水污染質(zhì)分離器：一種新型污水處理裝置

張 莉，吳 鵬，高永寶，沈愛(ài)萍，毛紅梅

（1．武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢430074；2．江蘇梅蘭化工有限公司，江蘇 泰州225300）

水是一種不可再生的資源，也是社會(huì)持續(xù)發(fā)展中必不可少的重要資源。近年來(lái)我國(guó)城市化、工業(yè)化和農(nóng)業(yè)集約化的高速發(fā)展，給資源和環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力，其中水污染問(wèn)題十分嚴(yán)重，水環(huán)境明顯惡化，可利用的淡水資源日益減少［1］。為此，各地陸續(xù)建成污水處理廠并投入使用，但時(shí)至2011年，全國(guó)地表水總體為輕度污染，湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題仍然突出。其重要原因在于污染物去除效率不高，污染負(fù)荷總量的消減還相當(dāng)有限［2］。

迄今為止，生物處理工藝仍是最經(jīng)濟(jì)、最具環(huán)境效益、應(yīng)用最為廣泛的城市污水和工業(yè)廢水處理方法［3］，水污染質(zhì)分離器是一種新型污水處理裝置，可有效去除污水中有機(jī)污染物。作者在此介紹了水污染質(zhì)分離器的基本構(gòu)造和工作原理，分析了其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并展望了其應(yīng)用前景。

1 水污染質(zhì)分離器的基本構(gòu)造和工作原理

1．1 水污染質(zhì)分離器的基本構(gòu)造

水污染質(zhì)分離器實(shí)際上是一個(gè)仿生物的污水處理串聯(lián)系統(tǒng)，主要包括初分離室、調(diào)整室、生物濾室和后生物處理室，其基本構(gòu)造如圖1所示。

1．2 水污染質(zhì)分離器的運(yùn)行原理

圖1 水污染質(zhì)分離器基本構(gòu)造Fig．1 The structure of Water Pollutant Separator

污水經(jīng)由污水箱首先進(jìn)入初分離室。由于初分離室特殊的氣壓條件，使污水中的油類得到很好的分離，同時(shí)污水中的溶解氧降低，在初分離室中形成缺氧環(huán)境，厭氧微生物得以生長(zhǎng)，此外初分離室中部分污染物經(jīng)過(guò)酸化水解、產(chǎn)氫氣產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷后得到降解，初分離室中產(chǎn)生的油類和氣體由上排污閥排出；接著污水進(jìn)入調(diào)整室。在調(diào)整室中，一些對(duì)于好氧微生物有害的厭氧菌代謝產(chǎn)物，如丙酸、乙酸、丁酸和乙醇等［4］，得到降解；然后污水進(jìn)入生物濾室。生物濾室中特殊填料顆粒中的微生物濃度較一般填料中的微生物濃度有較大的提高；最后污水進(jìn)入后生物處理室。部分污水排放，部分污水由動(dòng)力泵提升至高位水箱，高位水箱中的水定期沖入生物濾室，保證生物濾室中的填料保持懸浮的狀態(tài)。

2 水污染質(zhì)分離器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2．1 較高的微生物濃度

眾所周知，活性污泥法的原理是利用微生物將污水中的有機(jī)污染物作為碳源吸收、消化。在其它條件不變的情況下，增加微生物的濃度就可以處理更多的有機(jī)污染物，為此，可以向曝氣池中增加填料。填料的比表面積越大，可以附著的微生物越多，有機(jī)污染物的處理能力就越大［5］。水污染質(zhì)分離器中的填料采用活性炭，比表面積相比于一般的填料大很多，可以極大提高微生物的濃度。

2．2 特殊的曝氣方式

在利用比表面積大的填料提高微生物濃度的同時(shí)也會(huì)帶來(lái)缺陷。填料的比表面積過(guò)大會(huì)使其局部出現(xiàn)缺氧環(huán)境，從而使厭氧菌生長(zhǎng)。厭氧菌的部分代謝產(chǎn)物對(duì)于好氧菌有毒性，會(huì)影響好氧菌代謝，降低生物濾室的處理效率。

水污染質(zhì)分離器以空氣射流曝氣方式替代傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣方式。利用液氣水射器向水中充氧，再利用高位水箱中的“富氧水”沖洗生物濾室，這種供氧形式不僅解決了大比表面積填料產(chǎn)生缺氧死角的問(wèn)題，同時(shí)也避免了曝氣過(guò)程中不必要的能耗。

2．3 合理的微生物分布

水污染質(zhì)分離器為不同類型的微生物提供了不同的生長(zhǎng)環(huán)境，使得厭氧生物群落和好氧生物群落分別在各自的水污染質(zhì)分離器構(gòu)件中生長(zhǎng)。初分離室中的負(fù)壓環(huán)境使氧氣溶解量減少，有利于厭氧微生物的生長(zhǎng)；調(diào)整室中的微氧水環(huán)境使得對(duì)于好氧微生物有害的厭氧代謝產(chǎn)物降解；生物濾室由于有富氧水不斷沖洗，在保證有氧水環(huán)境的前提下提高了微生物濃度。

3 水污染質(zhì)分離器的工程應(yīng)用實(shí)例

3．1 工程應(yīng)用實(shí)例

水污染質(zhì)分離器的詳細(xì)工程應(yīng)用實(shí)例見(jiàn)表1。

表1水污染質(zhì)分離器的工程應(yīng)用實(shí)例Tab．1 The application examples of Water Pollutant Separator

由表1可知，水污染質(zhì)分離器由于微生物群落分布合理，其對(duì)于污水中的有機(jī)污染物降解效果明顯，已成功應(yīng)用于生活污水和肉制品工廠廢水的處理中。

3．2 應(yīng)用前景

由于水污染質(zhì)分離器特殊的供氧形式，其能耗小、COD去除效果好、運(yùn)行成本較低，在污水處理領(lǐng)域有較大的發(fā)展前景。但水污染質(zhì)分離器的理論研究有待進(jìn)一步深入，如：其降解規(guī)律滿足何種反應(yīng)動(dòng)力方程。此外，水污染質(zhì)分離器的應(yīng)用領(lǐng)域仍需不斷拓展，加快其小試、中試向?qū)嶋H工程應(yīng)用的步伐。

4 結(jié)語(yǔ)

水污染質(zhì)分離器具有能耗低、COD去除率高、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代高效生物處理反應(yīng)器的一個(gè)突破，有著重要的實(shí)用價(jià)值和理論研究意義，值得進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用。

［1］楊春娣．曝氣生物濾池中曝氣方式對(duì)污水處理效率的研究［D］．西安：西安理工大學(xué)，2008．

［2］王然．新型復(fù)合生物反應(yīng)器［D］．長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2007．

［3］Metcalf Eddy．Wastewater Engineering：Treatment and Reuse（4th Ed）［Z］．McGraw－Hill Inc，2003．

［4］余燚，鄭平，汪彩華，等．厭氧消化中間產(chǎn)物毒性的研究［J］．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（8）：1651－1654．

［5］劉翔，高廷耀．生物接觸氧化法處理污水的一種新型填料——懸浮填料［J］．重慶環(huán)境科學(xué)，1999，21（2）：42－44．