化学生物絮凝工艺生物作用的

化学生物絮凝工艺生物作用的研究摘要：通过工艺的对比试验，指出化学生物絮凝工艺去除效果要优于化学絮凝工艺，当投加相同量的絮凝剂和混凝剂时，前者比后者的去除效率提高了20%以上。同时通过测定耗氧速率证实化学生物絮凝系统内存在明显的生物作用。关键词：化学生物絮凝；化学絮凝；生物絮凝；生物去除效果；耗氧速率StudyontheBiologicalRemovalEffectofChemicalandBiologicalFlocculationProcessAbstractThroughparallelexperimentsondifferentprocesses,itindicatedthattheremovaleffectofchemicalandbiologicalflocculationprocesswasbetterthanthatofchemicalflocculationprocess,whenaddedtothesameamountofflocculantandcoagulant,theremovalefficiencyoftheformerenhancedbyover20percentthanthatofthelatter.Atthesametime,bymeasuringtheoxygenuptakerate,itprovedthattherewasobviousbacteriaactivityinchemicalandbiologicalflocculationsystem.Keywords:chemicalandbiologicalflocculation;chemicalflocculation;biologicalflocculation;biologicalremovaleffect;oxygenuptakerate化学生物絮凝强化一级处理是利用化学混凝和生物絮凝联合作用的污水处理工艺。生物强化一级处理由一个停留时间较短（30min左右）的曝气池和沉淀池构成[1]。在此系统中，进水中的可沉固体可以得到活化，具有絮凝吸附作用和沉降性。而以化学混凝作用为主的单纯化学强化一级处理，以去除颗粒状的和胶体状物质为主，对溶解性的CODcr和BOD5的去除率不高，但对磷的去除效果很好，只是所需投药量较大，运行费用亦较高，特别是污水中总磷含量较高时，效果更好。根据化学强化一级处理及生物絮凝强化一级处理的特点，它们各有特色，如果将两者有机结合起来，从理论上分析，可以得到加药量少、污泥产量少、运行成本低、处理效果好的化学生物絮凝强化一级处理工艺。本试验通过不同工艺的对比，对化学生物絮凝强化一级处理工艺中的生物作用及其去除效果是否优于单纯的化学絮凝工艺等问题进行了研究。1.试验概况中试试验装置安置在浦东合流污水预处理厂内。本试验的进水即为预处理厂的出水，设计进、出水水质指标如表1所示：表1中试试验设计进、出水水质指标项目CODcr(mmg/l)BOD5(mg//l)NH3-N(mgg/l)TP(mg/l))SS(mg/l))pH值进水2501203041507.0出水≤150≤60≤30≤1≤40中试试验装置的工艺流程如图1所示，其处理量为50m3/d，主要构筑物包括快速混合池、絮凝反应池和沉淀池。快速混合采用穿孔管曝气搅拌，混合时间60秒，有效容积0.03m3；絮凝反应池最大停留时间35min，采用微孔曝气管曝气，分三个廊道，每各廊道可独自调节曝气量。絮凝反应池与沉淀池间采用穿孔配水墙，沉淀池设计水力停留时间1.5h。试验中污泥回流采用气提装置，回流的污泥直接从沉淀池的泥斗中经管道流回反应絮凝池，并在第一廊道的前端完成泥水的混合。混凝剂及有机高分子絮凝剂分别在溶解桶中溶解后通过计量泵投加。本试验所选用的混凝剂为聚合铝铁（PAFC），有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰铵（PAM），其投加点分别在快速混合池及絮凝反应池第三廊道前端。通过调整加药及污泥回流，本套中试装置可以灵活地进行纯化学絮凝工艺、纯生物絮凝工艺和化学生物絮凝工艺地研究，各种运行方式的流程见图2~4：图1化学生物絮凝强化一级处理的试验流程图2纯化学混凝运行方式工艺流程图图3纯生物运行方式工艺流程图图4化学生物絮凝运行方式工艺流程图2.试验结果及分析2.1运行工况和参数中试装置分别按纯化学絮凝工艺、纯生物絮凝工艺和化学生物絮凝工艺运行，待系统稳定时，连续监测进、出水CODcr及TP等指标。试验工况如表2所示。表2中试试验工况及主要运行参数工况工艺主要运行参数加药量回流比水温（℃）1化学絮凝PAFC100mmg/l，PAM0.5mgg/l028~312化学絮凝PAFC80mmg/l，PAM0.5mgg/l029~323生物絮凝050%23~284化学生物絮凝PAFC80mmg/l，PAM0.5mgg/l25%24~285化学生物絮凝PAFC80mmg/l，PAM0.5mgg/l50%25~302.2主要污染物的去除效果各运行工况对污染物的去除效果（平均值）如表3所示。从表3可以看出，如果不考虑进水水质波动的影响，出水COD、TP浓度最优的情况均为工况1，即投药量最大的情况，其出水CODcr、TP浓度分别为46mg/l及0.18mg/l，远远低于表1中所列出的设计出水要求，尤其是TP的去除率，更是达到90%。工况2将PAFC的投加量减少至80mg/l后，出水的CODcr及TP浓度均不同程度地上升，去除率也降为55.7%及83.9%。考察CODcr的去除量，可见投药量减少20%后，CODcr的去除量仅减少了5mg/l，这说明超过一定的投药量后，CODcr的去除并不与絮凝剂的投加量成正比，对CODcr去除而言，存在一个临界的最佳投加量。由于工况1和2均没有污泥回流，所以系统对污染物的去除主要靠化学药剂的絮凝沉降作用，而且TP处理效果直接与药剂投加量密切相关，即投加量越大，出水TP越低。工况3彻底将加药停止，打开污泥回流系统，保持反应池各廊道平均MLSS在2.0g/l、DO在2.0mg/l左右，按生物絮凝工艺运行，由于絮凝反应池的停留时间仅仅35min，故此工况条件表3不同工况下CODcr及TP去除效果统计工况CODcr(mmg/l)TP(mg/l))进水出水去除量去除率进水出水去除量去除率1124467862.9%1.770.181.5989.9%2131587355.7%1.550.251.3083.9%31828110155.5%2.752.340.4114.9%4153629159.5%2.090.491.6076.6%5141528963.1%2.400.392.0183.8%下生物降解作用比较微弱，其污染物的去除主要靠活性污泥的絮凝吸附作用。与工况2相比，虽然出水的CODcr上升了，但CODcr的去除量却从73mg/l提高到101mg/l，其去除率仍保持在55%左右，单从CODcr的去除量角度看，生物絮凝工艺甚至更优于化学絮凝工艺；但对于TP的去除却急剧恶化，去除量不到0.5mg/l，出水TP也大大超过1.5mg/l的标准。分析进水水质，我们发现由于进水的悬浮物很低，基本保持在100mg/l左右，进水TP中溶解性PO43-所占比例较大，而以微生物絮凝沉淀作用为主的生物絮凝工艺只能去除非溶解性的磷，溶解性PO43-用于微生物增长的又极其微小。因此，对于进水TP浓度超过1.5mg/l且溶解性PO43-所占比例较大时，采用生物絮凝工艺就无法保证出水TP的达标排放。工况4和5是在工况2的基础上增加了污泥回流，回流比分别为25%和50%，测得反应池平均的MLSS分别为1.2g/l和2.3g/l。与工况2相比，虽然絮凝剂投加量一样，出水平均浓度也相当，但工况4和5的CODcr及TP的去除量均明显提高，其去除效率均比工况2提高了20%以上。尤其是工况5，其CODcr及TP的去除量分别为89mg/l和2.01mg/l，均远远超过了工况2，甚至超过了投药量远大于它的工况1。这主要是絮凝剂和活性污泥协同作用的结果，一方面，由于絮凝剂及助凝剂的投加，使得活性污泥的絮凝沉淀作用得到了加强，活性污泥的絮体更加密实，沉降性能更好；另一方面，由于回流污泥，使得部分未发挥作用的絮凝剂得以继续发挥其絮凝除磷作用。比较工况4和5，则更能说明活性污泥回流对TP处理能力的影响。在其他条件均不变的情况下，工况5增加了25%的污泥回流，结果出水的TP浓度由0.49mg/l降为0.39mg/l，去除量也上升至2.01mg/l。2.3化学生物强化絮凝的生物作用为了进一步证明化学生物絮凝强化一级处理工艺中存在生物作用，试验期间还对工况2，3，5絮凝反应池第三廊道末端混合液进行了耗氧速率试验[2]，试验结果如图5所示。从图可以看出，工况2在投加絮凝剂后污水内的溶解氧基本成一水平直线，即不消耗溶解氧，这表明在仅投加药剂的化学絮凝工艺系统内，微生物好氧呼吸作用很小，基本不存在好氧生物降解作用；而在工况3中，反应池混合液的溶解氧在短短18min内即从5.4mg/l降为0，DO的下降速率达到0.31mg/(l·min)，这是因为系统中存在大量微生物，这些微生物的活性较强，表现在宏观方面则是活性污泥混合液的溶解氧的迅速下降；工况5的化学生物絮凝工艺，其耗氧速率正好介于两者之间，DO下降速率为0.17mg/(l·min)，表明尽管回流到反应池内的是化学污泥及活性污泥的混合体，但其中的微生物仍具有相当的活性，其生物作用明显。该耗氧速率试验也从侧面验证了为何化学生物絮凝要比单纯的化学絮凝工艺处理效果好。图5不同工况条件下絮凝反应池内混合液耗氧速率曲线图5不同工况条件下絮凝反应池内混合液耗氧速率曲线4.结论（1）通过不同工艺的对比试验，表明化学生物絮凝工艺处理能力要优于单纯的化学絮凝工艺。在加药量相同的情况下，化学生物絮凝工艺比化学