黃樹輝¹　黃旻舒²
（1.浙江大學 環(huán)資學院，浙江 杭州 310029；2.中南林學院環(huán)資學院，湖南 株洲412006）

　　摘　要：采用短時直接曝氣——過濾法處理生活污水，當曝氣時間為 2 h，用d≤0.5mm爐渣過濾，其CODcr去除率為82.68％，NH4+-N的去除率為76.07％，TP的去除率為91.01%，濁度，小于1NTU。用短時直接曝氣—過濾法處理生活污水，縮短了處理時的運行周期。
　　關鍵詞：曝氣；過濾；生活污水
　　中圖分類號：X703.1；X799.3
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009-2455（2002）03-0036-03

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市化率不斷提高，導致生活污水在廢水中所占的比重越來越大，對水體環(huán)境造成了嚴重的污染。然而由于資源、能源等的限制，生活污水的處理率還很低。而且，因資金問題，已建成的生活污水處理廠尚有部分不能正常運行。因此致力于高效、低耗、占地更少、處理周期短的生活污水處理工藝的研究是很有意義的。
　　在污水生物處理中，既快速又高效的方法常用的是短時高效曝氣法。短時高效曝氣法分兩種：一是低污泥濃度，短曝氣時間，使微生物維持在對數(shù)期增長，以BOD高速去除為特征。其去除率較低，約在70％～80％之間；二是采用高污泥濃度，短曝氣時間，使微生物維持在衰減增長期，一般去除率在80％～90％之間[1]。但是這兩種方法都有一些缺點：如有機物去除不充分、增值污泥量大、產(chǎn)生的污泥處置困難，且對水質水量變化適應性差，N、P去除率很低等。
　　為了盡量克服上述問題，本文嘗試用短時直接曝氣——過濾法的組合工藝處理生活污水。即曝氣處理后的生活污水不用沉淀池，而直接過濾處理。因而節(jié)省了處理運行時間，降低了處理費用，且提高了處理效率。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與材料
　　實驗儀器有光電式渾濁度儀（無錫科達儀器廠），pHS－2型酸度計（江蘇電分析儀器廠），721分光光度計（上海第三分析儀器廠），藍波—EP6500曝氣器、CODcr測定用的冷卻回流裝置。
　　實驗過濾材料：不同粒徑的爐渣、河沙、石英砂等。
1.2 污水水質
　　污水取自中南林學院生活污水排放口，其水質見表1。

表 表1 生活污水質 CODcr/(mg.L^-1) 濁度/NTU pH NH⁴⁺-N/(mg.L^-1) TP/(mg.L^-1) 水溫/℃ 220-610 100-300 7.2-7.5 20-60 2.5-32 11-26

2 試驗結果及分析討論

2.1 短時直接曝氣
　　將生活污水裝入2500mL的廣口瓶中，用藍波一EP6500曝氣器分別曝氣0.5h、1.0 h、1.5 h、2.0h，不靜置，馬上測其各項指標。其結果是：隨著曝氣時間的增加，CODcr的去除率由18％增至31.18％。NH⁴⁺－N在曝氣1.5h之前，去除率沒有什么變化，直至2 h后NH⁴⁺－N的去除率達6.25％左右。TP在曝氣0.5h開始始終能保持去除率為14％左右。濁度的去除率非常低。這些結果表明如果僅僅只對生活污水短時強氧曝氣，污染物指標的去除效果并不很明顯。這是因為生活污水中既沒有經(jīng)過馴化的活性污泥，也沒有微生物可以依附的生物膜，同時曝氣后生活污水又沒有靜置的緣故。
2.2 過濾
2.2.1 濾料的選擇
　　將爐渣、河沙、硅藻土、石英砂4種濾料分別裝入直徑140mm，高90mm的布氏漏斗中，用本經(jīng)處理的生活污水直接過濾。結果表明爐渣對CODcr和濁度的去除效果明顯優(yōu)于其它3種。用爐渣過濾，其CODcr去除率能達到30％－40％左右，濁度能降低到14～40NTU左右。又由于爐渣屬廢物利用，成本最低，失效后棄舊換新即可，無需反洗，故濾料選擇爐渣。
2.2.2 爐渣濾料粒徑選擇
　　將生活污水分別直接經(jīng)過3組粒徑分別為d≤0.25mm，0.25mm≤d≤0.5mm，0.5mm≤d≤1mm的爐渣過濾，過濾方式同前，其結果如表2。由表2可知，爐渣的粒徑越小，過濾效果越好，但其濾速也相應變慢。且粒徑越均勻，其CODcr去除率越高。由于過小粒徑的爐渣須先經(jīng)破碎再過篩，加工較麻煩。所以，綜合考慮后選用d≤0.5mm的爐渣。
2.3 短時直接曝氣一過濾處理生活污水
　　由于單獨的短時直接曝氣和直接過濾工藝都對生活污水的處理效果不太好。而且過濾一般是給水處理中的凈水過程和污水處理中的高級處理過程，對待處理水的水質要求較高。為此，嘗試著先用短時直接曝氣對生活污水進行強化處理不經(jīng)沉淀池，然后馬上過濾的組合工藝來處理生活污水。在實驗中，我們將生活污水裝入2500mL的廣口瓶中，用藍波-EP6500曝氣器分別曝氣0.5h、1.0h、1.5h、2.0h，然后馬上將曝氣處理的生活污水用裝有爐渣的布氏漏斗進行過濾。
2.3.1 組合工藝對CODcr去除率的影響
　　短時直接曝氣—過濾組合工藝對CODcr的去除率見圖1。從圖1可以看出，當曝氣0.5h，CODcr去除率仍很低，但是當達到2h時CODcr去除率可達82.68％。由于生活污水的CODcr平均濃度不是太高，當用2h直接曝氣一過濾后，能使CODcr排放濃度達到排放標準。組合處理工藝在短時曝氣過程中，由于污水中的微生物充分利用污水中的過量溶解氧，能以最快速度吸收有機物。隨著曝氣時間的增加，微生物吸收有機物的數(shù)量相應增加，從而使CODcr去除率上升。又因為在過濾時，濾料能截留水中懸浮物，且能吸附部分溶解性有機物，所以在直接曝氣2h后，組合工藝對CODcr的去除率能達到82.68％，達到污水排放要求。

2.3.2 組合工藝對NH4+－N、TP去除率的影響與分析
　　組合工藝對NH₄⁺－N、TP去除效果如圖2。由圖2可知，NH₄⁺－N的去除率隨著曝氣時間的增加而增加。當曝氣時間為2h時，其去除率高達76.07％。而TP的去除率隨著曝氣時間的增加，其去除率基本恒定，去除率也能達到90％以上。

　　NH₄⁺-N的去除機理是具有硝化作用的細菌在好氧條件下，充分利用水中的溶解氧快速繁殖和增長，為NH₄⁺－N轉化成NO₃-和NO₂-做準備。對氨的生物反應來說，過濾過程，相當于厭氧過程。因而，氨發(fā)生厭氧氨硝化反應。即微生物直接以NH₄⁺為電子供體，以NO₃-為電子受體，將NH₄⁺、NO₃-和NO₂-轉變成N2的過程，而N2直接從水中揮發(fā)出去[2]，從而使氨氮能有效去除。
　　而TP的生物去除一般是利用微生物先在厭氧環(huán)境下充分釋磷，然后在好氧條件下過量攝取磷，達到磷的去除。但是短時直接曝氣—過濾工藝由于在好氧前沒有充足的厭氧環(huán)境，故去磷的機理并不能用生物除磷來解釋。
　　該工藝的除磷主要利用爐渣濾料來發(fā)揮作用。爐渣具有吸附污水中含磷化合物的能力，讓生活污水直接被組合工藝中同樣條件的爐渣過濾，實驗測得生活污水的總磷去除率能達到65％－72％。此外在好氧階段微生物吸收和絮凝了一部分磷，然后當用爐渣過濾時，爐渣截除大部分這些含磷微生物。組合工藝的這兩種作用綜合使去除TP具有很好效果，很值得推廣。
2.3.3 組合工藝對濁度的影響
　　經(jīng)過運行該組合工藝，在濾料的有效周期內，分別經(jīng)過曝氣0.5h、1.0h、1.5h、2.0及過濾后，其濁度分別為5.8NTU、1.1NTU、0.9NTU、0.9NTU，故當曝氣時間為1.5h－2.0h時，經(jīng)該組合工藝處理的生活污水，其濁度達到了飲用水飲用標準。

3 結論

　　①用短時直接曝氣-過濾法處理生活污水，當曝氣時間為2h，用d＜0.5mm爐渣過濾，其CODcr去除率為82.68％，NH4+-N的去除率為76.07％，TP的去除率為91.01％，濁度＜1。能使生活污水達標排放。
　　②用短時直接曝氣-過濾法處理生活污水，縮短了運行周期。
　　③該工藝對氨氮及總磷的去除機理值得深入探討。

參考文獻：

　　[1]張西衡，水污染控制工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993.99—100.
　　[2]鄭平，胡寶蘭.生物脫氮技術研究進展[J].環(huán)境污染與防治，1997，19（4）：25—28.

　　作者簡介：黃樹輝（1977－），女，湖南長沙人，現(xiàn)攻讀環(huán)境工程博士，電話（0571）86971612。