利用海水冲厕对城市污水处理的影响研究

张雨山 王静 蒋立东 徐梅生(国家海洋局海水淡化与综合利用研究所)
顾平 李方方 (天津大学建工学院)

　　摘　要 研究了海水进入城市污水系统后，不同海水盐度下传统活性污泥处理系统的COD去除率、耗氧率、基质氧利用率的变化。结果表明，进水中海水比例小于36%时，盐度并没有降低系统对有机物的去除效率，应用该法处理含盐废水是可行的。海水比例超过48%时则不然，COD去除率显著降低，出水COD超过50mg/L。
　　关键词 海水冲厕 盐度 城市污水 传统活性污泥法

　　海水是取之不尽的水资源，许多发达国家都非常重视海水直接利用技术的研究。目前香港冲厕用水的70%是利用海水，利用海水作为大生活用水可代替35%左右的城市生活用淡水，具有非常重要的节水意义。同时，因为海水的含盐量很高，大生活用海水进入城市污水系统后必然会对原来的生化处理系统带来影响，甚至使其不能正常运行，故采用传统活性污泥系统研究海水盐度对城市污水处理的影响，可为实际运行提供有意义的理论数据。

1 试验部分

1.1 试验流程
　　采用四个完全混合式连续流活性污泥反应器(见图1)，由有机玻璃制成，每个分成两格，一格为曝气区，另一格为沉降区，两格之间由可调节的滑板隔开。四组装置编号分别为1、2、3、4，各池运行参数按表1控制。

1.2 试验用水
　　所用污水按海水在污水中所占比例分别为0%、12%、24%、36%配制。取海水盐度为3.5%，即海水的总含盐量为35000mg/L，氯离子含量为19000mg/L，不同阶段污水中的含盐量及其氯离子含量如表2所示。污水成分如表3所示。

1.3 分析项目及仪器
　　测试项目主要有：化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)、pH值、温度、MLSS、MLVSS、SVI。上述各指标的测定结果若无特别说明，均是在被测水样经过滤后分析所得，这可避免因取样后放置时间的不同而导致悬浮物对分析结果的干扰，从而使分析结果真实反映出反应器对溶解性有机物的去除效果。
　　试验所用主要仪器：XJ—I COD消解装置、pHS—25型pH计、S—1型磁力搅拌器、XS—18型显微镜、JPSJ—605型溶解氧分析仪、704—1型远红外不锈钢高温烘箱和TG328A型分析天平。
1.4 试验步骤
1.4.1 活性污泥的培养
　　所用污泥是天津东郊污水处理厂二沉池的回流污泥，其中所含微生物种类丰富，易于培养。将菌种置于容器中进行间歇培养，根据测得的MLSS值按F/M=0.5向玻璃缸中投加营养物，营养物之间的比例为BOD₅∶N∶P=100∶5∶1，并适当加入少量FeSO₄·7H₂O、MgSO₄·7H₂O，以补充微生物所需的微量元素。进行活性污泥的间歇式培养时，每天换一次水，并测定MLVSS、SVI和30 min静沉后上清液的COD值，观察污泥增长情况、沉降性能和有机物的去除效率。
　　进行1～2 d的曝气后，缸内开始出现模糊不清的絮状体，污泥由黑变成灰黑色。经过大约两周的精心培养，污泥沉降性能良好，SVI在80～110mL/g的范围内。镜检发现污泥内含有大量的菌胶团和原生动物，如纤毛虫、钟虫、等枝虫等。
1.4.2 正式运行阶段
　　① 不含海水阶段。连续运行一个月，至COD去除率、耗氧速率(OUR)及生物相指标达到稳定。此时整个系统处理能力基本稳定，进入加盐阶段。
　　② 含12%海水阶段。连续运行一个月，同样进行化学分析和生物相观察，指标趋于稳定后，进入第三阶段。
　　③ 含24%海水阶段。连续运行一个月，各项指标稳定后进入第四阶段。
　　④ 含36%海水阶段。连续运行一个月，进行各项指标测试。
　　⑤ 高含盐量阶段。海水在污水中的比例分别为48%、60%和100%。

2 结果和讨论

2.1 不同比例的海水对传统活性污泥工艺的影响
　　不同盐度下，四个反应器各阶段的COD去除率、耗氧速率、基质氧利用率、F/M等指标的平均运行指数见表4。

　　可以看出，随着原污水中海水比例的增大，COD去除率并未降低，基本保持在85%以上，OUR随着盐度的提高而有所增大，基质氧利用率呈上升趋势，但变化幅度不是太大。
2.2 盐度的冲击对COD去除率的影响
　　系统对外界条件的变化较为敏感，尤其是对微生物酶的活性有害的物质，如盐度等。为了说明活性污泥工艺对盐度的耐冲击度及其适应能力，在做完海水占36%的阶段试验后，以其中一组池子做冲击盐度的试验。方法如下：首先，使进水中海水比例从36%降到0%，观察从高盐度转变到低盐度情况下对有机物去除效果的变化及其适应能力，待COD去除率稳定后，将海水比例再从0%提高到36%，观察从低盐度转变到高盐度时的适应能力。试验过程中进水有机物浓度均保持一致，这有利于单独考察盐度的影响(见图2)。

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　　由图2可看出，当海水比例从0%直接升高到36%时，COD去除率变化幅度较从36%直接降低到0%时小，这说明生物系统在低盐度下对盐度变化的抗冲击能力较高盐度为强。
2.3 微生物的耐盐极限
　　取含海水36%阶段已运行达到稳定状态的3号池，逐渐增大进水中海水的比例至48%，连续运行几天后，很快达到稳定状态。运行稳定期间，测得COD去除率基本保持在75%左右，较含海水36%时的85%左右COD去除率有所下降，但其出水COD在50 mg/L左右，符合出水要求。
　　将海水比例再从48%升高到60%，连续运行几天，测得COD去除率基本为66.5%，有了明显下降。
　　海水比例提高到100%时，出水水质进一步恶化，COD去除率基本为63.0%，出水COD接近100 mg/L，已根本不能满足处理要求。

3 不同盐度对污泥沉降性能的影响

　　 污水中海水占0%时，污泥浓度MLSS增长得慢，SVI变化范围大致在100mL/g左右，污泥沉降性能良好。
　　污水中海水占12%时，污泥沉降性能较不含盐时好，SVI值大致在60～80mL/g。当SVI>100mL/g时，丝状菌数目增多，污泥已有膨胀趋势。
　　当污水中所含海水成分占24%时，污泥沉降性能更好，SVI值一般保持在30～50mL/g。当SVI>40mL/g时，就已发现丝状菌，达到90mL/g时，丝状菌已极多，发生污泥膨胀现象。
　　污水中海水占36%时，污泥的沉降性能较24%更好，SVI值一般保持在30mL/g左右，达到50mL/g时出现污泥膨胀。

4 结论

　　①进水中海水比例<36%时，盐度并没有破坏活性污泥反应系统的有机物去除效率，COD去除率仍保持在80%以上，出水COD<50 mg/L，满足城市污水排放要求，应用传统活性污泥法处理含盐污水是可行的。
　　②在一定范围内，海水中的盐并没有抑制微生物的生长，耗氧速率(OUR)随着盐度的逐渐增大而增大。
　　③活性污泥系统对盐度的变化非常敏感，冲击强度越大影响越厉害，但经过一定时间后能得到较好的恢复，而且低盐度下对盐度变化的耐冲击力较高盐度下强。
　　④海水比例超过48%时，COD去除率显著降低，出水COD超过50 mg/L，说明活性污泥系统不能用于处理海水比例超过48%的污水。
　　⑤盐度对污泥沉降性能的影响比较明显，随着盐度的提高，污泥的沉降性能越来越好，污泥容积指数逐渐降低，污泥出现膨胀的SVI临界点显著降低。

参考文献

　　1　崔玉川，马志毅.废水处理工艺设计计算.北京：水利电力出版社，1994
　　2　唐受印，王大翠.废水处理工程.北京：化学工业出版社，1998

　　作者简介：张雨山(1962- ) 男 河北徐水人 高级工程师 硕士
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