CN1303013C - 一种削减城市污水综合毒性的生物处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种削减城市污水综合毒性的生物处理方法，涉及一种采用生物处理方法降低城市污水中的毒性的工艺。污水依次经过厌氧、缺氧和好氧三个不同的生物处理单元，控制上述三单元的停留时间分别为2.5～3.9小时、2.5～3.5小时和6.0～7.5小时；泥龄为15～20天；混合液回流比为100%～200%；污泥回流比100%。用发光菌急性毒性测试法对各个单元的进、出水毒性进行测定，获得毒性削减率达到82%以上的效果，比现有的常规活性污泥法提高了20～50%。该工艺还能脱氮除磷，氨氮去除率90.05%，BOD去除率81.25%，SS去除率77.17%，使污水出水达到各项常规指标，可减少后续深度处理的负荷。本发明首次用毒性削减率来评价一个生物处理工艺，为城市污水资源化提供了经济有效的处理方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用生物处理方法降低城市污水中的毒性的工艺。
背景技术
城市污水是由生活污水、工业废水以及初期雨水组成的混合污水(因为许多城市的排水体系采用合流制排水系统)。其中工业废水中虽经处理却仍含有各种难降解的有毒有害有机合成化合物；而生活污水中随着合成洗涤剂、化妆品、药品等的大量使用，特别是洗车业的日益扩大，使其也存在多种有毒有害化合物；初期雨水中含有汽车轮胎磨损后产生的橡胶合成物质、汽油、以及从空气中带入的硫酸根、硝酸根等污染物。因此城市污水中含有多种有毒有害的有机和无机污染物。城市污水综合毒性就是指上述多种有毒有害的有机和无机污染物共同表现出来的毒性总和。随着水资源短缺问题的日益严重，以及农业灌溉、工业、市政、地下水回灌等方面用水需要的增长，城市污水作为一种水资源回用于环境已为人们所接受。但是这种可回用的水资源直接关系到人民身体健康与生活质量，因此国内外都在采用各种方法进行处理，企图将它的综合毒性降低到可安全使用的程度。但是至今为止经过二级处理后，尽管出水中大部分有机物已被去除，但是仍然存在着许多微量难降解有机污染物，这些污染物中有些甚至是持久性有机污染物。我们课题组在用色谱-质谱联用技术检测上海某些城市污水处理厂的进出水水质时发现：进水中含有40-50种有机物，经过二级处理后，在出水中仍含有20-30种有机物。其中甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯、长链烷烃是进出水中都存在的主要物质。这些物质不论是存在于直接回用水中还是间接回用水中，都对水生生态甚至人类具有潜在的、长远的危害性。因此，城市污水作为水资源回用，必须去除其中的有毒有害有机物。
目前，采用生物处理降低城市污水有机物、氮、磷浓度的方法是采用经过厌氧、缺氧、好氧连续三段生物处理，然后通过二沉池出水。其中厌氧、缺氧的停留时间1-2小时、好氧的停留时间3-4小时，污水和污泥组成的混合液的回流比100-300％，泥龄12-15天，如此就能使出水的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氮(N)和磷(P)等常规污染指标达标。但是，实际上，COD达标并不一定意味着废水中的有毒有机物也同样达标，因为有些有毒难降解有机物(如甲苯、二甲苯等)在COD测定时并不能被氧化，从而不表现为COD的一部分，但其实际上仍然存在于水中。更严重的问题是，至今污水厂还没有以削减污水的综合毒性为目标，对污水进行处理。
发明内容
本发明的目的是公开一种削减城市污水综合毒性的生物处理方法，用该方法不但能脱氮除磷，使污水出水达到传统污水排放标准规定的各项指标要求，而且还可满足污水综合毒性这个新指标的要求，并具备良好的抗毒物冲击负荷能力。
为了达到上述目的，本发明包括城市污水依次经过厌氧、缺氧和好氧三个不同的生物处理单元，然后从二沉池出水达标，其特点是：
首先选择发光菌急性毒性测试法对依次经过厌氧、缺氧和好氧三个不同的生物处理单元的城市污水的综合毒性进行检测。
接着，在环境温度为20-30℃下，控制污泥回流比维持在100％、混合液回流比为100％-200％，泥龄为15～20天，优选厌氧单元停留时间为2.5～3.9小时，缺氧单元停留时间为2.5～3.5小时，好氧单元停留时间为6.0～7.5小时，然后经二沉池出水。
最后用发光菌急性毒性测试法对连续经过上述三个单元处理后的城市污水出水进行综合毒性测试，获得对发光菌总毒性削减率达82.17％的效果。
本发明优点如下：
1.由于采用了发光菌急性毒性测试法测试城市污水毒性，该测试方法与传统的COD等理化指标检测方法比较，不需要氧化等步骤，因此具备快速、灵敏、准确的特点，特别是能将污水中的有机、无机等全部污染物一并检测，不会遗漏而达到可信的准确度。
2.污水在三个单元停留时间的长短直接关系到污染物在各单元的吸附、分解和转化，本发明适当延长了污水在各处理单元的停留时间，将厌氧、缺氧、好氧三个单元的停留时间分别优选为2.5～3.9小时、2.5～3.5小时和6.0～7.5小时，并重新调整与之匹配的污泥回流比为100％，泥龄15～20天，混合液回流比100％-200％，使本发明对发光菌的毒性削减率为82.17％以上。这是首次用毒性削减率来评价一个生物处理工艺。我们采用发光菌急性毒性测试法对上海市一些实际运行的污水厂进、出水进行了测试，发现用现有的方法(常规的活性污泥法)处理后，废水对发光菌的毒性削减率一般在30％-60％之间，因此采用本发明比现有方法废水的毒性削减率提高了20～50％。
3.本发明对氨氮去除率为90.05％，BOD去除率为81.25％，SS去除率为77.17％，特别是82.17％的综合毒性削减率分别由厌氧、缺氧、好氧及二沉池的16.29％、7.58％、52.01％、6.29％构成，因此本发明不但能脱氮除磷，使污水出水达到各项常规指标的要求，而且能使污水毒性在各个单元内得到较大程度削减，可减少后续深度处理的负荷，工艺具备良好的抗毒物冲击负荷能力，为城市污水资源化提供了经济有效的处理方式。
具体实施方式
本发明的试验装置选用厌氧池、缺氧池、好氧池作为厌氧、缺氧、好氧三单元串联装置，并通过二沉池出水。首先采用发光菌急性毒性测试法对城市污水的综合毒性进行测试，这种测试方法目前各国仍旧只停留在测定新化学品和单一化合物的毒性，对污水的综合毒性测定还较少涉及。传统的理化分析方法能定量分析废水中主要污染物的含量，但是不能直接和全面地反映各种有毒物质对环境的综合影响。生物测试能够弥补理化检测方法的不足，因此在水污染研究中，它应该成为监测和评价水体环境的重要手段之一。
接着，在环境温度为20-30℃下，污泥回流比维持在100％，包括污水和污泥的混合液回流比为100％-200％，泥龄为15～20天，并控制污水在厌氧池停留时间为2.5～3.9小时，缺氧池停留时间为2.5～3.5小时，好氧池停留时间为6.0～7.5小时，然后出水。
最后用发光菌急性毒性测试法对经过上述三段处理后的城市污水出水进行综合毒性测试，对发光菌抑制率削减达到82.17％。(其中厌氧、缺氧、好氧和二沉池的削减量占总削减量的百分率分别为16.29％、7.58％、52.01％和6.29％)。
污水在各池的停留时间的长短直接关系到污染物在各池的吸附、分解和转化。为了优选停留时间，我们在厌氧、缺氧二个单元的实验中选择1.2～5.8小时6个时段、好氧从4.8-17.4小时也是6个停留时段的发光菌抑制率削减量所占总的削减量的百分率进行比较，从削减毒性效果、运行费用、基建费用以及相关条件考虑优选厌氧池停留时间2.5～3.9小时，缺氧池停留时间为2.5～3.5小时，好氧池停留时间为6.0～7.5小时。请参阅表1厌氧池、缺氧池在不同停留时间下发光菌抑制率削减量占总削减量的百分率和表2好氧池在不同停留时间下发光菌抑制率削减量占总削减量的百分率(％)。
表1厌氧池和缺氧池在不同停留时间下发光菌抑制率削减量占总削减量百分率
| 项目 | 1.2小时 | 2小时 | 2.3小时 | 2.8小时 | 3.9小时 | 5.8小时 |
| 厌氧池发光菌抑制率削减量占百分率缺氧池发光菌抑制率削减量占百分率 | 13.042.31 | 13.2310.49 | 13.6011.36 | 36.7220.10 | 29.0811.92 | 27.8222.41 |
表2好氧池在不同停留时间下发光菌抑制率削减量占总削减量的百分率
| 项目 | 4.8小时 | 6小时 | 6.9小时 | 8.4小时 | 11.7小时 | 17.4小时 |
| 好氧池发光菌抑制率削减量占百分率 | 42.80 | 59.13 | 66.64 | 41.67 | 48.70 | 57.09 |
由表1、2可知，相比其他时间段，厌氧池、缺氧池、好氧池停留时间虽然延长到5.8和17.4小时，出水效果都很好。但是那也增加了基建费用，所以寻找了本发明的这种平衡点。
请参阅表3各池在不同泥龄下发光菌抑制率削减量占总的削减量的百分率。
表3各池在不同总泥龄下发光菌抑制率削减量占总的削减量的百分率
| 各池削减量占总的削减量的百分率(％) | 泥龄26天 | 泥龄20天 | 泥龄15天 | 泥龄12天 | 泥龄8天 |
| 厌氧池发光菌抑制率削减量所占百分率缺氧池发光菌抑制率削减量所占百分率好氧池发光菌抑制率削减量除所占百分率 | 29.5915.5642.13 | 23.187.2250.22 | 15.7010.6250.05 | 21.779.2349.02 | 25.6221.2343.61 |
由表3可知，泥龄的大小对污水生物处理中的各种影响如下：如果泥龄和那些专门降解水中有毒污染物的细菌的世代时间相差过大，则该种污染物不能被去除或降低毒性，反之，会改善毒性削减效果；另一方面，剩余污泥排出系统，也带走一部分有毒物质，使污泥中毒物浓度发生了改变，也会使生物降解发生一定的改变。在泥龄参数选择时应充分考虑常规指标如对氮磷的去除影响等。请参阅表4在不同泥龄条件下各指标总的去除率。从而综合考虑本发明选择了合适的污泥泥龄15天～20天，有利于毒性削减到最大程度。
表4在不同总泥龄条件下各指标总的去除率
| 总的去除率(％) | 泥龄26天 | 泥龄20天 | 泥龄15天 | 泥龄12天 | 泥龄8天 |
| 发光菌抑制率总削减率TN总去除率TP总去除率COD总去除率 | 77.5674.242.7187.00 | 84.4368.147.2589.85 | 81.6468.0574.5888.22 | 71.6860.0178.8886.56 | 65.6646.8680.5485.73 |
包括污水和污泥的混合液回流比选择是从效果和费用综合指标确定的。请参阅表5各池在不同混合液回流比下发光菌抑制率削减量占总的削减量的百分率。当选择较小的值(100％)，常规指标达标，缺氧池和好氧池污水毒性削减效果变好，动力费用减少。
表5各池在不同混合液回流比下发光菌抑制率削减量占总的削减量的百分率
| 各池去除量占总的去除量的百分率(％) | 回流比300％ | 回流比200％ | 回流比100％ |
| 厌氧池COD去除量所占百分率厌氧池发光菌抑制率削减量所占百分率缺氧池COD去除量所占百分率缺氧池发光菌抑制率削减量所占百分率好氧池COD去除量所占百分率好氧池发光菌抑制率削减量所占百分率 | 42.5228.3026.437.6420.8434.78 | 42.7927.8921.125.3430.3448.12 | 44.2716.2914.067.5834.9052.01 |
Claims (1)
1.一种削减城市污水综合毒性的生物处理方法，包括城市污水依次经过厌氧、缺氧和好氧三个不同的生物处理单元，然后从二沉池出水，其特征在于：
首先选择发光菌急性毒性测试法对依次经过厌氧、缺氧和好氧三个不同的生物处理单元的城市污水的综合毒性进行检测；
接着，在环境温度为20-30℃下，控制污泥回流比维持在100％、混合液回流比为100％-200％，泥龄为15～20天，并控制污水在厌氧单元停留时间为2.5～3.9小时，缺氧单元停留时间为2.5～3.5小时，好氧单元停留时间为6.0～7.5小时，然后出水；
最后用发光菌急性毒性测试法对连续经过上述三单元处理后的城市污水出水进行综合毒性测试，获得毒性削减率达到82％以上的效果。
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