張雨山 王靜 蔣立東 徐梅生(國家海洋局海水淡化與綜合利用研究所)
顧平 李方方 (天津大學建工學院)

　　摘　要 研究了海水進入城市污水系統后，不同海水鹽度下傳統活性污泥處理系統的COD去除率、耗氧率、基質氧利用率的變化。結果表明，進水中海水比例小于36%時，鹽度并沒有降低系統對有機物的去除效率，應用該法處理含鹽廢水是可行的。海水比例超過48%時則不然，COD去除率顯著降低，出水COD超過50mg/L。
　　關鍵詞 海水沖廁 鹽度 城市污水 傳統活性污泥法

　　海水是取之不盡的水資源，許多發達國家都非常重視海水直接利用技術的研究。目前香港沖廁用水的70%是利用海水，利用海水作為大生活用水可代替35%左右的城市生活用淡水，具有非常重要的節水意義。同時，因為海水的含鹽量很高，大生活用海水進入城市污水系統后必然會對原來的生化處理系統帶來影響，甚至使其不能正常運行，故采用傳統活性污泥系統研究海水鹽度對城市污水處理的影響，可為實際運行提供有意義的理論數據。

1 試驗部分

1.1 試驗流程
　　采用四個完全混合式連續流活性污泥反應器(見圖1)，由有機玻璃制成，每個分成兩格，一格為曝氣區，另一格為沉降區，兩格之間由可調節的滑板隔開。四組裝置編號分別為1、2、3、4，各池運行參數按表1控制。

1.2 試驗用水
　　所用污水按海水在污水中所占比例分別為0%、12%、24%、36%配制。取海水鹽度為3.5%，即海水的總含鹽量為35000mg/L，氯離子含量為19000mg/L，不同階段污水中的含鹽量及其氯離子含量如表2所示。污水成分如表3所示。

1.3 分析項目及儀器
　　測試項目主要有：化學需氧量(COD)、溶解氧(DO)、pH值、溫度、MLSS、MLVSS、SVI。上述各指標的測定結果若無特別說明，均是在被測水樣經過濾后分析所得，這可避免因取樣后放置時間的不同而導致懸浮物對分析結果的干擾，從而使分析結果真實反映出反應器對溶解性有機物的去除效果。
　　試驗所用主要儀器：XJ—I COD消解裝置、pHS—25型pH計、S—1型磁力攪拌器、XS—18型顯微鏡、JPSJ—605型溶解氧分析儀、704—1型遠紅外不銹鋼高溫烘箱和TG328A型分析天平。
1.4 試驗步驟
1.4.1 活性污泥的培養
　　所用污泥是天津東郊污水處理廠二沉池的回流污泥，其中所含微生物種類豐富，易于培養。將菌種置于容器中進行間歇培養，根據測得的MLSS值按F/M=0.5向玻璃缸中投加營養物，營養物之間的比例為BOD₅∶N∶P=100∶5∶1，并適當加入少量FeSO₄·7H₂O、MgSO₄·7H₂O，以補充微生物所需的微量元素。進行活性污泥的間歇式培養時，每天換一次水，并測定MLVSS、SVI和30 min靜沉后上清液的COD值，觀察污泥增長情況、沉降性能和有機物的去除效率。
　　進行1～2 d的曝氣后，缸內開始出現模糊不清的絮狀體，污泥由黑變成灰黑色。經過大約兩周的精心培養，污泥沉降性能良好，SVI在80～110mL/g的范圍內。鏡檢發現污泥內含有大量的菌膠團和原生動物，如纖毛蟲、鐘蟲、等枝蟲等。
1.4.2 正式運行階段
　　① 不含海水階段。連續運行一個月，至COD去除率、耗氧速率(OUR)及生物相指標達到穩定。此時整個系統處理能力基本穩定，進入加鹽階段。
　　② 含12%海水階段。連續運行一個月，同樣進行化學分析和生物相觀察，指標趨于穩定后，進入第三階段。
　　③ 含24%海水階段。連續運行一個月，各項指標穩定后進入第四階段。
　　④ 含36%海水階段。連續運行一個月，進行各項指標測試。
　　⑤ 高含鹽量階段。海水在污水中的比例分別為48%、60%和100%。

2 結果和討論

2.1 不同比例的海水對傳統活性污泥工藝的影響
　　不同鹽度下，四個反應器各階段的COD去除率、耗氧速率、基質氧利用率、F/M等指標的平均運行指數見表4。

　　可以看出，隨著原污水中海水比例的增大，COD去除率并未降低，基本保持在85%以上，OUR隨著鹽度的提高而有所增大，基質氧利用率呈上升趨勢，但變化幅度不是太大。
2.2 鹽度的沖擊對COD去除率的影響
　　系統對外界條件的變化較為敏感，尤其是對微生物酶的活性有害的物質，如鹽度等。為了說明活性污泥工藝對鹽度的耐沖擊度及其適應能力，在做完海水占36%的階段試驗后，以其中一組池子做沖擊鹽度的試驗。方法如下：首先，使進水中海水比例從36%降到0%，觀察從高鹽度轉變到低鹽度情況下對有機物去除效果的變化及其適應能力，待COD去除率穩定后，將海水比例再從0%提高到36%，觀察從低鹽度轉變到高鹽度時的適應能力。試驗過程中進水有機物濃度均保持一致，這有利于單獨考察鹽度的影響(見圖2)。

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　　由圖2可看出，當海水比例從0%直接升高到36%時，COD去除率變化幅度較從36%直接降低到0%時小，這說明生物系統在低鹽度下對鹽度變化的抗沖擊能力較高鹽度為強。
2.3 微生物的耐鹽極限
　　取含海水36%階段已運行達到穩定狀態的3號池，逐漸增大進水中海水的比例至48%，連續運行幾天后，很快達到穩定狀態。運行穩定期間，測得COD去除率基本保持在75%左右，較含海水36%時的85%左右COD去除率有所下降，但其出水COD在50 mg/L左右，符合出水要求。
　　將海水比例再從48%升高到60%，連續運行幾天，測得COD去除率基本為66.5%，有了明顯下降。
　　海水比例提高到100%時，出水水質進一步惡化，COD去除率基本為63.0%，出水COD接近100 mg/L，已根本不能滿足處理要求。

3 不同鹽度對污泥沉降性能的影響

　　 污水中海水占0%時，污泥濃度MLSS增長得慢，SVI變化范圍大致在100mL/g左右，污泥沉降性能良好。
　　污水中海水占12%時，污泥沉降性能較不含鹽時好，SVI值大致在60～80mL/g。當SVI>100mL/g時，絲狀菌數目增多，污泥已有膨脹趨勢。
　　當污水中所含海水成分占24%時，污泥沉降性能更好，SVI值一般保持在30～50mL/g。當SVI>40mL/g時，就已發現絲狀菌，達到90mL/g時，絲狀菌已極多，發生污泥膨脹現象。
　　污水中海水占36%時，污泥的沉降性能較24%更好，SVI值一般保持在30mL/g左右，達到50mL/g時出現污泥膨脹。

4 結論

　　①進水中海水比例<36%時，鹽度并沒有破壞活性污泥反應系統的有機物去除效率，COD去除率仍保持在80%以上，出水COD<50 mg/L，滿足城市污水排放要求，應用傳統活性污泥法處理含鹽污水是可行的。
　　②在一定范圍內，海水中的鹽并沒有抑制微生物的生長，耗氧速率(OUR)隨著鹽度的逐漸增大而增大。
　　③活性污泥系統對鹽度的變化非常敏感，沖擊強度越大影響越厲害，但經過一定時間后能得到較好的恢復，而且低鹽度下對鹽度變化的耐沖擊力較高鹽度下強。
　　④海水比例超過48%時，COD去除率顯著降低，出水COD超過50 mg/L，說明活性污泥系統不能用于處理海水比例超過48%的污水。
　　⑤鹽度對污泥沉降性能的影響比較明顯，隨著鹽度的提高，污泥的沉降性能越來越好，污泥容積指數逐漸降低，污泥出現膨脹的SVI臨界點顯著降低。

參考文獻

　　1　崔玉川，馬志毅.廢水處理工藝設計計算.北京：水利電力出版社，1994
　　2　唐受印，王大翠.廢水處理工程.北京：化學工業出版社，1998

　　作者簡介：張雨山(1962- ) 男 河北徐水人 高級工程師 碩士
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