常温厌氧、好氧组合工艺处理城市污水研究

李彦春¹，冯明谦¹，李振雷¹，孙慧修²，邵巍²，高渝苏²
（1.中国市政工程西南设计研究院，四川 成都 610081；2.重庆建筑大学
城市建设学院， 重庆 400045）

　　摘要：对上流式厌氧复合床单元及厌氧复合床和一体化氧化沟组合工艺处理城市污水进行了生产性试验，并对其效果及工艺参数进行了研究。结果表明，厌氧复合床对BOD₅的去除率为41%～51.5%，对SS的去除率为33.7%～48.9%，对污泥的截留率为42%～69%；常温厌氧、好氧组合工艺处理城市污水效果良好，在厌氧HRT≥3h、好氧HRT≥8 h的条件下，出水COD_Cr、BOD₅、SS均满足《GB 8978—1996》的一级排放标准要求，其投资、运行费用和能耗均比常规好氧处理工艺少20%～30%。
　　关键词：厌氧复合床；一体化氧化沟；城市污水
　　中图分类号：X799.3
　　文献标识码：A
　　文章编号：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的基础上，设计了上流式厌氧复合反应器(Upflow Anaerobic Multi?Reactor，简称UAMR)，用填料和滤层代替了三相分离器，它具有投资省、施工方便，易于启动等优点。把该装置与一体化氧化沟进行了有机组合，在四川省彭州市污水处理厂进行了系统生产性试验研究。

1 试验流程及方法

1.1 试验流程
　　 城市污水经格栅除渣后，由泵提升至高位水箱，重力流进入UAMR。它的下部是装有YDT弹性立体填料的污泥床，上部是炉渣和卵石级配而成的滤床，尺寸Φ×H＝3.6 m×5.0m，处理水量Q＝160～384m³/d；UAMR出水流入一体化氧化沟，尺寸为B×L×H＝2.64m×8.64m×2.4m，处理水量Q＝240m³/d，Fw＝0.04～0.06kgBOD₅/(kgMLSS·d)；充氧用Φ×L＝0.7 m×1.0 m的转刷。泥水经测沟分离后，出水由出水渠排放，污泥排入贮泥池(见图1)。

1.2 城市污水水质
　　彭州市城市排水系统较完善，是典型的雨污分流制，其水质具有代表性，试验期间的水质如表1所示。

表1 彭州市城市污水水质 　 项目 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 碱度(mg/L) 水温
（℃） BOD₅/COD_Cr 范围 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为过滤后测定值；SS为格栅后水样值。

1.3 分析项目
　　检测项目及频率：pH、水温、流量为1次/2h，DO为1次/h，COD_Cr、BOD₅、SS、MLSS为1次/d，NH₃-N、KN、NO_X-N、TP、碱度为1次/周，所用方法均为标准法。

2 试验装置的启动运行

　　向UAMR和氧化沟内分别接种36m³、3m³该处理厂的二沉池污泥，其VSS/SS＝0.535。然后开始进水并单独运行，水量从小到大，其间水温13～15 ℃，进水COD_Cr＝161～350 mg/L，BOD₅＝92～180 mg/L，SS＝33～191 mg/L。20d后，UAMR和氧化沟在HRT＝6 h的条件下运行效果良好稳定，启动完成。

3 试验结果

3.1 对COD_Cr、BOD₅、SS的去除效果
　　2月23日至7月2日期间，考察了在不同负荷、停留时间的条件下，装置对有机物的去除效果(见表2～4)。?
　　从表2～4中可看出，UAMR对BOD₅的去除率为41%～51.5%，对SS的去除率为33.7%～48.9%；全流程对SCOD_Cr、BOD₅的去除率分别为72.9%～86.1%、70.8%～95.9%；最终出水COD_Cr＜60 mg/L，BOD₅＜30 mg/L(除厌+好＝3+6 h负荷外，其余试验段出水BOD₅＜20 mg/L)；在停留时间为5+6.5 h、4+6 h、3+6 h三个试验段，出水SS为34～37.5 mg/L(出水SS较高，可能与氧化沟的泥水分离设施存在局限性有关)，其余试验段出水SS为13～17 mg/L。试验还表明，一体化氧化沟HRT≤6.5 h，出水SS＞30 mg/L；6.5 h＜HRT≤8 h，出水SS＜20 mg/L；若再缩短时间，侧沟式分离器需进一步改进方可满足出水SS＜20 mg/L标准。

表2　厌氧、好氧组合工艺对COD_cr的去除结果 日期 温度
（℃） 厌＋好
停留时间
(h) COD_Cr
(mg/L) SCOD_Cr
(mg/L) COD_Cr
去除率(%) SCOD_Cr
(%) 进水 厌出 好出 进水 厌出 好出 厌氧 全工艺 厌氧 全工艺 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　厌氧、好氧组合工艺对BOD₅的去除结果 日期 温度
（℃） 厌＋好
停留时间
(h) BOD5
(mg/L) SBOD₅
(mg/L) BOD5
去除率(%) SBOD₅
(%) 进水 厌出 好出 进水 厌出 好出 厌氧 全工艺 厌氧 全工艺 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　厌氧、好氧组合工艺对SS的去除结果 日期 温度
（℃） 厌＋好
停留时间
(h) SS
(mg/L) 去除率
(%) 进水 厌出 好出 厌氧 全工艺 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

　　随着厌氧复合床HRT的缩短，对污染物的去除率有所下降，但变化趋势不明显，这与进水浓度降低、水温升高等有关。HRT＝3 h，UAMR去除效果效好，继续降低HRT，会有大量污泥流失。UAMR对COD_Cr的去除率低于对SCOD_Cr的去除率，这与出水带走了部分SS有关。
3.2 COD_Cr、BOD₅和SS的变化
　　试验期间，进水有机物浓度随气温的升高而逐渐降低，CODCr在200～400 mg/L，BOD₅在80～180 mg/L，SS?在70～120 mg/L之间出现的频率最高。
　　厌氧单元出水COD_Cr、BOD₅也出现与进水相类似的情况，但变化幅度没有进水大，说明厌氧复合床有一定抗冲击负荷的能力。
3.3 其他污染物的去除
　　试验期间对含氮化合物、TP等指标进行了监测，其结果如表5所示。

表5　对氮、磷的去除

mg/L 项目 KN NH₃-N 有机氮 TN TP NO₂^--N NO₃^--N 进水 57～７５ 37～67 6～21 53～77 5～9 0.23 微量 厌出 5377 49～70 53～77 5～9 好出 2266 22～58 5～16 53～66 5～6 1.4～5.3 11～30

　　从表5可看出，该工艺已发生了硝化作用，对　NH₃^--N有去除效果。若增加混合液回流或在沟中设置缺氧区，则可增大N、P的去除效果。
3.4 设计参数的确定
　　通过试验分析，对于高、中浓度的城市污水，在水温13～23 ℃条件下，厌氧、好氧组合工艺设计参数可确定为：厌氧复合床：HRT＝3h，上升流速v＝1.23 m/h，保护高＝0.3 m，澄清区＝0.5 m，滤层(炉渣)＝0.5 m，填料区＝2.5 m，污泥区＝1.2 m，总高＝5.0 m；好氧(一体化氧化沟)：HRT≥8 h。

4 讨论

4.1 厌氧复合床滤层的净化功能
　　试验期间对厌氧复合床炉渣滤层的COD_Cr、BOD₅和SS进行了测定(见表6)。

表6 进出滤层前后SS、SCOD_cr、SBOD₅的变化 负荷
［m³/m².d］ 停留时间
(h) SS
(mg/L) SCOD_Cr
(mg/L) SBOD₅
(mg/L) 滤前 滤后 去除率
(%) 滤前 滤后 去除率
(%) 滤前 滤后 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

　　从表中可以看出，炉渣滤层截留污泥作用明显，其截留率为42%～69%，滤层对SCOD_Cr、SBOD₅还有12%～18%的去除率。
4.2 填料
　　试验选用d＝20～40mm的炉渣，由下向上逐渐减小铺设，在表面还铺有一层d＝30～40mm的鹅卵石，效果较好，材料价廉易得，应用前景广泛。
　　为了增加污泥床的污泥浓度，防止污泥流失，试验采用了YDT弹性立体填料，效果亦好。

5 结论

　　① 常温厌氧、好氧组合工艺处理城市污水效果良好，在厌氧(UAMR)HRT≥3 h，好氧(一体化氧化沟)HRT≥8 h的条件下，出水COD_Cr≤60 mg/L，SS≤20 mg/L，BOD₅≤20 mg/L。
　　② 厌氧复合床对BOD₅的去除率为41%～51.5%，对SS的去除率为33.7%～48.9%，其结构简单，运行稳定，是一种简易、先进、高效的反应器。
　　③ 炉渣作为厌氧复合床滤层滤料是可行的，具有较好的污泥截留效果，截留率为42%～69%，滤层对SCOD_Cr、SBOD₅的去除率分别为12%～15%、14%～18%。
　　④ 在厌氧复合床内装YDT填料，有利于维持较高的污泥浓度，对反应器在高水力负荷下稳定运行有良好作用。?
　　⑤ 厌氧复合床在水力负荷≤8 m³/(m³·d)、表面负荷≤1.23 m³/(m²·h)条件下，能避免污泥大量流失，运行效果良好。?
　　⑥ 常温厌氧、好氧组合工艺与常规好氧工艺相比，其投资和运行费可节省20%～25%，能耗可节省约30%，是一个流程短、投资省、维护与管理方便的技术路线。

参考文献：
［1］王凯军.低浓度污水厌氧—水解处理工艺［M］.北京：中国环境科学出版社，1991，120.
［2］Sanz.Environ Tech Letter.1990，(5).

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基金项目：“八五”国家科技攻关课题(85-908-03-05)

作者简介：李彦春(1965-)，男，河南周口人，中国市政工程西南设计研究院高级工程师，硕士，研究方向：市政工程技术。
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