韩洪军、徐春艳、马文成
摘要：随着城市生活小区污水排放量的增加，产生的剩余污泥量也在增多，用于剩余污泥处理的投资和运行费用占总投资和总运行费用的比例较高，给生活小区污水处理应用带来一些困难。文中采用无剩余污泥水解酸化法处理生活小区污水，将中温厌氧酸化器和好氧生化系统组成一个循环系统，剩余污泥经过厌氧—好氧不断变化的历程，好氧微生物和厌氧微生物不断的死亡并被降解。试验证明，反应器内温度控制在34℃，水力停留时间为1.5 天， pH 值在5.5～6.0 之间对酸化反应器运行有利，可以减少或不排放剩余污泥量，同时对酸化反应器的设计和有效控制等方面进行了探讨。
关键词：生活小区污水；水解酸化；酸化反应器
Experimental Research on Treatment of Housing Estate Wastewater by Non-Residual SludgeHydrolytic Acidification Process
Han Hong-jun， Xu chun-yan ，Ma Wen-cheng
(School of Municipal & Environmental Engineering
Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China)
Abstract: With the increasing of the housing estate sewage quantity, residual sludge quantity isincreasing at the same time. The proportion that investment and operation costused for treatment ofresidual sludge have is higher in total investment and operationcost. That brings some difficulties intreatment of housing estate sewage. In this paper, the non-residual sludge hydrolytic acidification process is taken to treat housing estate sewage. This cycle system is composed of medium-temperature anaerobic acidification reactor and aerobic biosystem. Aerobic and anaerobic microorganism died and is degraded continuously through a variable anaerobic-aerobic process. Test shows that operation of acidification reactor has better effect under condition of temperature 34℃, HRT 1.5 day, PH 5.5～6.0.Residual sludge can be decreased or zero emission. In this paper design and effective control of acidogenosis reactor are also discussed.
Key words: housing estate Wastewater; hydrolytic acidification; acidification reactor
0. 前言
随着城市生活小区的日益发展，生活小区的规模不断扩大，生活小区污水排放量也越来越多。城市生活小区的污水中主要含有COD、BOD、悬浮物、氨氮和磷等污染物，生活小区污水的COD含量平均在220～400mg/L，BOD 为140～300mg/L，悬浮物为200～400mg/L，PH 值为6～9，属低浓度污染的污水，可生化性较好。
目前国内采用生化处理方法处理生活小区污水，处理效果较好，但多数生化处理方法产生的剩余污泥量多，用于剩余污泥处理的投资和运行费用占总投资和总运行费用的比例较高，给实际应用带来一些困难。在这种形势下，寻求一种处理成本低，运行效果好，操作简单．易于管理，剩余污泥排放量少的处理工艺正引起人们的广泛注意。在这方面，我们作了比较大胆的尝试，希望能给生活小区污水处理工程提供可借鉴的处理工艺。
1．废水来源及水质水量
废水取自哈尔滨市生活小区的生活污水，生活污水经过化粪池排入城市排水管道排放。其污水水质见表1。
表l 生活小区污水水质指标
水质指标 COD (mg/L)
BOD (mg/L) SS (mg/L) PH NH3-N(mg/L) TP (mg/L) 变化范围
平均值 250～400
320 170～300
195 210～380
280 6～8
7.2 25～35
28 1~4
2.1
处理后出水水质执行国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996)中的一级标准：COD=60mg／L，BOD=20mg／L，SS=20mg／L。
2．工艺流程试验
采用无剩余污泥水解酸化工艺流程如图1，生活污水在集水池内贮存，然后用泵提升至水解酸化池内水解酸化，将大分子有机物水解酸化成小分子有机物，将大部分不溶性有机物溶解成为溶解性有机物，为接触氧化处理创造条件[1]。水解酸化池出水进入接触氧化池，依靠好氧微生物吸附降解水中的有机物，出水经二沉池泥水分离后排放。接触氧化池产生的剩余污泥排入污泥水解酸化器，进行中温厌氧酸化，然后回流进入水解酸化和接触氧化系统继续降解，达到剩余污泥全部系统内循环降解不外排的目的。
图1 工艺流程示意图
3．试验与分析
3.1 水解酸化池试验
水解酸化池的污泥取自天津市东郊污水处理厂的消化污泥，污泥表观呈黑色，含水率在75～80%。接种污泥投入后第二天开始少量间歇进水并逐步增大进水负荷，调节进水PH 值维持在6.0～6.5 之间，控制水解酸化池溶解氧在0.1～0.3mg／L，接种污泥在兼氧条件下降解有机物。25 天后，监测水解酸化池的污泥沉降比达到35～40％，微生物处于快速增殖阶段，微生物增长曲线图如2。
图2 水解酸化池微生物增长曲线
整个水解酸化池污水呈黑灰色，有特殊水解酸味，说明水解酸化阶段已开始进行，镜检时菌胶团呈不规则状，有少量豆形虫存在，水解酸化池培养驯化菌种已完成。
3.2 接触氧化池试验
随着水解酸化池的污泥量增加，一部分污泥随出水流入接触氧化池，接触氧化池内按BOD：氮：磷为100：5：1 的比例向池内投加氮磷营养物，根据污泥沉降比增减变化不断调整污泥龄。28 天后，监测接触氧化池污泥沉降比增长至15～20%。镜检发现接触氧化池内填料上微生物种类丰富，大量存在着活性的菌胶团、钟虫及轮虫，组成良好的生物相系统，脱落的生物膜结构致密良好，沉降速度快，泥水迅速分离，混合液经泥水分离后的上清液清澈透明，水质良好，说明接触氧化池的生物相已经适应处理生活小区污水，接触氧化池培养驯化菌种已完成。
图3 接触氧化池污泥沉降曲线
3.3 污泥水解酸化器试验
污泥水解酸化器实际上就是两相厌氧消化中的产酸段反应器[2]，剩余污泥在产酸菌作用下转化为单糖、氨基酸、乙酸等。经过一系列水解酸化反应再返回集水池继续好氧处理。水解酸化器的搅拌采用水泵混合搅拌，污泥由水解酸化器上部抽出，从下部送入进行搅拌，使酸化液充分混合。水解酸化器在试验中采用34℃中温酸化，污泥的停留时间与污泥的酸化程度直接相关，一般水力停留时间为0.8～2天之间，试验中确定为1.5天，并留有调节余地。
水解酸化器的运行效果与酸化液的PH 值直接相关，试验中将污泥量、污泥停留时间和温度等因素固定，改变水解酸化液的pH值，得出水解酸化液的pH 值与水解酸化程度的关系曲线如图4，从图4可知，水解酸化液的pH 值在5.5～6.0之间对酸化有利，运行中可通过调节污泥投配量和水力停留时间来改变水解酸化液的PH值。
图4 水解酸化液pH值变化曲线
3.4 处理结果
无剩余污泥水解酸化法处理生活小区污水的试验表明，经处理后的出水符合《污水综合排放标准》的要求．COD 去除率为90％，BOD 去除率为95％，SS 去除率为96%，见表2。接触氧化池产生的剩余污泥进入污泥水解酸化器酸化处理，然后回流入系统内循环水解酸化降解，基本无剩余污泥排出。
表2 处理结果
水质指标 COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) PH NH3-N(mg/L) TP(mg/L) 变化范围 28～49 7.8～12 6.5～12.5 6.8～7.4 12～21 0.3～0.7
平均值 38 9.9 11 7.1 13
0.5
3.5 结果分析
常规的生化处理系统中，产生的剩余污泥往往是单独处理的，使污泥处理费用较高。无剩余污泥水解酸化系统中的污泥水解酸化器与水解酸化、接触氧化处理系统构成了一个内循环系统，水解酸化器的水解酸化污泥返回集水池重新进入生化系统处理，补充生化系统内的水解酸化池活性污泥增长缓慢甚至负增长现象，保证水解酸化池有足够的活性污泥。
污泥水解酸化器对生化系统运行的重要影响是系统内的微生物经历一个厌氧—好氧不断变化的历程，水解酸化器内呈厌氧环境，微生物在水解酸化器内经历厌氧过程，剩余污泥中的好氧微生物在厌氧环境下死亡，并被厌氧微生物降解。水解酸化器内的厌氧微生物流入水解池和接触氧化池，在接触氧化池的好氧环境下死亡，被接触氧化池中的好氧微生物降解。
污泥水解酸化器还可以将剩余污泥吸附的生化难降解有机物，经酸化后成为小分子的易被生物降解的物质，避免了在处理中生物难降解有机物的积累，提高整个处理系统的效能。
4．结论
采用无剩余污泥水解酸化法处理生活小区污水的试验表明，污泥水解酸化器的合理设计，选择适宜的水力停留时间是十分重要的。污泥水解酸化器实际上是利用了两相厌氧消化中的产酸阶段，试验中采用中温酸化，反应器内温度控制在34℃，水力停留时间为1.5 天， pH 值在5.5～6.0之间对酸化有利，运行中通过调节污泥投配量和水力停留时间来改变水解酸化液的PH 值。污泥水解酸化器可以视为生化处理中的一部分，将接触氧化池产生的剩余污泥排入水解酸化器预酸化降解，然后回流进入好氧生化系统，污泥经历厌氧和好氧过程，剩余污泥中的微生物在不同的环境下死亡和降解，可以达到好氧生化系统内无剩余污泥排出的目的。
参考文献：
[1] Han Hongjun,Chen xiurong, A Test Study on Treatment of High Strength Polyester Wastewater with anaerobic Reactor，Journal of Harbin Institute of Technology, 2002,8(3);228-291
[2] B Z Wang, A study on simultaneous organic and nitrogen removal by extended aeration submerged biofilm process. Wat Sci Tech,1999,24(5):197～214