復(fù)合厭氧生物濾池處理鐵路高濃度糞便污水

郭治東，陰俊霞

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京 100055;2.北京隴奧環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司，北京 100085)

1 鐵路高濃度糞便污水的特點

隨著鐵路事業(yè)的發(fā)展，動車及高速動車系統(tǒng)在我國鐵路運營中得到越來越廣泛的應(yīng)用，區(qū)別于傳統(tǒng)旅客列車采用的直通式廁所，即在行駛的火車上直接將糞便污水排到車體外的環(huán)境中，動車組列車廁所通常采用封閉式廁所。傳統(tǒng)的直通式廁所有很多弊端，在列車行進中將糞便污水直接排出既對車體產(chǎn)生了污染，又對環(huán)境產(chǎn)生了污染［1］，因此很多傳統(tǒng)型的旅客列車也逐漸使用封閉式的廁所。封閉式廁所將糞便污水儲存于污物箱，然后在動車段、客整所或鐵路車站采用移動式或固定式集便器卸污系統(tǒng)將污物箱污水輸送至污水處理廠(站)進行集中處理，此類污水稱為集便器污水［2］。

集便器污水主要為糞便污水，這類污水的主要特點為COD、BOD、NH3－N濃度非常高，不能直接排放，也不能直接排入城市污水管網(wǎng)，又難于處理，國外把高濃度糞便污水稱為黑水(blackwater)［3］。集便器污水水質(zhì)如表1所示。

表1 鐵路高濃度糞便污水水質(zhì)

通過以上水質(zhì)可以看出，鐵路高濃度糞便污水的污染物濃度是普通生活污水的幾十倍。國內(nèi)單獨從事高濃度糞便污水處理研究的單位比較少，已有的國內(nèi)技術(shù)多為傳統(tǒng)的厭氧、好氧生物處理技術(shù)，膜生物處理技術(shù)及生化處理技術(shù)［4］，其大多存在不足，傳統(tǒng)的厭氧處理工藝去除率低，膜生物處理技術(shù)和生化處理技術(shù)運營維護費用高，管理繁雜，自動化程度低。本文主要介紹一種低動力的復(fù)合厭氧處理技術(shù)(hybrid anerobic filter)——HAF。

2 HAF復(fù)合厭氧處理技術(shù)

HAF復(fù)合厭氧生物濾池是一個內(nèi)部填充有一種特殊的生物填料——FSB流離球的厭氧反應(yīng)器，F(xiàn)SB流離球是由一種無機材料制作而成的填料，該填料是國外近年來創(chuàng)立的一種固液分離技術(shù)［5］。HAF是將FSB流離球與國內(nèi)具體情況相結(jié)合而開發(fā)研制成功的中水、污水處理新技術(shù)。填料浸沒在水中，微生物附著在填料上。廢水從下部進入反應(yīng)器，通過固定填料床，在厭氧微生物的作用下，廢水中的有機物被厭氧分解。

HAF復(fù)合厭氧生物濾池依靠填料使反應(yīng)器內(nèi)保有大量附著的生物膜以及截留大量的活性污泥，污泥濃度可達到10 ～20gVSS/L［6］，SRT 可達 100d 以上，同時反應(yīng)器內(nèi)的各種不同的微生物自然分層固定，有利于各類微生物得到最佳的生態(tài)環(huán)境和平衡，實現(xiàn)更高的生物活性［7］。作為微生物載體的FSB流離球，有著很大的比表面積，可以附著大量的微生物，生物相豐實，因此降解有機物的能力比傳統(tǒng)的方法大大提高了。當(dāng)污水流經(jīng)以FSB流離球為填料的厭氧濾池時，由于FSB流離球內(nèi)阻力大，流速慢，球間阻力相對小，流速快，形成了流速差異，污水中的懸浮物便向球內(nèi)以及球表面聚集，經(jīng)過多次流動與聚集，使污水實現(xiàn)了固液分離，聚集在球表面以及球內(nèi)部的有機物被活性生物膜吸附、降解，最終使污水得到凈化［8］。

HAF復(fù)合厭氧生物濾池具有較大的抗沖擊負(fù)荷能力，在相同的溫度條件下，厭氧生物濾池的負(fù)荷可高出厭氧接觸［9］等其他工藝2～3倍，同時會有較高的COD去除率。該技術(shù)突破傳統(tǒng)處理方法，工藝安裝簡單，管理方便，基本可實現(xiàn)無人管理，主要有以下特點:(1)生物載體與進水所成角度小，接觸充分，溶解性COD去除率高達80%，對污水中的油、氮等均有較高的去除率;(2)掛膜容易，脫落快，微生物生長快，啟動時間短，可維持較高的生化量;(3)填料之間的孔隙率比較大，填料內(nèi)部的孔隙也很發(fā)達，從根本上解決了傳統(tǒng)的AF反應(yīng)器堵塞的問題，而且供微生物棲息的空間也大;(4)不需要攪拌和回流污泥(必要時可出水回流)，不設(shè)污泥處理系統(tǒng)［10］，大大減小了動力消耗;(5)對廢水濃度、溫度及水量變化適應(yīng)性強，尤其適于處理各種高濃度的廢水;(6)由于該工藝有較長的過流斷面可以大大阻流水體中懸浮物，出水無需過濾和沉淀，所以占地面積小，投資省，運行費用較低，自動化程度高;(7)載體使用壽命可達50年之久，同時也克服了傳統(tǒng)工藝生化環(huán)境單一的技術(shù)難題。

3 工程案例

HAF復(fù)合厭氧生物濾池在國內(nèi)某機場航空糞便水的處理中有成功應(yīng)用。其廢水來源為飛機封閉式廁所內(nèi)的污水，經(jīng)集中收集，到港后統(tǒng)一運送至污水處理站集中處理，由于其濃度高，沖擊大，不能直接排入城市污水處理廠，所以必須經(jīng)過預(yù)處理達到當(dāng)?shù)匚鬯畯S接納標(biāo)準(zhǔn)后方能合并處理。鐵路動車的糞便污水和飛機的糞便污水在污染程度和廢水性質(zhì)等方面都基本一致，因此完全可以參考并推廣使用。該工程中，日處理水量約60 m3，處理后達到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343—2010)的標(biāo)準(zhǔn)就近排入市政污水管網(wǎng)，工藝流程如下:污水→調(diào)節(jié)池→一級HAF→二級HAF→出水。

在該工藝中，進水的有機負(fù)荷高，可生化性好，適合采用生化處理裝置，調(diào)節(jié)池的停留時間為6 h，兩級HAF池的停留時間均為24 h，HAF池?zé)o需曝氣裝置，污水經(jīng)過調(diào)節(jié)后泵入其核心處理單元HAF反應(yīng)器內(nèi)，填料碼放在反應(yīng)器內(nèi)，污水自下而上逐步通過填料層。在該反應(yīng)器內(nèi)，活性污泥被填料有效地截留在填料層內(nèi)，逐步生長形成顆粒污泥，在污水逐層通過填料層的過程中，大量的活性污泥對污水中的有機污染物進行吸附并逐步分解，從而使污水得到處理，同時填料能對氣液固實行很好的分離，污泥不隨廢水流出反應(yīng)器，凈化后的水經(jīng)出水收集堰排出。反應(yīng)器采用好氧啟動，厭氧運行的方式，即對反應(yīng)裝置進行了快速啟動運行，且后續(xù)無任何動力消耗，只需定期對反應(yīng)器底部的剩余污泥進行排放。由于來自于調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水中有少量的氧氣存在，因此在一級厭氧中是一種微氧狀態(tài)，通過回流可以實現(xiàn)厭氧氨氧化，從而在低能耗的情況下達到去除氨氮的目的，該工程自運行以后，處理效果良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。運行以來，對其各段出水進行抽樣測試，選其中3次測試結(jié)果列表如表2～表4所示。去除率見圖1。

表2 第1次測試數(shù)據(jù)

表3 第2次測試數(shù)據(jù)

表4 第3次測試數(shù)據(jù)

圖1 主要污物去除率

根據(jù)以上圖表可以看出，調(diào)節(jié)池對CODcr、BOD5、NH3－N的降解效率為20%左右，對TP基本沒有降解作用。一級HAF和二級HAF對CODcr、BOD5的降解效率都達到了80%以上，對TP的降解效率達到50%～60%，一級HAF和二級HAF對NH3－N的降解效率分別為70%和50%左右。經(jīng)過兩級HAF處理后，出水中各項指標(biāo)完全達到了排入城市下水道的標(biāo)準(zhǔn)。如沒有城市下水道，則可根據(jù)環(huán)保方面的要求按照普通生活污水進行后續(xù)處理。

4 結(jié)語

鐵路動車的高濃度糞便污水和飛機的高濃度糞便污水屬于同一性質(zhì)的污水，通過以上工程實例可知，HAF技術(shù)是一種非常適合處理高濃度糞便污水的方法，停留時間可根據(jù)鐵路高濃度污水的具體參數(shù)采用18～24 h，處理效果穩(wěn)定，能耗低，無需專人運行管理，未來在動車段、客整所或鐵路車站等將會有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］田海濤，許兆義.水解—SBR處理技術(shù)處理高濃度糞便污水的研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2003(12):92-94.

［2］儲柱全.動車段、所集便器污水污水處理技術(shù)分析［J］.鐵道勘測與設(shè)計，2010(5):252-254.

［3］何強，孫倩，翟俊，周健.高氮高濃度糞便污水處理技術(shù)研究［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報，2007，29(4):104-106.

［4］龍騰銳，何強.排水工程［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［5］Lew，B(Lew，B);Tarre，S(Tarre，S);Belavski，M(Belavski，M);Green，M(Green，M).UASB reactor for domestic wastewater treatment at low temperatures:a comparison between a classical UASB and hybrid UASB-filter reactor.WATER SCIENCE AND TECHNOLOGY，2004，49(11-12):295-301.

［6］楊立，厭氧濾池——好氧接觸氧化法在啤酒廢水處理中的應(yīng)用［J］.云南環(huán)境科學(xué)，2003 ，22(S):145-146.

［7］許保玖，龍騰銳.當(dāng)代給水與廢水處理原理［M］.北京:高等教育出版社，2003.

［8］郭治東，王三反，葛敬，等.速分技術(shù)在中水處理中的應(yīng)用［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2006(10):97-99.

［9］桑煥智，等.固定化高效微生物濾池法處理焦化廢水試驗研究［J］.鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，2010，37(3):153-156.

［10］張建強.高效厭氧反應(yīng)器處理高濃度生活污水［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2008，34(10):3-5.