一体化生化反应器的应用和发展

王培风¹， 胡勇有¹， 陈 英²， 齐 力³?
（1.华南理工大学 造纸与环境工程学院， 广东 广州 510641； 2.广东石油化工高等专科 学校， 广东 茂名 525000 ；3.珠海市红旗区建设局， 广东 珠海 519090）

　　摘 要：目前正在研制及使用的中、低浓度(COD＜1 500 mg/L)有机污水一体化生化处理反应器的应用现状进行了分析，提出了此类反应器的发展方向。
　　关键词：中、低浓度污水； 一体化生化反应器； 升流式厌氧污泥床（UASB）?
　　中图分类号：X505
　　文献标识码：B
　　文章编号：1000-4602(2000)06-0024-02

基金项目：广东省自然科学基金资助项目(970532)

　　城镇化速度不断加快而产生的生活污水及工业废水的污染日趋严重，特点是批量小、分散广、水质变化大（COD达300～1 500 mg/L）、收集难度大、需就地处理达标后排放。为此，一些各具特色的中、小型污水处理成套设备应运而生，此类设备经济实用、占地小、操作管理方便，在水污染控制中起了积极的作用。

　　1 应用现状

　　所谓一体化生化处理反应器是指生化处理和沉淀过程在同一个反应器内完成的处理设备。目前国内研制开发的一体化反应器按处理程度可分为如下三种：①以预处理为主。此类反应器主要采用物理方法对污水中的固体杂质进行分离，同时也兼顾对污水中有机物的降解。如江小林等研制的以“离心—气浮”复合过程为主要处理工艺的污水快速处理装置 ,主要针对营业性餐厅厨房内可利用空间有限、悬浮性有机物占污水中全部有机物量的比例较大等特点，将溶气的污水引入高速旋转的离心分离器内进行“离心—气浮”的复合处理。当进水COD在300～500 mg/L、SS约500 mg/L、停留时间不超过20 min的条件下，COD去除率达60%左右，SS去除率达80%以上。②以去除COD、BOD、及NH₃-N为主。这类反应器的特点是把传统的城市污水二级处理工艺组合在一个设备里^[2]，其中关键的生化处理部分采用接触氧化法，根据接触好氧池的数目又可分为单级和多级。接触氧化池的容积负荷率为1.0～1.5 kg/(m³·d)，污水在反应器内总停留时间8 h左右，研究表明多级比单级反应器处理效果稳定。③既能去除COD、BOD，也能除磷脱氮。这类反应器的特点是将单级好氧生化反应器的初沉池用一个厌氧池取代^[3]，或者在厌氧池与好氧池之间再加一个缺氧池^[4]。反应总停留时间10 h左右，厌氧段的BOD负荷＜0.18 kg/(kg·d)，TKN负荷＜0.05 kg/(kg·d)；缺氧段BOD负荷一般在0.10 kg/(kg·d)以上。这一类反应器还有污水、污泥一体化处理的特点，设备构造简单，节省材料，造价低，污水、污泥处理效果好。周琪等人的“厌氧—好氧一体化净化器”便是此类反应器的典型代表^［5］。该反应器装置为圆筒型，内筒为上流式厌氧污泥床，外筒为好氧接触氧化池（内置立体弹性填料）及沉淀池，二者用隔板分隔。在HRT＞6.2 h、COD＜400 mg/L、BOD＜150 mg/L、SS＜150 mg/L、NH₃-N为50mg/L左右时，其处理效果为COD去除率＞85.2%，BOD去除率＞88.6%，NH₃-N为10.6 mg/L左右，出水优于国家综合排放一级标准（GB 8978-1996）。
　　到目前为止，一体化污水处理反应器的应用落后于研究开发，一些设置了一体化污水处理反应器的地方由于操作、使用不当，或操作人员没有严格遵守操作规程，造成设备在运行过程中性能不稳定、处理效果差、或设备故障多等现象，影响了产品的进一步推广使用。据调查^[2],只要合理使用，正常操作，上述各种反应器在正常运转下均能达到国家规定的排放标准（GB 8978-1996），且处理效果稳定。当进水COD＜1000mg/L，BOD＜500 mg/L，SS＜500 mg/L，NH₃-N＜300mg/L时，出水水质可达COD＜100 mg/L，BOD＜20mg/L，NH₃-N＜15mg/L。

　　2 存在的主要问题

　　① 现有的一体化反应器虽然在结构上将多个工艺合并，组合在同一个设备之内，但由于各工艺仍然是传统方法的组合，因而存在结构不够紧凑、附属设备多等缺点，且多数反应器都采用传统的曝气方法，动力消耗大，氧利用效率低。?
　　② 由于采用传统的曝气方式，难以耐受冲击负荷，致使设备对污水的变化适应性差。
　　③ 许多设备的电气控制部分安装在地下，易受潮损坏，而且大多数设备和污水处理站没有配置电气控制操作室。选用国产罗茨风机噪声大，寿命短，对周围环境造成不同程度的影响。
　　④ 多数一体化反应器都是将传统的城市污水二级处理流程加以组合，主要以污水中的有机物为处理对象，而忽视了除磷脱氮，对于水体富营养化污染日趋严重的今天，显然是不能满足要求的。

　　3 发展方向

　　① 目前已经定型的产品大多都是针对生活污水（COD＜600 mg/L）而设计的，而当污水中COD＞1 000 mg/L的各种反应器的运行情况和处理效果却很少有报导。从实用意义上讲，小型污水净化器不应仅限于对生活污水的处理，还应对所接纳的污（废）水的水量、水质等方面的变化具备更强的适应性。 为此，应该在工艺的选择及各种工艺之间的相互匹配等方面进行更多地研究，优选出工艺更加合理，对水质及环境条件适应性更强，结构更加紧凑，处理效率更高更稳定的中、低浓度污（废）水一体化处理反应器。
　　② 组合工艺应尽量采用先进、效率高的单元技术，如目前比较先进的、有较高容积负荷、工艺简单且具有一定运行经验的上流式厌氧污泥床（UASB）反应器，能够有效防止堵塞且处理效果较高的流化床工艺；既能减小占地面积又能提高自动化控制程度的SBR工艺以及能够有效地提高氧利用效率且噪音低的射流曝气技术等，开发出全新、高效的中、低浓度污（废）水一体化处理反应器。?
　　③ 在进行工艺组合时，应对单一工艺的性能及使用条件等进行全面地研究及必要地改进。根据上流式厌氧污泥床（UASB）工艺中结构复杂的三相分离器以及系统启动缓慢的特点和污泥颗粒化所需控制的条件等问题^［6］，仍需针对所处理的水质进行系统地试验研究及优化设计。一体化反应器的好氧部分采用传统工艺存在能耗大、噪音大、效率低等弊端，采用新型、高效、低噪音的射流曝气方法时，应考虑如何解决设备容易堵塞的问题。?
　　④ 在对污水进行除磷、脱氮时，微生物对进水的COD、N、P的比例有一定的要求（COD∶N∶P＝100∶5∶1），同时对操作条件亦有较高的要求，如pH、温度、有毒物质的浓度等，因此需要在提高系统的耐冲击负荷、保证出水水质等方面下功夫，使得中、低浓度污（废）水一体化处理反应器具备更强的适应性和可靠性。?
　　⑤ 污水在反应器内的停留时间及反应器各工艺段在内部结构及整体装配上的匹配问题，将 直接影响整个设备的处理效果，因此在研制开发产品时，应予以足够的重视，在大量试验研究的基础上优选出最佳参数作为产品的设计依据。同时，作为一体化反应器关键部分之一的电气设备，在合理、安全、可靠的设计基础上，应进一步提高操作运行过程中的自动化程度。

参考文献：
［1］ 江小林等.餐厅污水快速预处理方法研究［J］.给水排水，1999,25(3)：6-8. ?
［2］ 曹瑞钰等.组合式生活污水处理设备的发展和分析［J］.中国给水排水，1997,13(4)：26-27.
［3］ 王凯军等.水解—好氧生物处理工程应用实例［Ｊ］.环境工程，1991,(4)：3-6.
［4］ 杨秀山等.厌氧—缺氧—好氧处理城市废水［Ｊ］.环境科学，1993,14（6）：38-42.
［5］ 周琪等.厌氧—好氧一体净化器处理生活污水的研究［Ｊ］.同济大学学报，1995,(4)：398-402.?
［6］ 姚刚.上流式厌氧污泥床性能的研究［Ｊ］.中国给水排水,1994,10(1):7-10. ?

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收稿日期：2000-01-15