徐行勋，刘振肖，黄 丽

（永城市环境监测站，河南永城476600）

目前的生物脱氮工艺很多，A／O工艺就其良好的技术经济优势，较多应用于城镇污水处理中。但该工艺还存在下列不足：一是为了提高脱氮效率，须加大混合液的回流比，致使污水处理厂运行费用增加；二是好氧段出水含有一定的NO3－N，若二沉池排泥不及时，会在池内发生反硝化，而使污泥上浮，影响出水水质；三是脱氮效果受温度影响较大，在冬天气温较低地区，硝化效果不好；四是除磷必须通过添加化学药剂才能实现，而添加化学药剂后形成的化学污泥不易处理。针对A／O生物脱氮工艺存在的不足，通过试验研究提出A／O＋硅藻土强化脱氮工艺的技术路线。该工艺具有流程简单、占地少，可实现自动化操作，基建投资少，出水水质稳定，硅藻土可循环使用等特点。根据《水污染防治法》修正案、《城市污水处理及污染防治技术政策》要求，全国重点水系淮河、辽河、海河要基本变清，永城属于淮河流域，污染治理对区域环境治理具有重要意义，A／O＋硅藻土强化脱氮工艺将硅藻土投加到生化系统中，利用硅藻土与生物系统的协同作用和硅藻土自身的絮凝沉淀除磷功能，可以实现传统工艺的高效化，缩短生化停留时间，节省占地面积，形成以硅藻土水处理技术为核心的新型工艺，使出水稳定达到GB18918－2002一级A标准。

1 实验原理与方法

1.1 A／O＋硅藻土强化脱氮工艺去除污染物原理

1.1.1 物化原理

硅藻土具有集絮凝、吸附、沉淀和过滤为一体的功能，对污水中的CODcr，SS，BOD5、P有很强的去除能力。一方面由于硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮粒子的电荷，使其相斥电位受到破坏而与硅藻形成醪羽，凝集成较大的絮花。另一方面，由于其巨大的比表面积和表面吸附性，脱稳胶体极易被吸附到硅藻土上，且附着了污染物质的硅藻土颗粒间相互吸附能力大，可快速形成粒度和密度较大的絮体，且絮体的稳定性好。在特制专业处理系统中，絮体能形成一个稳定的、致密的悬浮污泥滤层，污水经过系统内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后得到进一步净化。

1.1.2 协同作用原理

硅藻土内部孔隙多，孔隙间串联相通，拥有巨大的比表面和合适的表面负电性，同时它又是单细胞低等植物硅藻的遗骸，具有优良的生物相容性，可以作为一种优良的多孔生物载体。硅藻土生物载体有利于增加微生物泥龄、富集硝化细菌，延长微生物和污染物的接触时间，同时硅藻土表面的生物膜存在着同时硝化－反硝化（SND）过程，从而能够有效地降低废水中的氨氮、总氮。

通过对硅藻污泥镜检（如图1）可以看出，生化系统中的硅藻土表面明显发生了改变。图1（a）中明显可以看出硅藻土表面附着有一定数量的微生物菌种。图1（b）中的硅藻土表面和未投加到系统中的硅藻土比较，孔径分布不均匀，且硅藻土有一半的表面覆盖着一层凸起的粘膜状物质，分析认为可能该覆盖物的下面有微生物菌种，该粘膜物是微生物分泌所致，在该粘膜状物质的内表面会形成一个缺氧环境，这样就实现了在好氧系统中存在着一个同时反硝化的过程，使整个系统的脱氮效率得到一定的提高。

1.2 试验方法

A／O＋硅藻土强化脱氮工艺将硅藻土加入生化池的末端，通过泵的高速混合后送入硅藻土水处理池进行澄清分离，硅藻土与活性污泥形成硅藻污泥通过回流系统进行前段生化池，这样通过一段时间的循环，整个生化系统也充满了硅藻污泥。

图1 硅藻土镜检

1.3 实验装置

中试试验装置见图2－a至图2－b所示。各池体尺寸及有效容积见表1所示。主要设备包括搅拌泵、污泥回流泵、进水泵、鼓风机等。

表1 试验装置各池尺寸一览表

1.4 试验原水

中试试验进水取自污水厂沉砂池出水，试验进水水质如表3所示，属于典型的生活污水水质，BOD5／CODcr＝0.42，可生化性良好。

表3 试验进水水质

1.5 执行标准

本研究项目执行GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》表1 1级A标准。

2 A／O＋硅藻土强化脱氮工艺试验

该阶段的研究主要通过监测CODcr，NH3－N， TN等几个指标，考察生化工艺在添加硅藻土后对城市生活污水的处理效果变化，同时比较生化工艺添加硅藻土前的出水水质情况以及研究不同硅藻土投加量对系统处理效果的影响。

2.1 去除污水中污染物效果试验

为了确定投加硅藻土前后的处理效果，在监测CODcr的时候，从第8天开始投加硅藻土，在监测NH3－N、TN的时候，从第20天开始投加硅藻土。试验结果如图3、图4、图5所示。

图3 投加硅藻土前后CODcr的去除效果

图4 投加硅藻土前后NH3－N的去除效果

图5 投加硅藻土前后TN的去除效果

2.2 投加量对污水处理效果的影响试验

为了确定投放多少硅藻土才能使系统达到最佳的处理效果，进行了硅藻土投加量与处理效果试验。试验结果见图6、图7、图8。

2.3 试验结果分析

（1）去除效果

图6 硅藻土投加量对CODcr的影响

图7 硅藻土投加量对NH3－N的影响

图8 硅藻土投加量对TN的影响

从实验结果可以看出，当从第九天开始向系统添加硅藻土后，出水COD迅速降低，出水稳定在25 mg／L左右，去除率也从开始的75%左右提高到90%。从第二十一天后，我们向系统连续投加硅藻土后，出水NH3－N除了加入硅藻土的初始几天后都能稳定达到一级A标准，出水NH3－N介于0.176～2.54mg／L之间，均值为1.27mg／L，平均去除率为93.4%；出水TN除了加入硅藻土的初始几天不稳定外，从加入硅藻土后的第四天开始出水都能稳定达到一级A标准，出水TN均值为7.10mg／L，平均去除率为78.1%。

（2）硅藻土最佳投放量

分析实验结果得出，随硅藻土投加量增加，系统出水CODcr去除率也增加，但系统出水NH3－N和TP的去除率均在硅藻土投放量为40ppm时达到最大值，并且TN的去除率在硅藻土投放量超过40ppm以后呈下降趋势。综合考虑各污染物去除效果，认为硅藻土的最佳投放量为40ppm。

3 结 论

（1）该工艺的吨水直接运行成本大约为0.4元，而传统A／O、AAO、氧化沟运行成本达到吨水0.6～0.8元，甚至达到1元，按日处理废水规模一万吨计算，每年可少支出91.25万元到273.75万元。按照实际进出水浓度计算，每年约可以减少氨氮40吨，有效抑制水体恶化，对维持地区乃至流域生态平衡具有积极作用。节能减排为目前国家所倡导的政治任务，大力减少污水中污染物排放量，使得环境容纳余量加大，为新建企业腾出空间，对就业、经济发展具有积极意义。

（2）硅藻土投加会增加系统的污泥量，增加约10%左右；但硅藻土投加生化系统后形成的生物硅藻污泥可以改善污泥的沉降性能，使污泥沉降速度变快，从而可提高沉淀池表面负荷，减少沉淀池尺寸。

（3）AO＋硅藻土强化脱氮工艺可应用于污水处理厂的新建和改扩建工程。对于新建污水厂，能够降低构筑物体积，节省占地和造价；对于改扩造污水厂工程，可以实现在不改变原有构筑物，不新建后续构筑物的前提下，通过向原有生化系统中投加硅藻土来提高处理效率或扩大处理规模，达到扩大处理规模或提标改造的要求。

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［3］ 邹家庆.工业废水处理技术［M］.北京：化学工业出版社，2003.

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