1.微污染水的特性及處理現(xiàn)狀

微污染水主要是指被有機(jī)物污染的源水，其中一部分來(lái)自于生活排放的有機(jī)污染，主要污染指標(biāo)是高錳酸鹽指數(shù)和氨氮。另一部分來(lái)自工業(yè)有機(jī)污染，主要污染指標(biāo)為合成有機(jī)物(SOC)，其污染物種類多，成分復(fù)雜，易生物累積，對(duì)人體危害大?？赡軐?duì)人體產(chǎn)生直接或間接的毒性作用，包括致癌、致畸和致突變作用。此外，微污染水中有機(jī)污染物濃度不高，但難降解物質(zhì)相對(duì)含量不低。

根據(jù)微污染水的特點(diǎn)，常規(guī)處理工藝已經(jīng)不能去除水中的難降解物質(zhì)，人們不得不探索新的處理方法。目前，常規(guī)的預(yù)處理方法主要包括三個(gè)方面:物理、化學(xué)和生物處理。

物理法主要是以活性炭為代表的吸附過(guò)程。活性炭具有巨大的比表面積，對(duì)COD、色度和大部分有機(jī)物都有很好的吸附效果。而普通活性炭要參加混凝沉淀，回收難度大，運(yùn)行成本高，難以推廣?；瘜W(xué)法主要是化學(xué)氧化法，利用化學(xué)氧化劑的氧化作用，分解破壞水中污染物的結(jié)構(gòu)，達(dá)到分解轉(zhuǎn)化污染物的目的。目前使用的氧化劑主要有高錳酸鉀、氯氣、臭氧等。此外，氧化還能有效去除浮游生物、細(xì)菌等。，提高混凝沉淀效果。常規(guī)凈水工藝前通常設(shè)置生物預(yù)處理，借助微生物代謝去除水中的氨氮、有機(jī)物等污染物。目前研究的生物處理方法很多，如生物接觸氧化法、生物濾池、生物流化床等。然而，用活性污泥處理微污染水的研究很少，因此本研究嘗試用間歇式活性污泥法去除微污染水中的污染物。

活性污泥法是一種廣泛使用的處理常規(guī)污水的方法。污水的凈化過(guò)程主要包括預(yù)吸附、微生物的氧化分解、絮體的形成和沉降三個(gè)階段。由于污泥比表面積大，表面有含糖粘性層，當(dāng)污水與活性污泥接觸時(shí)，活性污泥能迅速吸附污水中的懸浮物。當(dāng)水中的有機(jī)污染物被吸附后，微生物開始轉(zhuǎn)化和分解被吸附的有機(jī)污染物。雖然這一階段的效率相對(duì)較低，但水中有機(jī)污染物的含量相對(duì)較少，因此被吸附的有機(jī)污染物也能被快速降解。通過(guò)沉降，排出上清液和剩余污泥，最終污水得到凈化，活性污泥也能恢復(fù)其吸附能力。

2.檢測(cè)方法

2.1測(cè)試水源和水質(zhì)

試驗(yàn)用活性污泥取自鄭州五龍口污水處理廠一級(jí)曝氣池末端，試驗(yàn)用水取自鄭州五龍口污水處理廠高位井，帶回稀釋。測(cè)試進(jìn)水的水質(zhì)參數(shù)如表1所示。

2.2測(cè)試過(guò)程

實(shí)驗(yàn)裝置采用有效容積為10L的圓柱形反應(yīng)器，采用機(jī)械攪拌。實(shí)驗(yàn)用的活性污泥用純水洗滌數(shù)次，然后與帶試驗(yàn)水的污泥接觸，泥水體積比為1∶2，勻速攪拌，使污泥和水混合均勻，溶解氧濃度控制在0.2 ~ 0.5 mg/L之間，維持微氧環(huán)境。實(shí)驗(yàn)采用間歇操作，連續(xù)攪拌6小時(shí)，然后靜置沉降，排出上清液。重復(fù)試驗(yàn)三次后，開始正式試驗(yàn)，從反應(yīng)開始計(jì)時(shí)，每1h取樣一次，對(duì)水樣進(jìn)行檢測(cè)分析。水樣的主要檢測(cè)指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)CODmn和總有機(jī)碳TOC。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 CODmn去除效果的研究

CODmn通過(guò)還原性物質(zhì)反映水體的污染程度，是表征水中有機(jī)物相對(duì)含量的重要指標(biāo)。

從圖1可以看出，用活性污泥處理低污染物濃度的廢水，反應(yīng)1小時(shí)后，高錳酸鹽指數(shù)已降至2mg/L左右。這是因?yàn)榛钚晕勰嗑哂芯薮蟮谋缺砻娣e，其表面含有糖粘層，可以快速吸附污水中的有機(jī)污染物，因此可以在短時(shí)間內(nèi)大幅降低污水中的有機(jī)污染物濃度。從圖1中還可以發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CODmn的值并沒(méi)有繼續(xù)降低，因?yàn)槲⑸镩_始利用吸附在活性污泥表面的有機(jī)污染物。一方面，微生物利用底物進(jìn)行合成代謝，將有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為新的細(xì)胞物質(zhì)；另一方面，微生物通過(guò)氧化分解有機(jī)污染物產(chǎn)生穩(wěn)定的物質(zhì)如CO2和H2O，并獲得生命活動(dòng)所需的能量，從而可以完全去除水中的有機(jī)污染物。最后沉淀后，排出上清液和剩余污泥。在這個(gè)過(guò)程中，水中的有機(jī)污染物被去除，活性污泥的吸附性能得到恢復(fù)，水中的有機(jī)污染物被繼續(xù)吸附，用于下一階段的反應(yīng)。從圖2可以看出，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)出水的CODmn平均值可以降低到2mg/L左右，水中有機(jī)污染物的去除率可以達(dá)到90%左右。說(shuō)明活性污泥法處理微污染水也有一定的效果。

3.2 TOC去除效果研究

總有機(jī)碳TOC是水樣中總有機(jī)物的綜合指標(biāo)，能氧化水樣中的所有有機(jī)物，能直接代表總有機(jī)物。也是評(píng)價(jià)水質(zhì)污染程度的常用指標(biāo)。

如圖3所示，到反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)時(shí)，出水中的TOC含量已經(jīng)降低到3mg/L左右，并且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，出水中的TOC幾乎不再降低，這與出水中CODmn的變化趨勢(shì)和活性污泥吸附降解水中污染物的規(guī)律是一致的。另外TOC的去除率可以穩(wěn)定在80%-90%之間，去除效果也比較理想。

實(shí)驗(yàn)重復(fù)10次。從圖2和圖4可以看出，每次實(shí)驗(yàn)最終出水的CODmn可以降低到2mg/L左右，去除率基本穩(wěn)定在90%左右。最終出水TOC也可降至3mg/L左右，去除率可達(dá)80%以上。因此，活性污泥法在處理輕度污染的水時(shí)也是有效的。

5.結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可以看出，采用活性污泥法間歇處理微污染水，有機(jī)污染物的去除率可以達(dá)到80%以上，說(shuō)明采用活性污泥法處理微污染水也可以得到理想的去除效果，而且反應(yīng)時(shí)間也很短，整個(gè)反應(yīng)可以在1小時(shí)內(nèi)完成，說(shuō)明效率很高。此外，與其他處理工藝相比，間歇式活性污泥法具有工藝簡(jiǎn)單、自動(dòng)控制方便、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，采用活性污泥法處理微污染水具有良好的前景，值得進(jìn)一步研究。(來(lái)源:河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院、河南約克環(huán)境技術(shù)研究院有限公司)

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