器中的一部分污泥回流到厌氧反应器可减少污泥的产量，减轻了后续污泥处理的负荷。关于好氧污泥回流的量及厌氧反应器保持稳定运行的控制参数等研究应尽快开展。
③当污水中含有较多的大颗粒有机物时，可以采用两段厌氧，即将厌氧反应分解为可独立控制的水解酸化和甲烷化两个阶段[7]。文献[8]中采取两段厌氧使系统的启动时间可缩短到30d以内，仅为常规厌氧工艺启动时间(3～6个月)的1/3～1/6，反应器的运行效率得到了大幅度提高。为了更准确有效的选择工艺可建立模型，这样可根据当地的水质和环境要求选择一段厌氧或二段厌氧。
④人工湿地与其它处理污水的方法相比，系统具有高效率、低投资、低运行费、低维护技术、基本不耗电的特点。厌氧+人工湿地处理技术将会成为高效、低能耗、低成本的污水资源化技术，应加大这方面的研究。
⑤在现有组合工艺的基础上进一步优化或开发出更高效节能的工艺，使出水水质能够满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中一级A标准。
参考文献
[1]李亮.UASB-SBR工艺处理城市生活污水的试验研究[D].武汉：武汉大学，2005.
[2]李亮，黄种买，张传国.UASB－SBR工艺处理城市生活污水的研究.工业水处理，2005，25（10）：21－23.
[3]P.P.Pontes,C.A.L.Chernicharo,E.C.Frade，etal.PerformanceevaluationofanUASBreactorusedforcombinedtreatmentofdomesticsewageandexcessaerobicsludgefromatricklingfilter[J].WaterScienceandTechnology，2003，48(6):227-234.
[4]C.A.L.Chernicharo,M.C.P.Nascimento.Feasibilityofapilot-scaleUASB/tricklingfiltersystemfordomesticsewagetreatment[J].WaterScienceandTechnology,2001,44(4):221-228.
[5]Li-BingChu,Feng-LinYang,Xing-WenZhang.Anaerobictreatmentofdomesticwastewaterinamembrane-coupledexpendedgranularsludgebed(EGSB)reactorundermoderatetolowtemperature.[J].Processbiochemistry,2005,40:1063-1070.
[6]杨云军,马莉,李秀芬，等.采用EGSB－MBR组合系统处理生活污水.无锡轻工大学学报，2005，24（1）：29－33.
[7]LucasSeghezzo,GrietjeZeeman,JulesB.vanLier.Areview:theanaerobictreatmentofsewageinUASBandEGSBreactors[J].BioresourceTechnology,1998,65（3）:175-190.
[8]李海波,马铮铮,李晓东.复合厌氧工艺处理生活污水的快速启动研究[J].中国给水排水，2007，23（21）：33-36.
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
