张皓 李绍平 李宗明 张莉红 王可君

摘要：采用微氧水解酸化—好氧SBBR工艺处理校园生活污水，研究了微氧条件下水解酸化的效果及其工艺参数，并与单独好氧处理进行了对比。結果表明：微氧水解酸化对校园生活污水的处理优于厌氧水解酸化，其最佳曝气量为0.2L/h;与单独好氧SBBR相比，微氧水解酸化—好氧SBBR工艺可节省4h左右的曝气时间，很大程度地节约了运行电耗。

关键词：校园生活污水;微氧水解酸化;SBBR工艺

中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）22-0076-03

1 引言

校园生活污水具有水量波动较大，用水高峰期集中，水质稳定等特点，其中污染物以有机物为主，可生化性较强，故选取生化处理工艺。一般传统的生化处理工艺是厌氧和好氧并被广泛的应用于工程中，厌氧水解酸化是厌氧消化的前两个阶段，用于将复杂的大分子和特殊的有机化合物降解为小分子和挥发性脂肪酸（VFAs）等简单可溶性化合物。最新研究发现，水解酸化过程可以在微好氧条件下进行，在反应器中加入少量氧气（空气），称为微好氧水解酸化（MHA）[1]。研究表明，兼性水解和产酸细菌在微氧条件下代谢活性增强，微曝气的另一个好处是可以加速外酶的产生，这些外酶可以对缓慢降解的有机物进行降解[2]。张原洁[3]指出有水解作用的微生物（如杆菌）在微氧反应器中的含量是在厌氧反应器中的1.25倍，说明在水解酸化工艺段通入一定量的氧气能有效提高水解酸化效率。但有研究发现过量的氧气会对酸化产生抑制[4]。因此，本研究采用微氧水解酸化一好氧SBBR处理校园生活污水，分析了微氧水解酸化的处理效果及其工艺参数，同时与单独好氧SBBR工艺进行了对比研究，不仅可以降低厌氧水解酸化臭味提高校园生活污水回收利用率，又能减少能耗。为校园生活污水处理提供新的选择。

2 材料与方法

2.1 实验材料

原水取自兰州交通大学校园生活污水，水质参数如表1所示。

本实验接种污泥取自甘肃省兰州市安宁区七里河污水处理厂缺氧段，所用填料为海绵铁和本课题组自主研发的纳米凹凸棒土复合亲水性聚氨醋泡沫微生物固定化载体[5]，聚氨醋泡沫表面粗糙多孔，比表面积为1800m²/m³，孔隙率为98%，投加载体大小为2cm×2cm×2cm。

2.2 实验装置

采用2个有机玻璃材质的反应器进行平行对照实验，反应装置如图1所示。反应器主体内径为100mm，高度为450mm，有效容积为4L。均装填聚氨酷，填充比为50%，污泥接种浓度为10g/L，其中1#敞开运行，2#密闭运行;反应器运行周期为12h，换水比为1/2。采用好氧预挂膜启动法启动反应器，运行3周后，反应器中聚氨酯泡沫的表面均有一层黑色的薄膜，且COD的去除率可稳定达到40%以上，启动完成，开始实验。

2.3 分析方法

本实验过程中各水质指标及相关参数的分析测定均按照《水和废水检测分析方法》（第五版）中的相关规定进行。

3 结果与讨论

3.1 微氧水解酸化处理效果

3.1.1 水力停留时间的影响

从图2可以看出，厌氧水解酸化对COD，SS有较好地去除效果;对TN有一定的去除作用，但效果不显著;对TP、NH₃-N没有去除作用。对COD的去除主要是悬浮性COD和污泥吸附的胶体性COD[6]。HRT的变化对NH₃-N的影响可能原因，一是HRT过长，导致系统内缺氧，硝化细菌无法将NH₃-N转化为NO₂^-和NO₃^-;二是微生物同化和吸附的量远远小于有机氮转化为的氨氮。出水TP浓度均有所增大，可能是因为厌氧释磷。此外，水解酸化大大提高了校园生活污水的可生化性，当HRT=1d时，B/C的增幅最大，由0.46增长为0.64，增幅为0.18。

3.1.2 曝气量的影响

由图3可知，水解酸化反应器中通入氧之后，对COD、SS、TN、NH₃-N都有较好的去除效果，对TP的去除效果依然很微弱。当曝气量为0.2L/h，COD的去除率达到最大值72.53%，可能是因为溶解氧增多会使兼性菌的生理代谢功能得到强化，提高水解酸化效率，但溶解氧浓度达到一定浓度后，对厌氧菌有一定的抑制作用[7]。

在曝气量由0.1L/h增大到0.2L/h时，氨氮去除率出现了显著的增长，增幅为37.11%，这是因为有氧存在时，NH₃-N在亚硝化菌和硝酸菌的作用下转化为NO₂和NO₃所致。曝气量对TN的去除可能是因为发生同步硝化反硝化的作用[8]，但微氧水解酸化总氮的去除机理还有待进一步探究。

可以看出微氧水解酸化能够提高废水的可生化性，当曝气量分别为0.1L/h和0.2L/h时，微氧水解酸化出水的B/C值相较于厌氧水解酸化出水的B/C值分别提高了0.09和0.1。

3.1.3 温度的影响

由图4可见，在不同温度条件下，微氧水解酸化对COD、NH₃-N、TN、TP、SS均有一定的去除作用。温度的变化，对COD的去除有较显著的影响，当温度由15℃升高到20℃时.COD去除率由53.33%增加到68.97%;对NH₃-N的去除影响不大;对TN、TP的去除均呈现先增大后减小的趋势，而对SS的去除呈现逐渐增加的趋势。主要是因为随着温度的升高，微生物的生长速率及对基质代谢的速率也相应地增加，同时优化了生化反应的流向，加快了微生物对有机废物的吸收和转化，从而提高了反应器对有机物的去除效率[9]。

3.2 好氧SBBR处理效果

从图5可以看出，反应时间越长，校园生活污水中COD、NH₃-N、TN、TP去除效果越好。两种工艺的出水均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，相比好氧SBBR工艺单独处理校园生活污水，微氧水解酸化/好氧SBBR工艺处理曝气时间可减少4h左右，通常情况下鼓风曝气系统的曝气能耗就可以占到水厂总能耗的40%～50%，因此微氧水解酸化/好氧SBBR组合工艺可以大大节省运行电耗，减小工艺的运行费用。

4 结论

（1）厌氧水解酸化的最佳水力停留时间为1d，污水的可生化性得到很大的改善，B/C由0.46增大的0.64;微量的曝气能够强化水解酸化对污染物的去除效果，微氧水解酸化的最佳曝气量为0.2L/h。

（2）相比单独好氧SBBR处理校园生活污水时，微氧水解酸化一好氧SBBR工艺中系统出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准好氧曝气时间缩短4h左右，可减少运行中的电耗。

参考文献：

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[3]张原洁，苏本生，徐红岩，等.微氧技术在废水生物处理中的应用研究进展[J].工业水处理，2017，37（7）：15～20.

[4]Zhu Mi，Lu Fan，Hao Liping，et al.Regulating the hydrolysis oforganic wastes by micro？ aeration and effluent recirculation[J].Waste Management，2009，29（7）：2042～2050.

[5]张媛，李杰，石宗利.纳米凹凸棒土复合亲水性聚氨酯泡沫微生物固定化载休.甘肃：CN101619310，2010-01-06.

[6]丁雷，祁佩时，赵一先.水解酸化工艺效果评价体系研究[J].环境工程，2012，30（6）：65～68.

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[8]高立杰，肖羽堂，高冠道，马程.微氧水处理技术的特性及应用研究进展[J].工业用水与废水，2007（2）：5～8.

[9]馬利民，唐燕萍，马秀娟，张亚雷.温度对改进型EGSB处理城镇污水的影响[J].同济大学学报（自然科学版），2009，37（6）：796～800.

收稿日期：2019-10-09

基金项目：高寒地区铁路生活污水处理工艺研究（编号：KYY2017032（17-18））

作者简介：张皓（1964-），男，高级工程师，主要从事铁路污水处理工作。