徐 克，张书良，胡 伟

(1.河南工业大学 化学化工与环境学院，河南 郑州 450001；2.河南省科悦环境技术研究院有限公司，河南 郑州 450000)

1 引言

随着21世纪我国经济快速的发展，人民的生活水平也不断提高，在发展经济的同时，生态环境却遭受到了巨大的破环，特别是水环境，大量的工业废水、生活污水不断地排入水体，使得河流、湖泊受到不同程度上的污染，成为微污染水体。微污染水如果不及时处理，就会给饮用水源造成污染，对人们的身心健康构成巨大的威胁。因此，对微污染水的治理也是至关重要。

2 微污染水的特点及处理现状

微污染水主要是指受到有机物污染的水源水，这些有机物一部分来自生活排放的有机污染，主要污染指标为高锰酸盐指数和氨氮；另一部分来自工业性有机污染，主要污染指标为人工合成的有机物(SOC)，这种污染物种类众多，成分比较复杂，易生物积累，对人体危害最大[1]。可能会对人体有直接或间接的毒害作用，包括致癌、致畸、致突变的作用[2]。另外，微污染水体中的有机污染物浓度不高，但是难降解物质的相对含量不低。

针对微污染水特点，常规的处理工艺已经不能去除水中的难降解物质，因此人们不得不探索新的处理方法，目前常规的预处理方法主要包含三个方面：物理、化学、生物处理[3]。

物理法主要是以活性炭为代表的吸附工艺，活性炭具有巨大的比表面积，对COD、色度以及大多数有机物都有很好的吸附效果，但是一般活性炭都要参与混凝沉淀，难以回收，运行成本比较高，很难推广开来[4]。化学法主要为化学氧化法，利用化学氧化剂的氧化作用，分解破坏水中污染物的结构，达到分解转化污染物的目的，目前采用的氧化剂主要有高锰酸钾、氯气、臭氧等[5]。另外氧化也可有效地去除浮游生物、细菌等，提高混凝沉淀的效果[6]。生物预处理通常设在常规的净水工艺前，借助微生物的新陈代谢活动去除水中氨氮、有机物等污染物。目前研究最多的生物处理方法有生物接触氧化法、生物滤池、生物流化床等。但是，对于借助活性污泥来处理微污染水的研究却很少，因此本研究尝试采用间歇式活性污泥法来去除微污染水中的污染物。

活性污泥法是处理常规污水使用最广泛的一种方法，其对污水的净化过程，主要分为三个阶段：前期吸附、微生物的氧化分解、以及絮凝体的形成和沉降[7]。由于污泥比表面积很大，再加上其表面具有糖质粘层，所以，当污水与活性污泥接触后，活性污泥能够快速吸附污水中悬浮的物质。当水中的有机污染物被吸附后，微生物开始对吸附的有机污染物进行转化、分解，虽然此阶段的效率相对较低，但是水中的有机污染物含量也相对较少，所以也可以使吸附的有机物得到快速的降解。通过沉降，排出上清液及多余的污泥，最终使污水得到净化，活性污泥也能恢复其吸附能力。

3 试验方法

3.1 试验用水来源及水质

试验用的活性污泥，取自郑州市五龙口污水处理厂一期曝气池末端，试验用水取自郑州市五龙口污水处理厂的高位井，取回来稀释，试验进水各项水质参数如表1。

表1 试验用水水质指标

3.2 试验过程

试验装置采用的是圆柱形的反应器，有效容积为10 L，采用机械搅拌，试验用的活性污泥先用纯净水洗数次，再用试验用水与污泥接触，污泥体积与水体积比为1∶2，匀速搅拌，使泥水混合均匀，控制溶解氧浓度在0.2～0.5 mg/L之间，保持微氧环境。试验采用间歇运行，连续搅拌6 h，然后静止沉降，排出上清液。重复试验三次后，开始正式试验，从反应开始计时，每隔1 h取1次样，并对水样进行检测分析。水样的检测指标主要为高锰酸钾指数CODmn和总有机碳TOC。

4 实验结果分析

4.1 CODmn的去除效果研究

CODmn反映的是水受还原性物质的污染程度，是表征水中有机物相对含量的重要指标。

从图1中可以看出，利用活性污泥处理污染物浓度低的废水，反应到达1h时，高锰酸钾指数已经降到2 mg/L左右。这是由于活性污泥具有巨大的比表面积，并且其表面含有糖质粘层，能够快速吸附污水中的有机污染物，所以污水中的有机污染物浓度在很短的时间内能够降低很多。从图1还可以发现，随着反应的进行，CODmn的值并没有继续降低，这是因为微生物开始利用被吸附到活性污泥表面的有机污染物。一方面微生物利用底物进行合成代谢，将有机物分解转化并合成新的细胞物质，另一方面微生物通过对有机污染物的氧化分解，生成CO2、H2O等稳定的物质，并获得生命活动所需的能量，由此，可以将水中的有机污染物彻底的去除。最终经过沉淀，排出上清液及多余的污泥。在这过程中既除去了水中的有机污染物，又恢复了活性污泥的吸附性能，继续对水中的有机污染物进行吸附，进行下一阶段的反应。由图2可知，经过多次的实验验证，实验出水CODmn的平均值均能降低至2 mg/L左右，对水中有机污染物的去除率能达到90%左右。说明利用活性污泥处理微污染水也有一定的效果。

图1 CODmn随时间的变化

图2 对CODmn的去除效果

4.2 TOC去除效果的研究

总有机碳TOC表示水样中有机物总量的综合指标，能够将水样中的有机物全部氧化，更能直接表示有机物的总量，也是评价水质受污染程度的常用指标。

如图3所示，出水TOC的含量在反应进行到1 h时，已经降低到3 mg/L左右，随着反应的进行，出水TOC几乎不再降低，这与出水CODmn的变化趋势相一致，也符合活性污泥对水中污染物的吸附、降解的规律。另外，对TOC的去除率也能稳定在80%～90%之间，去除效果也较为理想。

实验重复进行了10次，从图2、图4中可以看出，每次实验最终出水CODmn都能降低到2mg/L左右，去除率基本稳定在90%左右；最终出水TOC也能降低到3mg/L左右，去除率也能达到80%以上。由此看来，采用活性污泥法对微污染水进行处理，也有一定的处理效果。

图3 TOC随时间的变化

图4 对TOC的去除效果

5 结语

从实验结果分析来看，利用活性污泥法，间歇式运行处理微污染水，对有机污染物的去除，去除率能达到80%以上，这说明采用活性污泥法处理微污染水，也可以得到较为理想的去除效果，并且反应时间也很短，整个反应在1h内就可以完成，说明效率很高。另外与其他处理工艺相比较，间歇式活性污泥法工艺简单，便于自动控制，占地面积小，运行费用低等一系列的优点。因此，利用活性污泥法工艺对微污染水进行处理具有很不错的前景，值得继续深入地研究。